我們都知道，電子產(chǎn)品的可靠性技術(shù)、數(shù)據(jù)積累相比機(jī)械產(chǎn)品可靠性更加豐富。我們?cè)陂_(kāi)展產(chǎn)品可靠性工作時(shí)，經(jīng)常會(huì)把機(jī)械產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題忽視，甚至經(jīng)常會(huì)在開(kāi)展可靠性預(yù)計(jì)工作時(shí)，把機(jī)械零部件的可靠度默認(rèn)為1.其實(shí)，在實(shí)際工況下，機(jī)械產(chǎn)品受到各種外部環(huán)境因素的影響、安裝使用的影響，也會(huì)出現(xiàn)各種失效，而且這種失效往往都是致命性的。
以光纖用機(jī)械設(shè)備為例，有用戶問(wèn)到：在開(kāi)展光纖用的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，如何確定其機(jī)械設(shè)計(jì)壽命，特別是確定其焊接件的疲勞壽命？光纖用的機(jī)械設(shè)備往往包含了焊接件（焊件位于由底盤(pán)支撐的旋轉(zhuǎn)套上）。另外，大型齒輪箱和變速箱（疲勞和齒輪磨損的癥狀）如何分析。 。
第一種方法：使用類(lèi)似設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)
我們往往首先會(huì)想到估計(jì)、評(píng)估的方法。確實(shí)，通過(guò)評(píng)估方法確定機(jī)械設(shè)計(jì)壽命往往是我們認(rèn)為比較好的答案。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備（當(dāng)然其他類(lèi)的機(jī)械設(shè)備也類(lèi)似）的壽命取決與它的材料、使用過(guò)程中承受的應(yīng)力、制造工藝等。在制造機(jī)械零件時(shí)，制造過(guò)程中使用的工藝會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和微裂紋。火焰（氣割）切割、磨削、表面粗加工、沖壓彎曲和形狀，以及涉及材料塑性變形的所有其他制造工藝技術(shù)，都會(huì)損壞零件的微觀結(jié)構(gòu)。
這種損壞在使用過(guò)程中不斷惡化環(huán)境中將變成缺陷。同時(shí)，您還必須考慮零件的微觀結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中是否會(huì)受到化學(xué)或物理破壞，從而使其結(jié)構(gòu)材料消失，如因腐蝕、磨損、物品撞擊等。
從上面可知，零件的實(shí)際壽命受到較多因素的影響，確定其設(shè)計(jì)壽命需要考慮的因素較多。如何確定機(jī)械設(shè)備的壽命，首先想到的是評(píng)估方法確定機(jī)械設(shè)備壽命，包括的方法較多。第一種是使用類(lèi)似設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。
在開(kāi)展評(píng)估工作之前，首先需要思考的問(wèn)題是：這個(gè)零部件工作環(huán)境是什么，屬于什么類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備，這個(gè)機(jī)械設(shè)備投入使用后，將需要在特定的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)、使用多久。然后，我們可以根據(jù)世界上其他類(lèi)似情況下其他類(lèi)似設(shè)備發(fā)生的情況、數(shù)據(jù)分析得到。你可以分析類(lèi)似設(shè)備實(shí)際發(fā)生的實(shí)際壽命數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)、結(jié)果應(yīng)用到你的產(chǎn)品中，以便得到一定可信度的估計(jì)值。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，一些行業(yè)如石油和天然氣，以及電子行業(yè)，已經(jīng)建立了設(shè)備故障的數(shù)據(jù)庫(kù)（如FIDES等，工程中可用的可靠性數(shù)據(jù)源可參閱可靠性工程中的可用數(shù)據(jù)來(lái)源有哪些? ）以便對(duì)運(yùn)行壽命進(jìn)行估計(jì)。這種方法簡(jiǎn)單、易操作，缺點(diǎn)是主觀性較強(qiáng)，而且機(jī)械設(shè)備很多是定制的，很難找到相同或者較為相近的設(shè)備數(shù)據(jù)。
第二種方法：通過(guò)設(shè)備制造商獲取機(jī)械設(shè)備壽命數(shù)據(jù)
另一個(gè)很好的資源是通過(guò)設(shè)備制造商來(lái)獲得零件在特定使用環(huán)境中的使用壽命。尤其是大型變速箱的設(shè)計(jì)壽命。如果設(shè)備制造商已經(jīng)做了幾十年的產(chǎn)品研發(fā)、銷(xiāo)售，那么他們一般會(huì)積累他們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品使用過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題的歷史記錄?？梢酝ㄟ^(guò)這些歷史故障數(shù)據(jù)，可以合理地估計(jì)出零件在您的使用環(huán)境中的壽命。
第三種方法：基于標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)與統(tǒng)計(jì)方法評(píng)估機(jī)械設(shè)備壽命
國(guó)際上的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)布了一些通用機(jī)械設(shè)備的可靠性預(yù)計(jì)模型、手冊(cè)。這些機(jī)械零部件可靠性預(yù)計(jì)模型可用于企業(yè)的產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)。但是，需要注意的是這些可靠性預(yù)計(jì)模型、數(shù)據(jù)都是基于一定前提的，使用過(guò)程中需要特別謹(jǐn)慎。當(dāng)前比較通用的機(jī)械可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)包括NSWC、數(shù)據(jù)庫(kù)包括NPRD等。通過(guò)這些手冊(cè)提供的可靠性預(yù)計(jì)模型，可預(yù)計(jì)得到機(jī)械零部件的可靠性指標(biāo)。
第四種方法：使用威布爾分析工具評(píng)估機(jī)械設(shè)備壽命
當(dāng)前，國(guó)際上比較多人、研究機(jī)構(gòu)對(duì)焊接件的疲勞壽命進(jìn)行了研究，也積累了不少的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ??；谶@些積累的數(shù)據(jù)、模型，可使用威布爾（Weibull）分析工具進(jìn)行機(jī)械零件壽命評(píng)估（威布爾分析工具是企業(yè)開(kāi)展數(shù)據(jù)分析、可靠性分析工作的重要工具，威布爾分析詳細(xì)信息可參閱威布爾分析軟件PosWeibull ）。開(kāi)展威布爾分析工作時(shí)，需要一定的失效數(shù)據(jù)支撐，以確定在相同工作條件下其他類(lèi)似產(chǎn)品的可靠性。一般情況下，您可以通過(guò)試驗(yàn)方法、獲取投放市場(chǎng)的產(chǎn)品反饋數(shù)據(jù)等獲得。這種方法有助于分析機(jī)械設(shè)備的壽命規(guī)律、敏感因素以及可能的薄弱環(huán)節(jié)，是一種比較直接、實(shí)用的分析手段。
第五種方法：根據(jù)疲勞極限曲線SN獲得機(jī)械設(shè)備壽命結(jié)果
獲得零件壽命估算結(jié)果的另一種方法是使用相關(guān)企業(yè)、研究結(jié)構(gòu)發(fā)布的疲勞極限曲線SN進(jìn)行分析得到。您將需要計(jì)算在不同零件位置的應(yīng)力，以找到零件將承受的最高應(yīng)力點(diǎn)。分析中需要考慮應(yīng)力增大后對(duì)零件形狀變化的影響。根據(jù)零件幾何結(jié)構(gòu)和工作載荷的信息，計(jì)算應(yīng)力，以估算材料疲勞曲線的失效周期。
您需要完整的零件尺寸圖和零件將經(jīng)歷的全范圍工作載荷，以計(jì)算整個(gè)零件的應(yīng)力。繪制構(gòu)件的有限元分析（FEA）計(jì)算機(jī)模型，計(jì)算工作荷載作用下材料的應(yīng)力。有限元模型將顯示最大應(yīng)力的位置和數(shù)值。查看最高應(yīng)力對(duì)應(yīng)在疲勞曲線上的點(diǎn)，從中可以得到該應(yīng)力水平下的循環(huán)失效值（關(guān)于基于解析、基于有限元的疲勞壽命評(píng)估，可參見(jiàn)疲勞壽命分析PlifeFEA）。
通過(guò)分析疲勞極限曲線確定的最大工作應(yīng)力處對(duì)應(yīng)的失效周期/時(shí)間，將得到機(jī)械設(shè)備的使用壽命。該方法以已發(fā)表的工程數(shù)據(jù)和計(jì)算荷載為理論基礎(chǔ)，其結(jié)果屬于評(píng)估、預(yù)估性的。這種方法也較為簡(jiǎn)單、實(shí)用，也是很多企業(yè)在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的方法。但是，需要注意的是，使用該方法時(shí)，所施加的應(yīng)力，可能做了相應(yīng)的簡(jiǎn)化處理，所以，分析的應(yīng)力是否與實(shí)際應(yīng)力一致，是否能反映全部應(yīng)力情況，需要慎重。但是這個(gè)方法在設(shè)計(jì)階段較為簡(jiǎn)單、有效，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)方案給出一個(gè)機(jī)械設(shè)備的壽命值。
第六種方法：通過(guò)設(shè)備健康管理系統(tǒng)評(píng)估獲得機(jī)械設(shè)備壽命（適用于運(yùn)行、使用階段）
當(dāng)前，較多企業(yè)也逐步認(rèn)識(shí)到設(shè)備健康管理的重要性，也認(rèn)識(shí)到加速壽命實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和有限元分析、建模等更多屬于預(yù)估、猜測(cè)性的方法，且在設(shè)計(jì)階段使用較多。但是，機(jī)械設(shè)備的實(shí)際應(yīng)力情況、環(huán)境情況可能跟加速試驗(yàn)、有限元建模等方法中的假設(shè)的應(yīng)力、環(huán)境情況還是存在一定差距。在現(xiàn)實(shí)世界中，你的零件會(huì)因不良的操作習(xí)慣而過(guò)載。零件將因?yàn)榘惭b不當(dāng)而變形，且在熱、流量和壓力等工作條件下會(huì)快速發(fā)生變化。零件將通過(guò)錘擊和強(qiáng)制安裝到位方式來(lái)安裝。潤(rùn)滑油會(huì)被磨損顆粒污染。將有雜物進(jìn)入、濕氣進(jìn)入和潤(rùn)滑劑滲入設(shè)備等。制造商的制造和加工錯(cuò)誤，零件的安裝間隙可能不正確，可能太松或太緊。再加上其他上百種破壞零件機(jī)器的方式也會(huì)發(fā)生在零件上！
你的機(jī)器很可能永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到其全部的理論使用壽命，因?yàn)樗鼈兊牧慵谥圃旌褪褂眠^(guò)程中會(huì)被突然的變化、錯(cuò)誤和錯(cuò)誤所破壞。
所以，很多企業(yè)在設(shè)備運(yùn)行環(huán)境下加裝了相應(yīng)的設(shè)備健康管理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)（關(guān)于設(shè)備健康管理，可參閱風(fēng)力設(shè)備健康管理）。
