基于故障樹分析法的車床溜板箱典型故障概率順序研究

基于故障樹分析法的車床溜板箱典型故障概率順序研究

故障診斷和斷層技術(shù)是20世紀(jì)60年代產(chǎn)生并發(fā)展起來的一門綜合邊緣科學(xué)。隨著現(xiàn)代設(shè)備的日趨高速、高能、大型化、自動化、連續(xù)化和集成化,設(shè)備一旦發(fā)生故障且未能及時發(fā)現(xiàn)和排除,會帶來不可估量的損失,故障診斷技術(shù)能及時起到預(yù)防作用,防患于未然。CA6140普通車床在運行過程中,其溜板的整機操作性能和工作情況是保證操作流暢和加工精度的重要部件。進(jìn)行溜板典型故障建模及模式分析對于機床的使用和維修具有相當(dāng)大的實用價值,可為設(shè)備預(yù)知維修提供基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù),為故障的診斷和預(yù)防提供簡便、快捷的手段,對設(shè)備的科學(xué)管理和減少維修費用,提高設(shè)備的可靠性和維修性具有極大的意義。1系統(tǒng)故障診斷法現(xiàn)代故障診斷技術(shù)的方法主要有故障樹分析(FTA)、事件樹分析(ETA)、模式識別及模糊診斷等。故障樹分析法是一種科學(xué)性強、分析系統(tǒng)深入的重要診斷方法。它是一種以樹狀的邏輯圖(故障樹圖)為依據(jù),表示系統(tǒng)故障的基本成因及影響途徑的分析方法。通過實踐與理論分析,建立如圖1的故障樹圖,它由頂事件、中間事件、底事件(基本事件)和邏輯門符號組成。溜板箱的頂事件分別為機械傳動B1、表面粗糙度B2和加工精度B3三個方面,10個中間事件Ci(i=1,2,3,……,10)和22個基本事件Xi(i=1,2,3,……,22)。2設(shè)備出現(xiàn)某故障頂事件的可能性對故障樹做定性分析的主要目的是弄清設(shè)備出現(xiàn)某種故障(頂事件)的可能性有多大,即分析有哪些因素會引發(fā)設(shè)備的某種故障。定性分析首先要確定最小割集。2.1最小割集故障模型最小割集就是能使頂事件發(fā)生的一些底事件的集合。當(dāng)這些底事件同時發(fā)生時,頂事件必然發(fā)生,如果割集中的任一事件不發(fā)生時,頂事件也不發(fā)生。一個最小割集代表系統(tǒng)的一種失效模式,研究最小割集可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié),這對系統(tǒng)失效分析具有十分重要的意義。普通車床溜板箱故障樹表達(dá)式為:T=C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10。式中:通過代入并整理得:可見,除X17被吸收外,共21個最小割集。2.2iki為一k1mjikj的計算由最小割集得:K=21,各割集均包含單一事件,其割集的重要度系數(shù)均相同,即:Ik(i)=1K∑i=1K1mj(i∈kj)=121×20=2021Ιk(i)=1Κ∑i=1Κ1mj(i∈kj)=121×20=2021。根據(jù)求出的割集的重要度系數(shù),可以判斷在引起頂上事件的過程中,溜板箱各基本事件結(jié)構(gòu)的重要度都相等。3典型滑塊錯誤分析3.1減輕器rp用最小徑集法求頂上事件的發(fā)生概率,不難看出故障樹只有一個最小徑集P根據(jù)公式:g(q)=1?∑r=1m∏i=P1(1?qi)+∑1＜r＜s＜m∏i∈Pr∪PS(1?qi)+???(?1)m?1∏r=1i∈Prm(1?qi)g(q)=1-∑r=1m∏i=Ρ1(1-qi)+∑1＜r＜s＜m∏i∈Ρr∪ΡS(1-qi)+??-(-1)m-1∏r=1i∈Ρrm(1-qi),得:溜板部分故障概率qi值見表1。由以上的計算可以看出,CA6140普通車床溜板箱典型故障概率為0.011021,近似推算出其平均故障周期為91小時。3.2半數(shù)值化機床事件的發(fā)生概率由公式Ig(i)=?g(q)?qiΙg(i)=?g(q)?qi,推導(dǎo)出CA6140普通車床溜板部分典型故障各基本事件概率重要度為:概率重要度排序為:上述結(jié)果意味著,要想使頂上事件發(fā)生概率迅速下降,必須減小X4、X5、X7三個基本事件的發(fā)生概率。其中X4(前后壓板過緊或鎖緊塊為完全松開)屬人為因素,受操作者責(zé)任心影響較大。X5(橫向進(jìn)給絲杠、螺母磨損、間隙過大)是CA6140普通車床乃至國產(chǎn)所有車床橫向進(jìn)給刻度不準(zhǔn)和重復(fù)定位精度低的最主要原因,作者已提出新的改進(jìn)設(shè)計。X7(橫向進(jìn)給絲杠、螺母裝配不良)受操作者的保養(yǎng)設(shè)備水平和維修人員的維修水平影響,可以通過加強設(shè)備管理來加以解決?；臼录1、X10、X18、X19、X20、X22的概率重要度最低,這與設(shè)備的實際使用情況十分相符。3.3基本事件的臨界重要性基本事件的臨界重要度可由下式求出:同理可以求出:可見,它們的臨界重要度排序與概率重要度的排序是一致的。4故障發(fā)生概率4.1