第一章機械故障診斷的基本原理(CUMT)

1第一章機械缺點診斷的根本原理§1.1缺點特征參量§1.2機械缺點診斷的普通思想方法機械缺點診斷2第一節(jié)缺點特征參量一、缺點特征參量的定義對于某一詳細的缺點類型，我們所關(guān)懷的問題是：①這種缺點經(jīng)過哪些物理量表現(xiàn)出來；②各物理參量與缺點間的關(guān)系強弱情況如何。只需那些與某種缺點類型之間的關(guān)系親密、對缺點靈敏可靠的物理參量才被用于缺點的診斷。在機械缺點診斷學(xué)領(lǐng)域，將這些對缺點靈敏、穩(wěn)定可靠的物理量稱為缺點特征參量。第一章機械缺點診斷的根本原理3式中F－某種缺點類型；－各種特征參量或缺點緣由

缺點診斷就是確定F與之間的某種對應(yīng)關(guān)系f，以便經(jīng)過檢測來判別缺點類型F能否發(fā)生，或在知F發(fā)生的情況下去查明呵斥F的緣由等。第二節(jié)缺點特征參量缺點表現(xiàn)與特征參量和缺點緣由之間存在如下的對應(yīng)關(guān)系：4對于同一種缺點類型，當它們發(fā)生在不同的機械系統(tǒng)上時，其缺點特征參量也不同，因此，在確定某種缺點的特征參量時，應(yīng)結(jié)合詳細的系統(tǒng)進展。井下風機軸承缺點5二、缺點特征參量的選取原那么1、高度敏感性機械系統(tǒng)形狀的微弱變化應(yīng)引起缺點特征參量的較大變化。2、高度可靠性缺點特征參量是依賴于機械系統(tǒng)的形狀變化而變化的，假設(shè)把缺點特征參量取作應(yīng)變量，系統(tǒng)形狀取作自變量，那么缺點持征參量應(yīng)是系統(tǒng)形狀這個自變量的單值函數(shù)。3、適用性〔或可實現(xiàn)性〕缺點特征參量應(yīng)是便于檢測的，假設(shè)某個物理參量雖對某種缺點足夠靈敏，但這個參量不易獲得(經(jīng)濟的、技術(shù)方面的思索)，那么這個物理參量也不便用作缺點特征參量。第二節(jié)缺點特征參量6三、缺點特征參量的選定方法缺點特征參量普統(tǒng)統(tǒng)過實際分析和實驗的方法來確定。第二節(jié)缺點特征參量不同缺點，特征參量不同同一缺點，當環(huán)境發(fā)生變化時，特征參量也不同7第二節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法與傳統(tǒng)的診斷手段相對應(yīng)的識別實際只能借助方式邏輯進展一些簡單的推理；而與現(xiàn)代診斷技術(shù)相對應(yīng)，那么有缺點樹分析、方式識別以及模糊診斷等多種識別實際。本節(jié)討論：邏輯推理缺點樹分析第一章機械缺點診斷的根本原理8可把缺點診斷過程劃分為以下五個步驟：①調(diào)研調(diào)查，得出缺點景象；②假設(shè)緣由；③由假設(shè)緣由推斷出應(yīng)有的結(jié)果；④將推斷結(jié)果與調(diào)查所得的景象進展比較；⑤得出假設(shè)成立與否的結(jié)論，假設(shè)原假設(shè)不成立，那么需另立假設(shè)。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法一、方式邏輯推理91．緣由與結(jié)果引起某景象產(chǎn)生的景象叫做緣由，由另一景象引起的景象叫結(jié)果。2．因果關(guān)系的特性(1)因果關(guān)系的相對性(2)因果關(guān)系確實定性(3)因果關(guān)系的普遍性第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法幾個邏輯的概念10首先確定能夠的緣由或結(jié)果從能夠的緣由或結(jié)果中進展比較刪除虛偽成分，找出真正的緣由或結(jié)果。113．邏輯推理方法(1)契合法(求同法)場所先行〔或后行〕情況被研討景象第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法12場所先行〔或后行〕情況被研討景象(2)差別法(求異法)在缺點分析時，構(gòu)成上述差別場所的方法有輪番切換法和換件比較法。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法13輪番切換法：場所先行〔或后行〕情況被研討景象第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法14換件比較法：分析缺點時，假設(shè)疑心某一零件或部件是機器缺點的原因，那么運用完好件交換，并察看換件前后機器形狀的變化，以此斷定原零件能否是缺點緣由之所在。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法15(3)契合差別并用法(求同求異法)場所先行〔或后行〕情況被研討景象第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法16場所先行〔或后行〕情況被研討景象第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法正負兩組事例的組成場所越多，結(jié)論越可靠負事例組的各個場所應(yīng)選擇與正事例組場所較好類似的來比較，由于負事例的場所是無限多的17(4)共變法場所先行〔或后行〕情況被研討景象第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法18(5)剩余法知：景象a是情況A作用的結(jié)果景象b是情況B作用的結(jié)果景象c是情況C作用的結(jié)果結(jié)論：景象d是情況D作用的結(jié)果第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法由a、b、c、d構(gòu)成的復(fù)合的被研討景象是復(fù)合的情況A、B、C、D作用的結(jié)果。19①必需確認復(fù)雜景象的一部分(a、b、c)是某些情況(A、B、C)引起的，而剩余部分(d)不能夠是這些情況(A、B、C)引起的；在運用剩余法進展推斷時，有以下兩點需提請留意：②復(fù)雜景象剩余部分的緣由(D)，不一定是個單一的情況，還能夠是個復(fù)雜的情況。實踐上多層次、多緣由的復(fù)雜缺點樹正是描畫這種邏輯關(guān)系的。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法20二、缺點樹分析法(FTA)缺點樹分析法(FTA，F(xiàn)aultTreeAnalysis)，簡稱FTA，是一種將系統(tǒng)缺點構(gòu)成的原來由總體至部分按樹狀構(gòu)造進展逐級細化的分析方法，是一種針對某個特定的不希望發(fā)生的事件的由果到因的演繹推理方法。缺點樹分析法的作用：是對復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計、工廠實驗或現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)缺點方式進展可靠性分析的工具，其目的是要判明根本缺點、確定缺點的緣由、影響和發(fā)生概率。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法21缺點樹分析法的過程：第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法把所研討系統(tǒng)的最不希望發(fā)生的缺點形狀作為缺點分析的目的，然后找到直接導(dǎo)致這一缺點發(fā)生的全部要素，再找出呵斥這些全部要素中的每一個要素發(fā)生的全部直接要素，不斷清查到那些原始的，其缺點機理或概率分布都知的，無需再深化研討的要素為止。22第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法描畫系統(tǒng)形狀、部件形狀的變化過程就叫做事件。假設(shè)系統(tǒng)或元件按規(guī)定要求(規(guī)定的條件和時間)完成其功能那么稱為正常事件；假設(shè)系統(tǒng)或元件不可以按規(guī)定要求完成指定的功能，或者其功能完成不準確，那么稱作缺點事件。通常引起缺點事件的緣由有：硬件失效，軟件錯誤，環(huán)境條件影響以及人為要素等。23把最不希望發(fā)生的事件(或系統(tǒng)缺點事件)稱為頂事件，無需再深究的事件(構(gòu)成系統(tǒng)缺點的根身手件)稱為底事件，或稱為初始事件，介于頂事件與底事件之間的一切事件都稱為中間事件。凡是能產(chǎn)生缺點事件的元件、子系統(tǒng)、設(shè)備、人和環(huán)境條件，在缺點樹中都定義為部件。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法24部件的缺點按其產(chǎn)生的緣由分為三類：①由于系統(tǒng)元件的內(nèi)在緣由而產(chǎn)生的直接缺點；②由于外部緣由、環(huán)境惡化等呵斥的系統(tǒng)元件的間接缺點；③由于其他不明緣由(尚需進一步分析)而產(chǎn)生的缺點，也稱為受控失效。25第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法262．缺點樹分析法的特點(1)直觀、籠統(tǒng)(2)靈敏、多用途(3)多目的、可計算缺陷：實際性較強，邏輯性較嚴密，因此要求分析人員對所研討的對象(系統(tǒng)或設(shè)備)必需有透徹的了解，還應(yīng)具有比較豐富的設(shè)計和運轉(zhuǎn)閱歷。優(yōu)點：第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法273．缺點樹分析的步驟(1)對所選定的系統(tǒng)(或設(shè)備)進展必要的預(yù)分析(2)對系統(tǒng)的缺點進展定義(3)仔細分析構(gòu)成各種缺點的緣由(4)搜集各種缺點發(fā)生概率的數(shù)據(jù)(5)選定系統(tǒng)能夠發(fā)生的最不希望發(fā)生的缺點形狀(事件)作為頂事件，作出缺點樹邏輯圖(6)對缺點樹構(gòu)造作定性分析(7)對缺點樹構(gòu)造作定量分析第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法28第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法294．缺點樹分析法中采用的符號30

31建立缺點樹的主要步驟：(1)確定頂事件①要有明確的定義；②要能進展分解，③要能度量以便于定量分析。(2)建立邊境條件，簡化建樹任務(wù)缺點樹的邊境條件應(yīng)包括：①初始形狀②不允許事件③不能夠事件④必然事件⑤事件概率(3)構(gòu)建缺點樹第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法32第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法油泵驅(qū)動電路E蓄電池K1手動開關(guān)K2電磁開關(guān)M電動機〔24V〕P油泵如下圖油泵驅(qū)動電路，系統(tǒng)缺點為不供油。知：電動機缺點率0.001，油泵缺點率為0。33油泵驅(qū)動電路的缺點樹第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法34建立缺點樹時必需留意：①缺點定義必需明確，防止多義性②留意系統(tǒng)中事件的邏輯關(guān)系③應(yīng)首先思索主要的、能夠性大的以及關(guān)鍵性的缺點事件④嚴厲區(qū)分小概率事件與小部件缺點事件的概念⑤建樹時切忌防止“門與門〞直接相連第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法356．缺點樹與構(gòu)造函數(shù)思索一個由N個部件組成的系統(tǒng)，將系統(tǒng)失效稱為缺點樹的頂事件，記作T，系統(tǒng)中各部件失效那么稱為底事件。假設(shè)系統(tǒng)和部件均只需失效和正常兩種形狀，那么底事件可以定義如下：第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法36定義為缺點樹的構(gòu)造函數(shù)同時第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法系統(tǒng)頂事件的形狀如用φ來表示，那么φ必然是底事件形狀的函數(shù)37“與門〞缺點樹“或門〞缺點樹38“非門〞缺點樹39缺點樹的簡化在分析系統(tǒng)缺點時，最初建立的缺點樹往往并不是最簡的，可以對它進展簡化。最經(jīng)常采用的簡化方法是借助邏輯代數(shù)的邏輯法那么進展簡化。40(1)根本邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系表達式含義其它表示方法邏輯非沒有

，邏輯與

與邏輯或

或或兩者蘊涵有必有同一

同有同無兩個變量的根本邏輯關(guān)系41兩個變量邏輯運算的真值表0011001101101010100110001100111142Exp.張三：“今天一定不點名，假設(shè)點名我就宴請全寢室同窗。〞點名宴請全寢室真話111100001011蘊涵43邏輯運算的根本法那么44常用的缺點樹化簡方法有：修剪法、模塊法、卡諾圖法和計算機輔助化簡法等。7．缺點樹化簡第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法A+A=AA*A=A45第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法A+A*B=A4647第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法吸收率48第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法吸收率49508缺點樹的定性分析目的:為了找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的一切能夠的缺點方式，即弄清系統(tǒng)(或設(shè)備)出現(xiàn)某種最不希望發(fā)生的事件(缺點)有多少種能夠性。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法51缺點樹的某幾個底事件組成一個集合，假設(shè)集合內(nèi)的幾個底事件同時發(fā)生時，將引起頂事件(系統(tǒng)缺點)的發(fā)生，那么這個集合就稱為割集。(1)割集與最小割集最小割集：指滿足這樣條件的割集，假設(shè)將某一割集中的底事件恣意去掉一個就不再是割集，那么這個割集就被稱為最小割集。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法52缺點樹定性分析的主要義務(wù)就在于尋覓并確定系統(tǒng)的最小割集。(2)最小割集算法①上行法又稱塞邁特里斯(Semanderes)算法②下行法又稱富塞爾(Fussell)算法第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法53①上行法對給定的缺點樹，從最下一級中間事件開場，分別運用下面兩個公式依次往上進展計算，直至頂事件為止。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法54第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法55第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法4個最小割集：x1x3，x1x4，x2x4，x3x45657②下行法第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法根據(jù)缺點樹中的邏輯或門會添加割集的數(shù)目，邏輯與門會增大割集容量的性質(zhì)，從缺點樹的頂事件開場，由上到下，依次把上一級事件置換為下一級事件，遇到與門將輸入橫向并列寫出，遇到或門那么將輸入事件豎向串列寫出，直至把全部邏輯門都置換為底事件為止，由此可得該缺點樹的全部割集。58T↓bc↓x1dx4e↓x1x3x1x4x4x2x4x3或門或門與門運用下行法前需對缺點樹進展布爾運算簡化599．缺點樹的定量分析缺點樹的定量分析：就是以缺點樹為根底，分析系統(tǒng)缺點的發(fā)生概率以及各底事件的重要程度，包括構(gòu)造重要度、概率重要度和關(guān)鍵性重要度等三個不同含義的定量目的。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法60第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法(1)概率計算的根本公式設(shè)事件x1、x2、…、xn的發(fā)生概率分別為P1、P2、…Pn。和的概率①當x1、x2、…、xn為相互獨立的事件時，有積的概率或門與門61②當x1、x2、…、xn為相斥事件時，有積的概率和的概率第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法62③當x1、x2、…、xn為相容事件時，有和的概率：積的概率63實踐計算時，當Pi<0.1,i=1,2,…,n時，相容事件近似于獨立事件；當Pi<0.01,i=1,2,…,n時，相容事件近似于相斥事件。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法64留意:在運用上述公式計算系統(tǒng)缺點的概率時，當缺點樹中包含兩個以上同一底事件時，那么必需運用邏輯代數(shù)整理簡化后，才干運用以上概率計算公式，否那么會得出錯誤的結(jié)論。因此，在計算概率之前，必需將缺點樹化為構(gòu)造最簡，即與最小割集對應(yīng)。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法先簡化缺點樹65(2)頂事件的發(fā)生概率該算法的根本思緒是：將缺點樹的構(gòu)造函數(shù)表示成最小割集和的方式，然后運用概率計算的根本公式求出系統(tǒng)缺點發(fā)生的概率。即將系統(tǒng)的最小割集構(gòu)造函數(shù)表達為要求系統(tǒng)頂事件發(fā)生的概率，就是求使的概率。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法最小割集數(shù)某一最小割集66例1對于由二個單元組成的并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)假設(shè)相互獨立，其缺點樹如右圖所示，求頂事件的發(fā)生的概率。并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)缺點樹第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法67例2對于由二個單元組成的串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)，其缺點樹如右圖所示，求頂事件的發(fā)生的概率。串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)缺點樹第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法68對右圖所示的缺點樹，令底事件x1，x2，x3，x4的發(fā)生概率分別為P1＝0.01，P2＝0.005，P3＝0.02，P4＝0.03。求系統(tǒng)(頂事件)缺點發(fā)生的概率。69各最小割集間看作相斥事件，于是70計算如以下圖所示的超壓維護系統(tǒng)缺點樹的頂事件發(fā)生概率。超壓維護系統(tǒng)的簡化缺點樹第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法71(3)事件的重要度計算在頂事件的發(fā)生中由于底事件的發(fā)生所作的奉獻，或者說各個底事件(或各最小割集)對頂事件發(fā)生的影響稱為底事件(或最小割集)的重要度。研討事件重要度對改善系統(tǒng)設(shè)計、提高系統(tǒng)的可靠性或確定缺點監(jiān)測的部位、制定系統(tǒng)缺點診斷方案、減小排除缺點的時間等具有重要意義。為了比較它們在缺點樹中的重要程度，在缺點樹的定量分析中常作構(gòu)造重要度、概率重要度和關(guān)鍵重要度等計算。第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法72①構(gòu)造重要度某個底事件的構(gòu)造重要度，是在不思索其發(fā)生概率值的情況下，察看缺點樹的構(gòu)造，以決議該事件的位置重要程度。由于底事件的形狀為0或l，當xi處于某一形狀時，其他n－1個底事件組合之系統(tǒng)形狀數(shù)為2n-l。因此、第i個底事件xi的構(gòu)造重要度定義為第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法73式中第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法ΣΦ(1ix)表示底事件xi和頂事件同時發(fā)生的形狀組合數(shù)目，ΣΦ(0ix)表示底事件xi不發(fā)生而頂事件發(fā)生的形狀組合數(shù)目，兩者相減那么代表了底事件xi發(fā)生那么頂事件發(fā)生、且底事件xi不發(fā)生頂事件也不發(fā)生(其他底事件不變)的情況。74xi發(fā)生頂事件發(fā)生xi不發(fā)生頂事件發(fā)生xi不發(fā)生頂事件不發(fā)生第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法↓其它底事件不變75例：試計算如下圖缺點樹各底事件的構(gòu)造重要度。缺點樹各底事件的構(gòu)造第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法解：缺點樹構(gòu)造函

數(shù)為7677對底事件1，首先找出底事件1和頂事件同時發(fā)生的集合，再找出底事件1不發(fā)生而頂事件發(fā)生的集合。78底事件1的構(gòu)造重要度為：同理79第三節(jié)機械缺點診斷的普通思想方法②概率重要度底事件xi發(fā)生概率的變化引起頂事件發(fā)生概率的變化程度定義為該底事件的概率重要度，記作Ig(i)，其數(shù)學(xué)表達式為式中——頂事件發(fā)生的概率，Pi——底事件xi發(fā)生的概率。80在缺點樹為“與門〞與“或門〞相結(jié)合的普通情況時，那么有：式中