机械可靠性设计作业--关于采煤机牵引部液压系统的故障树分析

1、机械可靠性设计作业采煤机牵引部液压系统的故障树分析 双击查看论文.pdf班级:姓名:学号:日期:一、简介:经过我们小组的讨论,大家一致认为故障树分析法对于安全系统工程的重要性,它采用逻辑的方法,形象地进行危险的分析工作,可以使人们直观、明了的看到底事件对于顶事件的影响情况,思路清晰,逻辑性强,即可以做定性分析,又可以做定量分析,可以对系统工程研究中安全问题进行系统性、准确性和预测性分析和研究,它是安全系统工程的主要分析方法之一。为此,我们确定了对机械可靠性设计课本中的第五章故障模式影响及危害性分析于故障树分析,进行系统的学习,并从网站上每人选取了一篇关于液压系统的故障树分析论文采煤机牵引部液压

2、系统的故障树分析(作者:雷宏、梁为、杨锡军,依照课本进行研读和学习,并找出每篇论文中于本章节课本中对应的20个知识点,进行了有针对性的学习,现将本次学习要点及其在书中对应的位置进行如下列写。二、20个知识点及其在课本中对应的位置参考课本:机械可靠性设计主编:刘混举北京:科学出版社,20121、故障树分析(Fault Tree Analysis,FTAP114(5.1.2它是由美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的,它采用逻辑的方法,形象地进行危险的分析工作,特点是直观、明了,思路清晰,逻辑性强,可以做定性分析,也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性,

3、它是安全系统工程的主要分析方法之一。2、故障模式P122(5.2.2在国军标GJB451A-2005可靠性维修性保障性术语中,故障模式的定义是:故障的表现形式。更确切地说,故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述。在分析产品故障时,一般是从产品故障的现象入手,通过故障现象(故障模式找出原因和故障机理。对机械产品而言,故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。故障模式不仅是故障原因分析的依据,也是产品研制过程中进行可靠性设计的基础。如在产品设计中,要对组成系统的各部、组件潜在的各种故障模式对系统功能的影响及产生后果的严重程度进行故障模式、影响及危害性分析,以确定各故障模式

4、的严酷度等级和危害度,提出可能采取的预防改进措施。因此将故障的现象用规范的词句进行描述是故障分析工作中不可缺少的基础工作。3、故障树的建立步骤P137(5.3.2(1熟悉系统:要详细了解系统状态及各种参数,绘出工艺流程图或布置图。(2调查事故:收集事故案例,进行事故统计,设想给定系统可能发生的事故。(3确定顶上事件:要分析的对象即为顶上事件。对所调查的事故进行全面分析,从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。(4确定目标值:根据经验教训和事故案例,经统计分析后,求解事故发生的概率(频率,以此作为要控制的事故目标值。(5调查原因事件:调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。(6画出故障树(

5、7从顶上事件起,逐级找出直接原因的事件,直至所要分析的深度,按其逻辑关系,画出故障树。(7分析:按故障树结构进行简化,确定各基本事件的结构重要度。(8事故发生概率:确定所有事故发生概率,标在故障树上,并进而求出顶上事件(事故的发生概率。(9比较:比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论,前者要进行对比,后者求出顶上事件发生概率即可。(10分析:原则上是上述10个步骤,在分析时可视具体问题灵活掌握,如果故障树规模很大,可借助计算机进行。目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止,也能取得较好效果。4、假设P142(5.3.4-1在研究一个由N个底事件构成的故障树,进行故障树定量计算时,首

6、先要确定各底事件的失效模式和它的失效分布参数或失效概率值。其次要进行以下两点假设:(1、底事件之间相互独立;(2、底事件和顶事件都只考虑两种状态,即不发生或发生。也就是说,元部件和系统都是只有正常或失效两种状态。5、故障树P136-4它是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图,它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事的"因",逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。(1二状态故障树(2-state fault tree:该故障树的底事件描述一种状态,而其对立事件也只描述一种状态。(2多状态故障树(multista

7、te fault tree:该故障树的底事件描述一种状态,而其对立事件包含两种或两种以上互不相容的状态,并且在故障树中出现上述两种或两种以上状态事件。(3规范化故障树(normalized fault tree:将画好的故障树中各种特殊事件于特殊门进行转换或删减,变成仅含有底事件、结果事件以及“与”、“或”、“非”三种逻辑门的故障树,即为规范故障树。(4正规故障树(regular fault tree:仅含故障事件以及与门、或门的故障树。(5非正规故障树(non-regular fault tree:含有成功事件或者非门的故障树。(6对偶故障树(dual fault tree:将二状态故障树中

8、的与门换为或门,或门换为与门,而其余不变,即可得到。(7成功树(success tree:除将二状态故障树中的与门换为或门,或门换为与门外,并将底事件于结果事件换为相应的对立事件,即可得到。6、顶事件P115(5.1.2顶事件就是所要分析的事故,即故障树分析的目标和关心的结果,位于故障树的顶端。选择顶事件,一定要在详细占有系统情况、有关事故的发生情况和发生可能、以及事故的严重程度和事故发生概率等资料的情况下进行,而且事先要仔细寻找造成事故的直接原因和间接原因。然后,根据事故的严重程度和发生概率确定要分析的顶事件,将其扼要地填写在矩形框内。顶事件也可以是在运输生产中已经发生过的事故。如车辆追尾、

9、道口火车与汽车相撞事故等事故。通过编制事故树,找出事故原因,制定具体措施,防止事故再次发生。7、中间事件P115(5.1.2即位于顶事件和底事件之间的中间结果。8、底事件P134(5.3.1-1底事件是故障树分析中仅导致其他事件的原因事件,位于故障树的底端,它总是某个逻辑门的输入事件而不是输出事件。又可以分为:(1基本事件:基本事件是在特定的故障树分析中无需探明其发生原因的底事件。例如基本的零部件失效、认为因素或环境因素等均属基本事件。(2未探明事件:未探明事件是原则上应进一步探明其原因,但暂时不必或者暂时不能探明其原因的底事件。9、故障树的定性分析P139（5.3.3） 其目的在于寻找导致顶

10、事件发生的原因和原因的组合，识别导致顶事件发生的所有故障模 式，它可以帮助判明潜在的故障，以便改进设计；可以用于指导故诊断，改进运营和维修方案。 10、最小割集：P139（5.3.3-1） 最小割集是导致正规故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合。它表示引起故障 树顶事件发生的一种故障模式。 11、故障模式P122（5.2.2） 即故障的表现形式。更确切地说，故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的 故障现象的规范描述。 12、求最小割集：P140（5.3.3-2） 其方法有两种：1.上行法；2.下行法。 故障树的定性分析就是用上行法或下行法求故障树的所有最下割集。 13、上行法

11、P141-2） 其原则是：对每个结果事件，若下面是或门，则将此结果事件表示 为该或门下的割输入事 件的布尔和 （事件并） ； 若下面是与门， 则将此 事件结果表示为该与门的输入事件的布尔积 （事 件交）。 步骤：从底事件开始，由下向上逐级进行。对每个结果事件重复上 述的原则，直到所有结 果事件均被处理。将所得表达式逐次代入，按照 布尔运算的规则，将顶事件表示成底事件积之 和的最简式，其中每一相 对应于故障树的一个最小割集，从而得到故障树的所有最小割集。 14、逻辑门P135-2 在故障树分析中逻辑门之描述事件间的因果关系。与门（AND gate ）、或门（OR gate）、 非门（NOT ga

12、te）是三个基本门，其他的逻辑 门为特殊门。 特殊门包括：1.顺序与门；2.表决门；3.异或门；4.禁门。 15、故障树定量分析P142（5.3.4-1） 主要任务是计算系统顶事件发生的概率，即故障树的数学描述。 定量分析包括下列三个方面的内容： (1）当事故发生概率超过预定的目标值时，要研究降低事故发生概率的所有可能途径，可 从最小割集着手，从中选出最佳方案。 (2）利用最小割集，找出根除事故的可能性，从中选出最佳方案。 (3）求各基本原因事件的临界重要度系数，从而对需要治理的原因事件按临界重要度系数 大小进行排队，或编出安全检查表，以求加强人为控制。 16、顶事件发生概率P142（5.3.

13、4-1） 顶事件发生概率是评价系统可靠性的重要指标，通常底事件 X 的发 生概率 q<01，因此， 可将最小割集看作独立事件，可公式进行计算顶 事件发生概率。 17、底事件（基本事件及未探明事件）的重要度P145-2 实践证明，系统中各原件并不是同等重要的，一般认为一个元部件 或最小割集对顶事件发 生所作的贡献称为重要度，它是系统的结构、零 部件的失效分布及时间的函数。 按照底事件或最小割集对顶事件发生的重要性来排队，对改进系统 设计是十分有用的。由 于设计的对象不同、要求不同，因此重要度也有 不同的含义，一般常用的有： （1）、底事件的概率重要度； （2）、底事件的相对概率重要度； （

14、3）、底事件的结构重要度 18、底事件的概率重要度 Ip(iP145-2.2 底事件的结构重要度从故障树结构角度反映了各底事件在故障树中 的重要程度。 它与底事 件发生概率的大小无关，完全由故障树的结构所 决定，仅取决于第 i 个底事件在系统故障树结 构中所处的位置。理论上 已经证明：当所有底事件发生的概率都取 0.5 时，底事件的概率重要 度 等于底事件的结构重要度。 19、关键重要度P147 它是从敏感度和自身发生概率的双重角度衡量各基本事件重要度的标准。其值越大表明事 件 Xj 触发系统故障的可能性就越大。因此，一旦顶事件发生，首先应怀疑的是关键重要度大的 基本事件，于是，按关键重要度大

15、小顺序列出系统基本事件诊断检查的顺序来指导运行和维修。 20、故障分析P122(5.2.2 其的目的是采取措施、纠正故障，因此在进行故障分析时，需要在调查、了解产品发生故 障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，通过分析、试验逐步追查到组件、部件或零 件级（如曲轴）的故障模式，并找出故障产生的机理。 三、学习总结： 通过此次前所未有的、富有新意的学习形式，激发了我对知识的渴望，从拿到一篇专业论 文时的茫然，到经过反复也读课本中的知识点后，在对应论文中的内容进行学习，这一反复学 习的过程，加深了我对故障树分析的理解，此次学习中的仔细研读使得学到了之前学习中没有 注意到的知识，使我对故障树的建

16、立以及故障树分析的定性分析和定量分析有了进一步的理解 和认识，同样也深刻的意识到研究方法的重要性，以及科学严谨的态度对于科研工作或是个人 学习发展的重要性。 举个最简单的例子，在此次学习中，我所选取的论文中，使用了大量的“基本事件”而不 是“底事件”。刚开始，我想当然的以为此处的“基本事件”和书本中的“底事件”是等价的， 因为，论文中在建立故障树使用了:顶事件、中间事件、基本事件。在后来对课本仔细研读的过 程中，我才发现底事件包含基本事件和未探明事件。而在实践研究分析中，对于未探明事件对 顶事件的影响不做过多讨论，而主要分析基本事件对于顶事件的影响。即考虑主要因素忽略次 要因素，在实际研究中很多的因素我们无法得知，而即便花费很多的人力物力找到这些因素， 也无济于事，因此