基于故障树分析法的车床溜板箱典型故障概率顺序研究

基于故障树分析法的车床溜板箱典型故障概率顺序研究

故障诊断和断层技术是20世纪60年代产生并发展起来的一门综合边缘科学。随着现代设备的日趋高速、高能、大型化、自动化、连续化和集成化,设备一旦发生故障且未能及时发现和排除,会带来不可估量的损失,故障诊断技术能及时起到预防作用,防患于未然。CA6140普通车床在运行过程中,其溜板的整机操作性能和工作情况是保证操作流畅和加工精度的重要部件。进行溜板典型故障建模及模式分析对于机床的使用和维修具有相当大的实用价值,可为设备预知维修提供基础资料和数据,为故障的诊断和预防提供简便、快捷的手段,对设备的科学管理和减少维修费用,提高设备的可靠性和维修性具有极大的意义。1系统故障诊断法现代故障诊断技术的方法主要有故障树分析(FTA)、事件树分析(ETA)、模式识别及模糊诊断等。故障树分析法是一种科学性强、分析系统深入的重要诊断方法。它是一种以树状的逻辑图(故障树图)为依据,表示系统故障的基本成因及影响途径的分析方法。通过实践与理论分析,建立如图1的故障树图,它由顶事件、中间事件、底事件(基本事件)和逻辑门符号组成。溜板箱的顶事件分别为机械传动B1、表面粗糙度B2和加工精度B3三个方面,10个中间事件Ci(i=1,2,3,……,10)和22个基本事件Xi(i=1,2,3,……,22)。2设备出现某故障顶事件的可能性对故障树做定性分析的主要目的是弄清设备出现某种故障(顶事件)的可能性有多大,即分析有哪些因素会引发设备的某种故障。定性分析首先要确定最小割集。2.1最小割集故障模型最小割集就是能使顶事件发生的一些底事件的集合。当这些底事件同时发生时,顶事件必然发生,如果割集中的任一事件不发生时,顶事件也不发生。一个最小割集代表系统的一种失效模式,研究最小割集可以发现系统的最薄弱环节,这对系统失效分析具有十分重要的意义。普通车床溜板箱故障树表达式为:T=C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10。式中:通过代入并整理得:可见,除X17被吸收外,共21个最小割集。2.2iki为一k1mjikj的计算由最小割集得:K=21,各割集均包含单一事件,其割集的重要度系数均相同,即:Ik(i)=1K∑i=1K1mj(i∈kj)=121×20=2021Ιk(i)=1Κ∑i=1Κ1mj(i∈kj)=121×20=2021。根据求出的割集的重要度系数,可以判断在引起顶上事件的过程中,溜板箱各基本事件结构的重要度都相等。3典型滑块错误分析3.1减轻器rp用最小径集法求顶上事件的发生概率,不难看出故障树只有一个最小径集P根据公式: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值见表1。由以上的计算可以看出,CA6140普通车床溜板箱典型故障概率为0.011021,近似推算出其平均故障周期为91小时。3.2半数值化机床事件的发生概率由公式Ig(i)=∂g(q)∂qiΙg(i)=∂g(q)∂qi,推导出CA6140普通车床溜板部分典型故障各基本事件概率重要度为:概率重要度排序为:上述结果意味着,要想使顶上事件发生概率迅速下降,必须减小X4、X5、X7三个基本事件的发生概率。其中X4(前后压板过紧或锁紧块为完全松开)属人为因素,受操作者责任心影响较大。X5(横向进给丝杠、螺母磨损、间隙过大)是CA6140普通车床乃至国产所有车床横向进给刻度不准和重复定位精度低的最主要原因,作者已提出新的改进设计。X7(横向进给丝杠、螺母装配不良)受操作者的保养设备水平和维修人员的维修水平影响,可以通过加强设备管理来加以解决。基本事件X1、X10、X18、X19、X20、X22的概率重要度最低,这与设备的实际使用情况十分相符。3.3基本事件的临界重要性基本事件的临界重要度可由下式求出:同理可以求出:可见,它们的临界重要度排序与概率重要度的排序是一致的。4故障发生概率4.1