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考虑维修时机械可靠性的统计分析方法
叙述了在考虑故障与预防维修作用下，如何利用现场使用数据统计分析机械可靠性的一般方法。对机械的故障与维修特性进行了分析研究，提出了一种机械使用中应用较广的维修模型，推导了在考虑维修时可靠性的计算公式，根据现场使用数据，采用极大似然估计和非齐次泊松过程方法对其可靠性和预防维修恢复程度进行了统计，并以实例进行了分析，得出了与实际较一致的结果。 关键词：维修；机械；可靠性；统计 机械产品，如工程机械、汽车、机床等，都是复杂的可修复系统，维修是其使用的前提条件。机械维修——包括预防维修与故障维修，其目的是为了保持和恢复机械的可靠性，因此，维修对机械的可靠性影响较大。长期以来，人们一直致力于可修系统可靠性的研究，并取得了一定的进展。但多数研究对象为电子系统，对机械系统，通常不考虑预防维修的影响或假设预防维修恢复如新和故障数据独立同分布等，采用简单样本统计方法进行分析。这都掩盖了维修对可靠性的影响，使研究结果与实际相差较大。本文在分析机械故障与维修特性的基础上，根据机械使用中应用较广的维修模型，利用现场使用数据，对其可靠性和预防维修影响程度进行统计分析，阐明了在预防维修与故障维修作用下机械可靠性分析的一般方法。1 机械故障与维修的基本特性1.1 故障特性机械使用中，在各种载荷及环境应力作用下，零部件会出现各种损伤，并随时间逐渐恶化，使其结构参数发生改变，结构参数的变化又使机械的功能输出参数逐渐远离正常值。图1为机械功能输出参数X（t）的变化规律，图中，XP和XF分别为潜在故障和功能故障的判别标准，f（t，XF）和f（t，XP）为对应故障判别标准下的宏观故障分布密度，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示完好、失常和故障状态区域。从图中可以看出，机械故障具有以下特性。图1 机械故障特性参数变化规律a.渐发性。机械故障绝大多数是由于磨损、腐蚀、疲劳、老化等损伤引起的，故障的产生与时间关系密切，且从潜在故障发展到功能故障具有较长一段时间，多数故障可以事先通过仪器进行测试和监控，因此通过预防维修可以减少功能故障的发生。b.耗损性。机械磨损、腐蚀、疲劳、老化等过程伴随着能量与质量的变化，其过程是不可逆转的。表现为机械老化程度逐步加剧，故障越来越多。随着使用时间的增加，局部故障的排除虽能恢复机械的性能，但机械的故障率仍不断上升，新的故障将不断出现。同时损伤的消除也是不完全性的，维修不可能使机械的性能恢复到使用前的状态。c.随机性。机械使用中，由于受到材料、制造与各种使用及环境条件的影响，其损伤输出参数及各种极限值、初始值与故障判别标准都具有一定的随机性与分散性，机械故障的随机性给机械故障的诊断与预防增加了一定的难度，在预防维修之间仍会有少量故障发生。d.多样性。机械使用中，由于磨损、腐蚀、疲劳、老化过程的同时作用，往往存在多种故障机理，产生多种故障模式，这些故障不仅故障机理与表现形式不同，而且分布模型及在各级的影响程度也不同。机械故障的多样性说明系统故障数据不一定独立同分布。1.2 维修特性a.机械维修包括维护保养与修理，维护保养又分为例行保养、定期保养和特殊条件下的保养；修理可分为故障小修、中修和大修等；其中维护保养属于预防维修，修理属于故障维修。b.预防维修是建立在潜在故障基础上的，其目的是为了消除和减轻零件的损伤，保持机械的完好状态。机械中的例行保养和特殊条件下的保养是保证机械正常运行不可缺少的维修工作，其主要内容为清洁、润滑、添加、检查和紧定等，但主要是外表性的，其对机械的性能起维持作用，因此可以认为其不改变机械的年龄和故障率；定期保养通常分为一级、二级或三级保养，其主要内容为清洁、润滑、检查、调整和局部换件等，不同级别的保养对象和周期是不相同的，因而对机械的性能影响也不一样，保养级别越高，维修范围也越大，性能恢复也就越好，但根据机械故障的耗损性，维修都不可能恢复如新，因此预防维< c.nu c.%6E%75clea c.%6E%75clea >
原创作者：东莞市环瑞环境测试设备厂
