減速機(jī)械的可靠性維修及其維修決策

田志剛

摘 要：制定科學(xué)的維修決策，才能確保設(shè)備運(yùn)行能夠滿足連續(xù)生產(chǎn)需要。而對減速機(jī)械進(jìn)行可靠性維修，則能利用合理維修決策確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。基于這種認(rèn)識，文章對減速機(jī)械的可靠性維修問題展開了分析，并對其維修決策進(jìn)行了探討，以期為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：減速機(jī)械；可靠性維修；維修決策

引言

減速機(jī)械一旦發(fā)生軸承損壞、漏油或過熱等問題，就會(huì)導(dǎo)致正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。針對這一情況，還應(yīng)加強(qiáng)減速機(jī)械的可靠性維修，并從可靠性、維修性和經(jīng)濟(jì)性角度完成合理的維修方式選擇，同時(shí)制定科學(xué)的維修周期決策，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備的維修管理。因此，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)問題的研究，以便更好地開展相關(guān)工作。

1 減速機(jī)械的可靠性維修分析

1.1 減速機(jī)械結(jié)構(gòu)與常見故障

目前，減速機(jī)械種類較多，主要可以劃分為蝸桿減速機(jī)、行星齒輪減速機(jī)和齒輪減速機(jī)，不同減速機(jī)有不同的傳動(dòng)類型。其中，蝸桿減速機(jī)具有傳動(dòng)比大、無噪聲、結(jié)構(gòu)緊湊和工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍較廣。從結(jié)構(gòu)上來看，該種減速機(jī)主要由蝸輪蝸桿副、斜齒輪副、圓錐滾子軸承、傳動(dòng)軸、密封件、深溝球軸承等部件構(gòu)成。而該種減速器時(shí)常發(fā)生減速機(jī)內(nèi)油位過高、傳動(dòng)軸異響、軸承失效、軸承蓋漏油、減速機(jī)過熱和輪齒折斷等故障。

1.2 減速機(jī)械可靠性分析方法

在減速機(jī)械的可靠性分析上，可以使用定性分析和定量分析的方法。而常用的定性分析方法為故障模式、影響和致命度分析方法，簡稱為FMECA，需要通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)完成機(jī)械薄弱點(diǎn)及其影響的尋找。采取該方法，需要在設(shè)計(jì)之初對產(chǎn)品設(shè)計(jì)展開評價(jià)，并分析系統(tǒng)單元可能發(fā)生的故障模式及其影響，然后進(jìn)行致命性分析。在可靠性分析過程中，需采取“由上而下”的邏輯歸納法，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)元器件開始分析，以確定各故障模式對系統(tǒng)性能的影響[1]。最后，還要對各故障模式進(jìn)行嚴(yán)酷度分類，并對故障出現(xiàn)概率進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)致命度高的故障模式的消除。而常用的定量分析方法為故障樹分析法，簡稱為FTA，可以使用統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率論完成事故特性的估計(jì)，然后進(jìn)行可靠性計(jì)算。目前，該方法可用于進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)可靠性評價(jià)，將通過圖形演繹對事件的邏輯關(guān)系進(jìn)行表示。由于整個(gè)圖形像是一顆以頂事件為根的樹，所以被稱之為“故障樹”。

1.3 減速機(jī)械可靠性維修

在實(shí)際進(jìn)行減速機(jī)械的可靠性維修時(shí)，通常采用FTA程序。具體來講，就是要圍繞減速機(jī)械特定系統(tǒng)故障完成層層追蹤，以便利用故障樹圖形表示系統(tǒng)故障與導(dǎo)致故障產(chǎn)生的因素之間的聯(lián)系。完成故障樹模型的建立后，則要對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。通過定性分析，可以得到定性重要度和最小割集，從而完成系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)和故障譜的查找。通過定量分析，則能完成頂事件發(fā)生概率的計(jì)算，進(jìn)而獲得系統(tǒng)不可靠度。利用關(guān)鍵重要度和概率重要度分析數(shù)據(jù)結(jié)果，則能提出科學(xué)的可靠性維修決策。以蝸桿減速機(jī)為例進(jìn)行故障樹的構(gòu)建，頂事件則為減速機(jī)失效，而導(dǎo)致蝸桿減速機(jī)失效原因可以劃分為七大類，即減速機(jī)內(nèi)油位過高、傳動(dòng)軸異響、軸承失效、軸承蓋漏油、減速機(jī)過熱和輪齒折斷等故障，這些故障可以作為二次事件。故障樹底事件則為引起各類故障出現(xiàn)的原因，如減速機(jī)過熱的底事件應(yīng)為超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、潤滑油污染、油封過度摩擦和潤滑油過少等。完成故障樹構(gòu)建后，可采用上行法完成最小割集求解。而按照布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則將頂事件表示為底事件積之和的最簡式，則可以其中每一項(xiàng)作為一個(gè)最小割集。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，蝸桿減速機(jī)失效故障有23個(gè)一階最小割集。確定底事件的故障模式和故障分布參數(shù)后，則能利用底事件故障概率完成頂事件故障概率計(jì)算，以完成故障樹的定量分析。通過計(jì)算，可以對各故障發(fā)生概率大小進(jìn)行排列，并完成各元器件重要度的排列。綜合考慮這兩方面因素，則能完成蝸桿減速機(jī)部件診斷檢查順序的排列，從而實(shí)現(xiàn)減速機(jī)械的可靠性維修。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致蝸桿減速機(jī)失效的故障主要有五類，即空心軸油封漏油、電機(jī)軸齒輪折斷、單鍵空心軸鍵槽磨損、減速機(jī)異響和帶收縮盤空心[2]。針對這五個(gè)故障的原因展開進(jìn)一步分析，并提出相應(yīng)的解決方案，則能為蝸桿減速機(jī)的可靠運(yùn)行提供保障。

2 減速機(jī)械的可靠性維修決策

減速機(jī)械可靠性維修決策的制定，需要以可靠性維修為中心，并對機(jī)械可靠性、故障后果和維修可行性展開分析，然后結(jié)合故障規(guī)律給出合理的維修方式?jīng)Q策，并制定科學(xué)的預(yù)防維修周期決策，從而在降低機(jī)械維修費(fèi)用的同時(shí)，使設(shè)備維修和停修給生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失降低到最小。

2.1 維修方式?jīng)Q策

目前，機(jī)械設(shè)備常用的維修方式包含定期維修、狀態(tài)維修和事后維修，采取不同的維修方式將給設(shè)備的可靠性、維修性和經(jīng)濟(jì)性帶來不同程度的影響。在制定維修方式?jīng)Q策時(shí)，還應(yīng)采取定期維修方式維修具有較高可靠性要求的設(shè)備，采用事后維修方式維修故障危害小的設(shè)備，采取狀態(tài)維修方式維修具有較高維修成本的設(shè)備?？紤]到減速機(jī)械結(jié)構(gòu)相對簡單，可以針對具體零部件或組件制定相應(yīng)維修方式?jīng)Q策，因此可以采取層次分析法選取維修方式。而目標(biāo)層為減速機(jī)蝸桿維修方式，第二層為準(zhǔn)則層，即利用專用程度、對安全環(huán)境的影響、在生產(chǎn)中的重要程度和質(zhì)量的穩(wěn)定性四個(gè)可靠性指標(biāo)，并利用維修難易程度和備件情況這兩個(gè)維修性指標(biāo)，同時(shí)利用蝸桿原值、停機(jī)損失和維修費(fèi)用這三個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)對減速機(jī)維修方式進(jìn)行衡量[3]。最后則為方案層，包含狀態(tài)維修、定期維修和事后維修。依次進(jìn)行第二層對第一層以及第三層對第二層的評判矩陣的構(gòu)造，并進(jìn)行求解，則能夠得到狀態(tài)維修、定期維修和事后維修的權(quán)重分別為0.326、0.376和0.298，因此應(yīng)采用定期預(yù)防維修方式進(jìn)行蝸桿維修。

2.2 預(yù)防維修周期決策

采取定期維修方式，還應(yīng)確定最優(yōu)的維修周期以降低減速機(jī)械的預(yù)防性維修陳本，并確保設(shè)備的維修效果。在具體制定決策時(shí)，還要根據(jù)維修目的進(jìn)行維修周期計(jì)算。比如零部件故障如果危及安全，就要以安全性要求為目的，否則以經(jīng)濟(jì)性要求或有效度最大為目的。以蝸桿減速機(jī)的蝸桿維修為例，將以有效度最大為目的進(jìn)行維修，需要先對蝸桿故障分布模型進(jìn)行判斷。而蝸桿定期維修的平均維修時(shí)間約為1h，事后維修時(shí)間約為1.5h。根據(jù)蝸桿使用壽命時(shí)間表，則能完成蝸桿樣本統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算，然后利用極大似然法完成假設(shè)分布參數(shù)的點(diǎn)估計(jì)值的求解，并完成符合性檢驗(yàn)[4]。從檢驗(yàn)結(jié)果來看，蝸桿使用壽命服從威布爾分布，可以設(shè)定有效度最大的條件完成維修周期的計(jì)算。通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，蝸桿最佳維修周期應(yīng)為5799h。

3 結(jié)束語

通過研究發(fā)現(xiàn)，對減速機(jī)械進(jìn)行可靠性分析，可以制定可靠性維修決策，從而在確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性的同時(shí)，降低設(shè)備維修成本，進(jìn)而更好地進(jìn)行設(shè)備的使用。因此，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)減速機(jī)械的可靠性維修及維修決策的研究，以便更好地進(jìn)行減速機(jī)械的維修。

參考文獻(xiàn)

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