摘要:本文通過(guò)對(duì)新穎的多圓弧行星減速機(jī)進(jìn)行故障樹分析,給出了影響多圓弧行星減速機(jī)正常工作的各失效因素及其邏輯關(guān)系;同時(shí),依據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)函數(shù)的簡(jiǎn)化,建立了與工程實(shí)際較為接近的多圓弧行星減速機(jī)可靠性模型,為對(duì)多圓弧行星減速機(jī)進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。一、概述 減速機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的一種基礎(chǔ)部件。其性能是否優(yōu)良,質(zhì)量是否可靠,反映出一個(gè)國(guó)家的機(jī)械工業(yè)水平。目前普遍采用的短幅外擺線行星減速機(jī)雖然有承載能力大、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn),但在使用中出現(xiàn)的三種主要失效形式—嚙合副工作表面的疲勞點(diǎn)蝕或膠合、轉(zhuǎn)臂軸承的疲勞損壞、輸出機(jī)構(gòu)銷軸的疲勞折斷,無(wú)一不反映出其固有的弱點(diǎn)。而齒形為由三段內(nèi)凹圓弧與兩段齒頂直線組成的行星輪與針齒組成的嚙合副,再配以新穎的浮動(dòng)盤輸出機(jī)構(gòu)組成的多圓弧行星減速機(jī)(如圖1所示),則可避免擺線針輪減速機(jī)的固有缺陷。在外形結(jié)構(gòu)和使用方式與原擺線針輪減速機(jī)相同的情況下,經(jīng)計(jì)算和試驗(yàn)表明,其承載能力可提高40%以上,空回誤差下降80%以上,是一種理想的換代產(chǎn)品。為提高多圓弧行星減速機(jī)的可靠性水平,現(xiàn)采用直觀性強(qiáng)、靈活性大、通用性好的故障樹分析法對(duì)減速機(jī)進(jìn)行全面的可靠性分析,以便找出零部件或功能的故障對(duì)減速機(jī)的故障有什么影響,影響的途徑和程度,以及外部因素對(duì)減速機(jī)故障的影響。通過(guò)定性和定量的可靠性分析,從而找出減速機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)及影響減速機(jī)正常工作的主要因素,為減速機(jī)的改進(jìn)和可靠性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。二、建立故障樹 減速機(jī)在工作中出現(xiàn)的失效情況可歸納為五種故障模式:零部件斷裂、漏油、溫升過(guò)高、傳動(dòng)件膠合、噪聲過(guò)大。現(xiàn)據(jù)多圓弧行星減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),以“減速機(jī)不能正常工作”為頂事件來(lái)建立其故障樹(如圖2所示)。共73個(gè)底事件(包括基本事件和未探明事件),用X,(i一1,2,…,73)表示;46個(gè)邏輯門,用q(j=z,2,…,46)表示
三、故障樹分析 故障樹是由頂事件和構(gòu)成它的全部底事件用邏輯關(guān)系聯(lián)結(jié)而成的。因此,可用結(jié)構(gòu)函數(shù)給出其數(shù)學(xué)表達(dá)式,以便對(duì)故障樹作定性分析和定量計(jì)算。為此必須首先確定故障樹的最小割集,從而找出減速機(jī)中最薄弱的環(huán)節(jié),再由最小割集寫出故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。本文采用下行法(Fussel一Vesely算法)從頂事件開(kāi)始逐漸向下用輸入事件置換輸出事件,直到完全變成底事件為止。即自上而下分解求出全部最小割集,再搜索出非最小割集,從而得到全部53個(gè)最小割集。若令必表示系統(tǒng)的狀態(tài),K,表示第j個(gè)最小割集,那么,由最小割集可得該故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)為:
若假定各底事件和未探明事件相互獨(dú)立,則在各獨(dú)立事件其壽命分布已知的條件下,即可按邏輯關(guān)系用數(shù)值方法求得系統(tǒng)(減速機(jī))的壽命分布曲線,進(jìn)而可求出其各種可靠性特征指標(biāo),并求出各底事件的重要度,以衡量底事件的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生的影響程度。
四、建立可靠性模型 函數(shù)可建立其完整的可靠性框圖模型,從而可以定量地評(píng)定出減速機(jī)整機(jī)的可靠性指標(biāo),但在實(shí)際操作中這既不可能也沒(méi)有必要的,原因有二:其一是上述模型反映不出影響減速機(jī)壽命的主要失效因素,其二是在實(shí)際工作中無(wú)法得到足夠的信息來(lái)估計(jì)各底事件的壽命分布。因此,根據(jù)減速機(jī)在實(shí)際使用和壽命試驗(yàn)中遇到的失效形式,以及各失效因素對(duì)減速機(jī)正常工作的影響程度和邏輯關(guān)系,對(duì)結(jié)構(gòu)函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化,得到簡(jiǎn)化后的故障樹如圖3所示。按邏輯關(guān)系可知,簡(jiǎn)化后的多圓弧行星減速機(jī)的可靠性框圖模型為一串聯(lián)系統(tǒng)(如圖4所示)。五、結(jié)論1.通過(guò)對(duì)對(duì)多圓弧行星減速機(jī)進(jìn)行故障樹分析,可以使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用人員直觀地了解多圓弧行星減速機(jī)的故障與哪些因素有關(guān)，有怎樣的關(guān)系，以及影響的成都。2.通過(guò)對(duì)多圓弧行星減速機(jī)的可靠性建模,可采用計(jì)算機(jī)對(duì)壽命分布類型不同的零部件按邏輯關(guān)系找出一種綜合方法,進(jìn)行整機(jī)的可靠性評(píng)定。同時(shí)找出對(duì)減速機(jī)壽命影響最大的薄弱環(huán)節(jié),并建立多圓弧行星減速機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)方法,以提高產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。聲明：本文為轉(zhuǎn)載類文章，如涉及版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除（QQ: 229085487），不便之處，敬請(qǐng)諒解！
