基于危害性分析的数控机床主传动系统可靠性分析
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摘要
数控机床是国民经济和国防建设发展的重要装备,数控机床主传动系统可靠性直接影响被加工零件精度、加工质量和生产率以及刀具的寿命。3F技术作为一种重要的可靠性技术,对保证机床系统的正常工作具有重要意义。但3F技术在实际运用中,采用故障树分析法时,顶事件的选择往往凭经验设定,缺乏有力的理论依据和技术支持;并且3F技术本身要求危害性分析只作为故障模式与影响分析的补充,从而限制了危害性分析结果的使用,同时也使危害性分析技术在运用故障报告、分析和纠正措施系统技术时发挥不出本身具有的作用,最终影响了可靠性分析的全面性。
     针对这一现状,本文首先对数控机床主传动系统进行危害性分析,将其输出作为故障树分析的输入;然后结合对主传动系统进行危害性分析的结果完成了故障模式及影响分析;同时,本文对数控机床主传动系统实施故障报告、分析和纠正措施系统技术时运用了对系统实施危害性分析、故障模式及影响分析和故障树分析的输出,建立了主传动系统外场使用故障闭环控制系统,使得系统可靠性分析由潜在故障模式到“现实故障”得到有效控制。
Computer Numerical Control machine tools are the important equipment to the development of national economy and national defense construction. The accuracy, processing quality and productivity of machined components and tool’s life are directly influenced by the reliability of CNC machine tools’main transmission system. As an important technology, 3F—the Fault Mode and Effect Analysis (FMEA), Fault Tree Analysis (FTA) and Fault Reporting Analysis and Corrective Analysis (FRACAS)—has great significance to ensure the reliability of the machine system’s normal work. But in practice, 3F technology is lack of strong theoretical basis and technical support for the choice of top event in FTA often by experience. And the fact that Functional Hazard Analysis (FHA) can be only taken as supplement for FMEA is required by the technology itself, limiting the use of FHA result and also making FHA can’t play its own important role in using FRACAS, finally the comprehensiveness of reliability analysis is affected.
     In this situation, FHA to CNC machine tools’main transmission system is done firstly in this paper, and its output is taken as the input of the Fault Tree Analysis. Then the FMEA is finished by combining that with the result of FHA to Main Drive System. Meanwhile, in this paper, the output of FHA, FMEA and FTA to the system is applied and the closed-loop control system at outfield of main transmission system is established when the FRACAS technology is implemented to Main transmission system of CAN machine tools. As the result, system reliability analysis can be effectively controlled from potential fault mode to "reality fault ".
引文
[1]杨为民,屠庆慈,焦景堂.中国航空可靠性维修性工程的现状与发展[J].北京航空航天大学学报, 1992, (1): 1-8.
    [2]鲁芳霞,邓朝晖.数控机床的发展趋势及国内发展现状[J].工具技术, 2006, 40(3): 44-48.
    [3]数控机床的发展趋势及国内发展现状[J/OL]. www.mw1950.cn, 2007-5-24.
    [4] Blanks H S. Quality and reliability research into the next century [J]. Quality and Reliability Engineering International, 1994, 10(3): 179-184.
    [5]贾亚洲,杨兆军.数控机床可靠性国内外发展现状与技术发展策略[J].中国制造业信息化, 2008, (4): 35-7.
    [6]中国数控机床现状与发展趋势[J/OL]. http://www.custeel.com, 2006-8-7.
    [7]国内数控机床发展现状解析[J/OL]. www.drcnet.com.cn, 2009-5-19.
    [8]邓三鹏.数控机床结构及维修[M].北京:国防工业出版社, 2008.
    [9]张英志.应用“3F”技术提高航天型号产品质量与可靠性[J].质量与可靠性, 1997, (3): 33-39.
    [10]曾慧娥,周庆忠.基于“3F”装备可靠性设计与管理系统研究[J].计算机系统应用, 2002, (2): 48-50.
    [11]李淑庆,张根保,任显林.基于3F技术的产品可靠性工程研究[J].现代工程, 2007, (3): 5-7.
    [12]陈圣斌,周晓光.“4F”技术在直升机研制中的应用与经验教训[J].直升机技术, 2008, (1): 25-29.
    [13]孔伟.数控机床主传动比的确定[J].设计与研究, 2003, (3): 14-15.
    [14]张福荣.数控机床主传动系统的噪声分析与控制[J].机械研究与应用, 2005, 18(2): 39-45.
    [15]蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M].北京:北京理工大学出版社, 2006.
    [16]潘海丽.数控机床故障分析与维修[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2006.
    [17]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例[M].北京:机械工业出版社, 2004.
    [18]韩鸿鸾.数控机床维修实例[M].北京:中国电力出版社, 2006.
    [19]周振兴,德威,王宏伟.加工中心和数控车床故障分析和维护[J].机械工程, 2005, (6): 55.
    [20]王爱玲.数控机床故障诊断与维修[M].北京:机械工业出版社, 2006.
    [21]李淑庆. 3F一体化技术研究及其在新产品开发中的应用[D].重庆:重庆大学硕士论文, 2007.
    [22]故障模式分析—FMEA教程[D].北京:北京运通恒达科技有限公司,
    [23]甘传付,林干,牛中兴等.大型装备可靠性维修性FMECA开展方法研究[J].现代雷达, 2008, 30(7): 33-35.
    [24] Kai M T, Chee P L. Fuzzy FMEA with a guided rules reduction system for prioritization of failures [J]. The International Journal of Quality and Reliability Management, 2006, 23(8): 10-47.
    [25]车庆军.推动失效模式和效果分析(FMEA)[J].航空科学技术, 2006, 4: 31-34.
    [26]张行军,戴怡.加工中心故障模式影响及危害性分析[J].机械制造, 2007, 45(11): 64-65.
    [27]王元达,宋笔锋.系统可靠性预计方法综述[J].飞机设计, 2008, 28(1): 38-42.
    [28]王彬,唐晓青.基于知识模型的产品设计方案失效风险评估[J].北京航空航天大学学报, 2008, 34(7): 764-768.
    [29] Patrick D T, Connor O. Quantifying uncertainty in reliability and safety studies [J]. Microelectronics and Reliability. 1995, 35(9-10): 1374-1356.
    [30] Nune R S, Bantwal S P. Modified approach for prioritization of failures in a system failure mode and effects analysis [J]. The International Journal of Quality and Reliability Management, 2001, 18(3): 3-24.
    [31]王海波,王俊华,吴昌.提高FMECA实施效果的探索[J].质量与可靠性, 2006, (6): 50-42.
    [32]何国伟,角淑媛,张云中.反向需求广义FME(C)A-FRACAS及系统(产品)可靠性[J].质量与可靠性, 2008, (3): 41-43.
    [33]苗雨奇. FMECA在航空发动机研制工作中的应用[J].航空发动机, 2000, (3): 56-60.
    [34]史定华,王松瑞.故障树分析方法和理论[M ].北京师范大学出版社, 1993.
    [35]李建华.基于故障树分析的长输管道定量风险评价方法研究[D].兰州理工大学,2008.
    [36]陈光宇.不完全覆盖多阶段任务系统的静态和动态故障树综合研究[D].电子科技大学, 2006.
    [37] Sawyer J.P. Fault Tree Analysis of Mechanical Systems [J]. Micro electron and Reliability, 1994, 54 (4): 653-667.
    [38] Misra K B, Webe G.G. A New Method for Fuzzy Fault Tree Analysis [J]. Micro electron and Reliability, 1989, 29(2): 195-216.
    [39]赵太平.故障树分析法在数控车床故障诊断中的应用[J].铁道车车辆工人, 2006, 6(6): 19-22.
    [40]迟向磊.加工中心故障树分析[J].北京机电通讯, 2001, 28: 14-18.
    [41]岳山.再制造工程与故障树分析法在阀门再制造领域的应用[J].阀门, 2005, (4): 39-40.
    [42]赵艳萍,贡文伟.模糊故障树分析及其应用研究[J].中国安全科学学报, 2001, 12(6): 31-35.
    [43]叶伯生,黄增双,李斌.故障树分析法在数控车床故障诊断中的应用[J].机械设计与制造, 2006, 8(8): 135-137.
    [44]蔡宗平,汤正平,阂海波.故障树分析法的专家系统在故障诊断中应用[J].微计算机信息, 2006, 22: 128.
    [45]史晋芳.基于专家系统的数控机床故障诊断技术研究[J].机械设计与制造, 2006 (7): 133-134.
    [46]李捷辉.基于RBF神经网络的数控机床故障诊断研究[J].机床电器, 2003 (5): 10-13.
    [47] Xiang J, Ogata K, Futatsugi K. Formal fault tree analysis of state transition systems[C] / /Proc. of Fifth International Conference on Quality Software, 2005: 124-131.
    [48] Xiang J, Futatsugi K. Fault tree and formal methods in system safety analysis[C] / / Proc. of the fourth International Con2 ference on Computer and Information Technology, 2004: 1128-1115.
    [49]韩兆福,葛银茂,程江涛,等.故障树分析法在某型飞机火控系统故障诊断中的应用[J].中国测试技术, 2006, 32(3): 39-42.
    [50]吴海桥.现代大型客机故障诊断专家系统的研究与开发[D].南京航空航天大学,2003.
    [51] Bowles J B. An assessment of RPN prioritization in a failure modes effects and criticality analysis [J]. Journal of the IEST, 2004, 47: 51-56.
    [52]罗鹏程.基于Petri网的系统安全性建模与分析技术研究[D].国防科学技术大学, 2002.
    [53]陈晓川.并行工程中面向成本的设计的理论与方法研究[D].大连理工大学, 2000.
    [54]邓爱民.高可靠长寿命产品可靠性技术研究[D].国防科学技术大学, 2007.
    [55]韩光臣.复杂机电装备故障诊断关键技术研究[D].西北工业大学, 2007.
    [56]董华.基于质量信息集成的“全质量”管理系统实现技术研究[D].合肥工业大学, 2007.
    [57]曾声奎,赵延弟,张建国,等.系统可靠性设计分析教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2001, 75-84.
    [58]冯虎田,施祖康,殷爱华,等.基于互补型系统性能可靠性预计方法研究[J].中国机械工程, 1999, 10(2): 167-171.
    [59]姜伟,陶凤和,李国库,等. BP神经网络在可靠性预计中的应用[J].四川兵工学报, 2006, (4): 11-13.
    [60]彭宝华,赵建印,孙权.复杂系统可靠性分配的层次分析法[J].电子产品可靠性与环境试验, 2005, (6): 58-62.
    [61]赵德孜,温卫东,段成美.基于模糊决策的机械可靠性分配[J].机械科学与技术, 2003, (7): 104-106.
    [62] Karamchandani A, Dalane J I, Bjerager P. Systems Reliability Approach to Fatigue of Structures[J]. Journal of Structural Engineering, ASCE, 1992, 118(3): 684-700.
    [63] Place C S, Strutt J E, Allsopp K, et al. Reliability prediction of helicopter transmission systems using stress-strength interference with underlying damage accumulation[J]. Quality and Reliability Engineering International, 1999, 15(2): 69-78.
    [64]黄洪钟.机械可靠性分配的模糊方法[J].机械科学与技术, 1996, 15(2): 182-186.
    [65]董聪.系统可靠性分配方法[J].系统工程与电子技术, 1996, 7: 36-40.
    [66]茆诗松,王玲玲.可靠性统计[D].上海:华东师范大学出版社, 1984: 44-68.
    [67]徐凯,朱梅林.失效模式及影响分析中的模糊推理方法[J].华中理工大学学报, 1999, 27(9): 23-26.
    [68]赵河明,徐建军,周春桂.基于BP神经网络的引言贮存可靠性预计[J].测试技术学报, 2005, 19(1): 95-97.
    [69]张颖,刘艳秋.系统可靠性分配有效方法[J].沈阳工业大学学报, 1999, 21(2): 164-166.
    [70]王昕,吉桐伯.神经网络在系统可靠性分配中的应用[J].长春工程学院学报(自然科学版), 2003, 4(1): 66-68.

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