【正文】 3—79 dBfA)。國產的工程機械近幾年來雖然外觀上有所進步，但傳統(tǒng)的老面孔仍沒有根本的改變，如油漆的光澤、附著力、抗沖擊、硬度、耐磨性等與國外產品相比，仍存在較大的差距。尤其今天的產品向著高效益、復雜化和經(jīng)濟性的方向發(fā)展，它對可靠性等提出了更高的要求。在大噸位的裝載機(如卡特988G)上還安裝了電視監(jiān)控系統(tǒng)。計算機管理監(jiān)控系統(tǒng)能連續(xù)管理和監(jiān)控裝載機的數(shù)十項參數(shù)，具有故障診斷和報警功能，能記錄、處理裝載機作業(yè)的各種信息，并能用液晶顯示器顯示部件的工作狀態(tài)，尤其在遇到突發(fā)或緊急情況時很容易顯示，并以聽覺與視覺相結合的報警信號提醒司機注意，有的還能提示故障排除的方法和程序。可靠性工程的主要任務是保證產品的可用性、延長使用壽命、降低維修費用、提高產品的使用效益，包括從原材料、元器件、零部件到設備、系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)；從研究、設計、制造到儲運、使用、維修的全壽命周期，是一個十分復雜的系統(tǒng)工程。確定和達到產品的可靠性要求而進行的一套設計、研制、生產、試驗及管理活動是可靠性工程的基本任務。 4）應用各種方法估計新設計可能具有的可靠性，并分析可靠性數(shù)據(jù)。在公元前 26 世紀的冷兵器時期，到 1703 年英法兩國完全取消長矛為止，前后經(jīng)歷了 4000 年發(fā)展成長的漫長過程中，人類已經(jīng)對當時所制作的石兵器進行了簡單華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 共 83 頁檢驗。德國使用 V2 火箭襲擊倫敦，有 80 枚火箭沒有起飛就爆炸，還有的火箭沒有到達目的地就墜落；美國當時的航空無線電設備有 60%不能正常工作，其電子設備在規(guī)定的使用期限內僅有 30%的時間能有效工作。在這十年中，美國先后開發(fā)出戰(zhàn)斗機、坦克、導彈、宇宙飛船等裝備，都是按照 1957 年 AGREE 報告中提出的、被美國國防部和國家航空航天局認可的一整套可靠性設計、試驗和管理的程序和方法進行設計開發(fā)的。在設計理念上，采用了余度設計，并進行可靠性試驗、驗收試驗和老練試驗，在管理上對產品進行可靠性評審，使裝備可靠性提升明顯。上世紀四十年代初期到六十年代末期，是結構可靠性理論發(fā)展的主要時期；六十年代到八十年代，是結構可靠性理論得到了發(fā)展并已較為成熟的時代?？煽啃栽陔娏ο到y(tǒng)中也得以廣泛應用，目前的研究幾乎涉及到電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電等各方面，可靠性分析也正逐步成為電力系統(tǒng)規(guī)劃、決策的一項重要的輔助工具。首先，目前對電子產品的可靠性研究已較成熟，對機械系統(tǒng)的可靠性研究要晚，由于機械零件的失效模式和電子元件相比有很大差別，機械系統(tǒng)的構成也不同于電子系統(tǒng)，機械系統(tǒng)的受載方式更為復雜，其失效的影響因素也更為多樣，至今還沒有數(shù)學模型和分析方法可直接用于機械系統(tǒng)進行可靠性研究?？傊到y(tǒng)可靠性從誕生、發(fā)展到應用已經(jīng)逐步向著各學科滲透，但在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的時期，系統(tǒng)可靠性在理論和研究模式上還有欠缺，需要結合其他理論如模糊理論、人工智能等，使可靠性理論、試驗和管理能夠更成熟、更完善。首先建立伺服閥的串聯(lián)可靠性框圖，從而建立可靠性模型，然后進行簡化設計、冗余設計等，最后對設計的閥進行失效模式后果(FMECA)分析并利用試驗證明可靠性設計的正確性。如簡化液壓元件的復雜結構、冗余設計、環(huán)境設計和人機工程等。經(jīng)過對液壓泵試驗進行了大量的研究，已經(jīng)大致建立了一整套液壓元件的可靠性常規(guī)試驗方法，從試驗方法到試驗數(shù)據(jù)處理基本上成熟,但是對于如何在較短的時間內獲得信息的可靠性，加速試驗由于液壓元件的因素較復雜,加大某一應力并不足以完全表達元件的失效機理,且難以確定加速模型和加速因子，因而理論上與電子產品的加速試驗有些不同，實踐還不太成熟。主要有三種方法：（a)對系統(tǒng)建立精確或半精確的模型,利用“金字塔”模型對系統(tǒng)可靠度進行計算。采用隨機抽樣法得到系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的可靠性預測以獨立的元件失效率為基礎，采用指數(shù)模型估計元件的可靠性。通過對液壓系統(tǒng)進桿可靠性分析得出的可靠性信息,故障模式，故障間的傳播關系等，可以用來深層地了解液壓系統(tǒng)的內部結構，為液壓系統(tǒng)的設計、管理和故障診斷提供大量的方便和依據(jù)。但存在以下幾個缺點：（a)故障樹的建造十分復雜和繁瑣,且易出錯。由于液壓系統(tǒng)故障持征和原因均存在模糊性，表現(xiàn)為同一故障可能由不同原因造成，不同原因可能引起冋一故障特征，同一原因可能引起不同的故障，多故障并發(fā)時故障特征更加復雜，華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 共 83 頁因而對系統(tǒng)進行精確化和數(shù)字化處理十分困難而且精度低。模糊數(shù)學的引入大大提髙了故障樹和故障模式效應及致命度分析的精度。系統(tǒng)的設計可靠度是系統(tǒng)可靠度的最大極限。前一種方法主要用于比較重要的系統(tǒng)中，以確保系統(tǒng)的任務可靠性。對液壓系統(tǒng)計算機輔助綜合設計也有不少研究,如北航的飛控系統(tǒng)的計算機輔助設汁研究等。液壓系統(tǒng)最大的特點足它以油液為介質，并且液壓元件有許多阻尼小孔和間隙運動,一旦油液有污染，很可能會加速液壓元件的磨損，引起元件阻塞，卡死甚至失效。因此控制油液污染，是提高液壓系統(tǒng)可靠性極重要的一環(huán)。這些故障都會導致裝載機工作效率低下，甚至是無法正常工作，影響正常的生產工作。華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 83 頁第 2 章 液壓系統(tǒng)可靠性模型的建立 可靠性的理論基礎 常用的可靠性術語可靠性是伴隨產品而生,又寓于產品之中。注意： 不同特征量有不同的用途；不同的情況下,產品可靠性用不同的特征量來表示。由定義得出 R(t)性質：? 是時間的遞減函數(shù)；? 取值范圍 0≤R(t) ≤1；ZL50 裝載機液壓系統(tǒng)的可靠性分析及改造設計 第 10 頁 共 83 頁? R(0)=1, R(∞)=0。對于這兩個互逆事件,存在互補關系,有下式 R(t)+ F(t)=1 R(t)=1 F(t)可知 F(t)性質：? 是時間的遞增函數(shù)；? 取值范圍 0≤R(t) ≤1；? R(0)=1, R(∞)=0。它們作為度量產品可靠性指標的法定特征量。作用： 指導了如何正確使用元器件； 做 ESS 剔除元器件早期失效的理論依據(jù)； 做延壽的理論依據(jù)。分配方法：不考慮被分配單元的個情,有較為簡單的等分配法,被分配單元的可靠性指標為 Ri= 。 重要度定義為該單元失效引起系統(tǒng)失效的概率。分配因子有復雜性、技術成熟性、工作時間以及環(huán)境條件。i=1 表示復雜性；i=2 表示成熟性；i=3 表示工作時間；i= 4 表示環(huán)境條件。系統(tǒng)可靠性數(shù)學模型是系統(tǒng)可靠性與其組成單元可靠性之間的數(shù)學關系式,也是可靠性框圖的一種數(shù)學描述。有時引用首次故障前平均時間MTTFF、平均持續(xù)工作時間 MUT、平均持續(xù)停工時間 MDT。Rs (t) =1???NiitR1)]([華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 共 83 頁失效率為 λ,n 個相同單元并聯(lián),可靠性指標： Rs=1(1eλt )n MTTF= …+??312 )1321(n??? λ(t)= ntte)(1?如果兩個單元并聯(lián) MTTF= 2121????特點：ⅰ系統(tǒng)失效率低于各單元的失效率；ⅱ系統(tǒng)可靠度高于任一單元的可靠度；ⅲ系統(tǒng)平均壽命高于各單元的平均壽命；ⅳ即使各單元壽命服從指數(shù)分布,系統(tǒng)壽命也不再服從指數(shù)分布。求 t 時刻的可靠度ZL50 裝載機液壓系統(tǒng)的可靠性分析及改造設計 第 16 頁 共 83 頁允許 n1 次單元故障。d) 表決類模型 一般指 n 中取 k 表決系統(tǒng)(VS),其特點：n 個單元中至關少有 k 個單元正常工作,系統(tǒng)才正常工作(1≤k≤n),記作 k/n；當故障單元數(shù)≥nk+1 時,系統(tǒng)才故障。1/n(G)系統(tǒng)等價于 n 個單元并聯(lián)系統(tǒng)。液壓傳動系統(tǒng)如圖：該圖詳細展示了ZL50型裝載機液壓系統(tǒng)傳動的情況。鏟斗轉動滑閥3和動臂滑閥14采用了串聯(lián)供油系統(tǒng)，主泵通過濾油器來油先進入鏟斗轉動滑閥向鏟斗液壓缸13供油，只有當鏟斗轉動滑閥處于中位時，動臂滑閥才能和油路接通向動臂液壓缸15供油，這樣可防止因司機操作錯誤而造成轉斗卸料時動臂自動降落等意外事故。從管路的安排上可以看出，轉向油缸的進油是交錯的，這樣能適應鉸接轉向時，兩個油缸的錯動需要。液壓傳動系統(tǒng)包括工作裝置和轉向系統(tǒng)。因此，動臂與鏟斗不能進行復合動作，所以各液壓缸的推力較大，這是轉載機廣泛采用的液壓系統(tǒng)形式。其油路為：進油路：液壓泵 7（液壓泵 6）→手動換向閥 8 左位→鏟斗液壓缸有桿腔。在鏟斗液壓缸的有桿腔油路中還設有雙作用安全閥 12。當鏟斗液壓缸有桿腔受到干涉而使壓力超過雙作用安全閥 12 的調定壓力時，該閥回被打開，使多余的液壓油流回油箱，液壓缸得到緩沖。當操縱手動換向閥 14 使其工作在右位時，動臂升降液壓缸的活塞桿伸出，推動動臂上升，完成動臂提升動作。當鏟斗前傾卸載后，操縱手動換向閥 14 使其工作在左位時，動臂升降液壓缸的活塞桿縮回，帶動動臂下降。此時動臂能隨地面狀態(tài)自由浮動，提高作業(yè)技能。動臂升降時的速度可以通過控制手動換向閥 14 的閥口開口大小來進行調節(jié)，并通過加速踏板的配合，已達到低速微調的目的。這時就需要從輔助液壓泵 6 通過流量換向閥 5 補入轉向泵4 所減少的流量，以保證轉向油路的流量穩(wěn)定。若操縱轉向盤使轉向隨動閥 16 工作在左為和右為時，系統(tǒng)的壓力升高，立即打開緊鎖閥 17，使油液進入轉向液壓缸以驅動活塞伸縮，使車輛轉向。因此，前，后車架的相對轉角始終隨著轉向盤的轉角。活塞左端與端部的螺塞間形成油室，并通過油道與換向閥的連通油道相通。 單向閥的作用在于及時向換擋制動器或離合器的油缸補油，使換擋迅速。在動臂后鉸點和轉斗液壓缸處裝有自動限位行程開關。當行程開關脫開觸點時，電磁換向閥斷電而使其回到常位，這時進氣通道被關閉，閥體內的壓縮空氣從放氣孔排出。②故障判據(jù)的界限值根據(jù)可接受的性能來確定。由于各種液壓系統(tǒng)的結構、制造水平和使用條件不同，同一名稱故障所導致后果及排除故障的難易程度會有很大差別，因此不能完全照搬，而應按本判定原則，參照實例，根據(jù)具體情況來確定其類別。②壓力控制閥故障判據(jù)。（算做故障）。 突發(fā)性故障：這是由于各種不利因素的偶然的外界影響因素共同作用的結果，這種故障發(fā)生的特點具有偶然性。劣化過程主要包括磨損、腐蝕、疲勞、老化、污染等因素。由于這種故障具有逐漸發(fā)展的性質，所以這種故障通常是可以預測。個性故障：個性故障是指各類液壓設備的液壓系統(tǒng)和液壓元件所具有的特有液壓功能所出現(xiàn)的特殊性故障。理性故障：理性故障是由于液壓系統(tǒng)設計不合理或不完善、液壓元件結計不合理或選用不當而引起的故障。這類故障很多，例如：零件某一局部結構件形狀、尺寸設計的不合理、造成局部應力集中、過早出現(xiàn)疲勞破壞；零件材質存在缺陷而使強度不足；機加工、熱處理、焊接等產生殘余變形而使零部件幾何形狀誤差超限；組裝過程中，各種連接松緊程度、配合間隙不符合規(guī)定等等，這些固有缺陷都會引起液壓系統(tǒng)發(fā)生故障。例如：裝載機工作環(huán)境溫度過高，當開始工作時，油溫上升很快，超過設計上限。⑤根據(jù)故障的從屬關系分類基本故障：這種故障是指液壓系統(tǒng)零部件本身內在因素或缺陷所導致的故障。例如：裝載機液控單向閥密封件失效，導致液壓系統(tǒng)下腔液體泄漏，裝載機動臂提升力下降。 FTA 故障樹建立方法步驟　　1)方法步驟　　故障樹分析是對既定的生產系統(tǒng)或作業(yè)中可能出現(xiàn)的事故條件及可能導致的災害后果，按工藝流程、先后次序和因果關系繪成程序方框圖，表示導致災害、傷害事故的各種因素間的邏輯關系。　　(3)確定頂上事件：要分析的對象即為頂上事件?！　?6)畫出故障樹：從頂上事件起，逐級找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其邏輯關系，畫出故障樹?！　?10)分析：原則上是上述 10 個步驟，在分析時可視具體問題靈活掌握，如果故障樹規(guī)模很大，可借助計算機進行。故障樹分析人員對每個故障樹邏輯模型求解，產生故障序列，其稱為最小割集，由此可導出頂上事件?！　∈褂?FTA 需要熟練掌握裝置或系統(tǒng)的功能、工藝圖和操作程序以及各種故障模式和其結果，訓練有素和富有經(jīng)驗的分析人員是有效和高質量運用 FTA 的保證?！　? 正常事件符號，正常情況下存在的事件。 條件或門，表示 B1或 B2任一事件單獨發(fā)生(輸入)時，還必須滿足條件 a，A 事件才發(fā)生(輸出)。 轉出符號，表示這部分樹由該處轉移至其他處，由該處轉入(在三角形內標出向何處轉移)。T3—工作裝置運動速度。E4—多路閥故障。E8—先導系統(tǒng)故障。E64—工作泵旋轉不靈或咬死。X4—管路中有空氣。X8—泵內零件損壞或磨損過大。華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 31 頁 共 83 頁X12—工作泵外漏。可靠性框圖是具有代表性的圖形和計算工具，用于為系統(tǒng)可用性和可靠性建模。它還可用作分析工具，顯示系統(tǒng)中每個元件是如何工作的，以及每個元件是如何影響整體系統(tǒng)運行的。若消失，則為輪胎氣壓過低所造成。調整壓力閥，觀察系統(tǒng)壓力變化，如果壓力上不來，檢修壓力閥，如果故障排除，就屬于壓力閥故