【文章內(nèi)容簡介】 合機(jī)床時(shí)，僅記入關(guān)聯(lián)性故障，但非關(guān)聯(lián)性故障應(yīng)該記錄在案以便于分析和判斷。 (3)關(guān)聯(lián)性故障的判斷 a 修復(fù)后累計(jì)工作不足 24小時(shí) ,發(fā)生同一關(guān)聯(lián)故障 ,只記入 1次 b 不是同一因素引起卻是同時(shí)發(fā)生的關(guān)聯(lián)性 ,應(yīng)該如數(shù)記入 。如果是同一因素引起的 ,則只計(jì)一次 c 必須通過更換元器件、零部件或附屬設(shè)備才能排除的故障 d 有壽命要求的損耗件在其壽命期內(nèi)發(fā)生的故障 e 設(shè)備偶然出現(xiàn)失?；蛲Ｖ惯\(yùn)行現(xiàn)象，但再次啟動就能恢復(fù)正常功能，這種偶然事件如在 72 小時(shí)內(nèi)累計(jì)達(dá)到三次應(yīng)記為一次關(guān)聯(lián)性故障，不足三次可以作為非關(guān)聯(lián)性故障處理 f 需要對印刷電路板、電纜、插接件等進(jìn)行維修，以消除斷路、短路和接觸不良，方可以排除的故障。 g 由于某一元器件、零部件故障而直接引起另一相關(guān)元器件、零部件故障而造成 的故障， (4)非關(guān)聯(lián)故障 由于運(yùn)行條件已經(jīng)超出規(guī)定的范圍而造成的故障，即從屬性故障；由于操作人員的過失而造成的故障，即誤用性故障；因維修人員的過失而造成的故障，即誘發(fā)性故障。 故障模型 由于數(shù)控組合機(jī)床樣本為單樣本 ,在定時(shí)截尾的可靠性試驗(yàn)時(shí)故障只能來源于一臺機(jī)床 ,其故障數(shù)據(jù)只能有四種情況 ,即多故障數(shù)據(jù)、少故障數(shù)據(jù)、單故障數(shù)據(jù)和無故障數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)控組合機(jī)床的特點(diǎn)，建立數(shù)控組合機(jī)床故障模型，這樣就可以對不同故障數(shù)據(jù)分別進(jìn)行可靠性參數(shù)估計(jì)和可靠性評價(jià)。 第二章 數(shù)控組合機(jī)床故障模型 10 數(shù)控組合機(jī)床的故障模型描述如下： 設(shè) 0t ≤ t ≤ kt 其中 0t 是開始試驗(yàn)時(shí)間 (h ) kt 是試驗(yàn)總時(shí)間 (h ) k 是試驗(yàn)時(shí)間的組數(shù) (把試驗(yàn)時(shí)間分為 k 組 ) 對于單樣本的數(shù)控組合機(jī)床，在可靠性試驗(yàn)過程中 ,如果在時(shí)間0t ≤ t ≤ it 內(nèi)發(fā)生 ir (i ≤ k )個故障 ,故障模型為 ? ?ii tr,1 。其中“ 1” 表示測試設(shè)備的樣本數(shù)； ir 為試驗(yàn)時(shí) 間 0t ～ it ( ki ,2,1,0 ?? )內(nèi)故障數(shù)總數(shù)。 綜合以上分析，給出數(shù)控組合機(jī)床的故障模型 : 1 在 0t ≤ t ≤ kt 內(nèi)，如果 ir =1,即可靠性實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)只有一個故障發(fā)生，故障模型記為 ? ?it,1,1 2 在 0t ≤ t ≤ kt 內(nèi)，如果 ir =0,即可靠性試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)沒有故障發(fā)生 ,故障模型記為 ? ?it,0,1 3 假設(shè)故障的概率記為 ip = TP( )it , ip 為 it 時(shí)刻有 ir 個故障時(shí)的故障概率，當(dāng)在 0t ≤ t ≤ kt 內(nèi)發(fā)生 ir 個故障時(shí) ,故障模型記為 ? ?iitr,1 ,這里有0=1r = ???2r =nr (n ≤ k ), npppp ???????? ?210 這個模型為工程技術(shù)人員提供了一個分析單樣本產(chǎn)品可靠性的方法。 在可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析中 ,對于測試樣本為多個 ,試驗(yàn)過程中如果產(chǎn)品的故障數(shù) r ≥ 2,則有許多成熟的統(tǒng)計(jì)處理方法 [64]。但隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)品的可靠性不斷提高，在產(chǎn)品可靠 性試驗(yàn)中，即使是加速應(yīng)力壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)截尾時(shí)往往會出現(xiàn)無故障發(fā)生或只有一個故障發(fā)生，這種情況在小樣本和單樣本問題中表現(xiàn)尤為突出。對多樣本的無故障和單故障的可靠性試驗(yàn)已有不少學(xué)者進(jìn)行過深入的研究 [65～ 66]。 對于單樣本的數(shù)控組合機(jī)床可靠性研究領(lǐng)域，不論是多故障數(shù)據(jù)、少故障數(shù)據(jù)、單故障數(shù)據(jù)，還是無故障數(shù)據(jù)，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)學(xué)者深入研究過。作者結(jié)合數(shù)控組合機(jī)床的故障模型對該產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行分析。 第二章 數(shù)控組合機(jī)床故障模型 11 多故障數(shù)據(jù)模型 ? ?ii tr,1 的可靠性評價(jià) 本節(jié)所采用的方 法在多樣本，多故障數(shù)據(jù)情況下已經(jīng)得到驗(yàn)證 [59]，但在單樣本少故障數(shù)據(jù)時(shí)，并沒有進(jìn)行研究過，本節(jié)正是對這個問題進(jìn)行研究，雖然形式上與以往的分析沒有差別，但實(shí)質(zhì)已經(jīng)有了改變。以往的研究是在同一時(shí)間間隔 0t ～ nt 內(nèi)對樣本數(shù)控機(jī)床同時(shí)進(jìn)行可靠性考察，記錄故障數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行可靠性分析；而數(shù)控組合機(jī)床的可靠性考察是把時(shí)間間隔 0t ～it ( ki ,2,1,0 ?? )分為 k 組，在每組時(shí)間內(nèi)對單樣本的同一數(shù)控組合機(jī)床進(jìn)行可靠性考察，收集故障數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行可靠性參數(shù)估計(jì)和分析。一般情況下時(shí)間分組是連續(xù)時(shí)間段的，如果在某段時(shí)間內(nèi)機(jī)床發(fā)生故障，則該時(shí)間段內(nèi)的可靠性考察時(shí)間不包括機(jī)床維修時(shí)間。由于時(shí)間段是連續(xù)的，所以故障數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是在時(shí)間間隔 0t ～ it ( ki ,2,1,0 ?? )內(nèi)連續(xù)得到的。 故障間隔時(shí)間分布模型的判斷 由于單樣本的數(shù)控組合機(jī)床故障數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是在時(shí)間間隔 0t ～it ( ki ,2,1,0 ?? )內(nèi)連續(xù)得到的，故可以依據(jù)故障數(shù)據(jù)，采取擬合實(shí)驗(yàn)法確定故障間隔時(shí)間分布模型，并驗(yàn)證其正確性進(jìn)而評價(jià)機(jī)床的可靠性。根據(jù)擬合曲線的形狀可以初步判斷出某一隨機(jī)變量服從何種分布 [6768]。對于單樣本數(shù)控組合機(jī)床故障間隔時(shí)間的理論分布函數(shù)可定義為： }{)( tTPtF ?? (21) 式中 T ― k 組時(shí)間間隔內(nèi)故障間隔時(shí)間總體 t ― k 組時(shí)間間隔內(nèi)任意故障間隔時(shí)間 設(shè) kttt , 21 ? 為故障間隔時(shí)間的觀測值，由該組觀測值所得到的故障間隔時(shí)間的順序統(tǒng)計(jì)量為 ? ? ? ? ? ?kttt , 21 ? ，則該專用 數(shù)控組合機(jī)床故障間隔時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)為： kitttttkitttFkiik ??,2,1, ,1 ,/ ,0)()()1()()1()( ??????????? ? (22) 根據(jù)參考資料可知 [56],由經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù) ????tFk 可估計(jì)理論分布函數(shù) ??tF和初步判斷故障間隔時(shí)間的概率密度函數(shù) ??tf 的形狀。而 ????tFk 的圖形是階梯形折線圖，為擬合出 ????tFk 的連續(xù)圖形，將式（ 22）簡 化為： ????tFk = ki/ ki ??,2,1? (23) 第二章 數(shù)控組合機(jī)床故障模型 12 然后依據(jù) d 檢驗(yàn)法進(jìn)行擬合檢驗(yàn)，檢驗(yàn)公式為： ? ? ?,0 m a x)()(s u p kikxk DdxFxFD ???? ?????? (24) 式中： ??xF0 ：原假設(shè)分布函數(shù)； ??xFk ：經(jīng)驗(yàn) 分布函數(shù)； ?,kD ：臨界值 ?????? ???? )(,1)(m a x 00 iii xFkikixFd (25) 檢驗(yàn)后，我們可以確定故障間隔時(shí)間的概率密度函數(shù) ??tf 和分布函數(shù)??tF 。進(jìn)而確定機(jī)床的可靠性參數(shù)。 現(xiàn)以某型專用數(shù)控組合機(jī)床的可靠性改進(jìn)后搜集的故障數(shù)據(jù)為例，討論該型數(shù)控組合機(jī)床的故障間隔時(shí)間分布模型及其可靠性。其原始數(shù)據(jù)見表 20。 表 20 數(shù)控組合機(jī)床故障數(shù)據(jù) 起始時(shí)間 終止時(shí) 間 維修臺時(shí) 維修時(shí)間 故障現(xiàn)象 故障原因 處理方法 配電箱安裝位置不當(dāng)經(jīng)常進(jìn)水短路 配電箱位置設(shè)計(jì)不合理 對配電箱加防護(hù)措施改進(jìn)設(shè)計(jì)方法 出現(xiàn)燒點(diǎn)現(xiàn)象 電網(wǎng)電壓過高或功放隔離不好 更改為另外的輸出點(diǎn)增加光電隔離裝置 主軸夾緊部位漏油嚴(yán)重 夾 緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理部件磨損嚴(yán)重 改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)更換密封圈采用耐磨組件 空調(diào)裝置不好使配電箱中過熱 空調(diào)功效差散熱不好 更換空調(diào)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 氣隙開關(guān)不好使 氣隙檢測開關(guān)調(diào)節(jié)不當(dāng) 調(diào)節(jié)氣隙開關(guān) 配電箱安裝位置不當(dāng)經(jīng)常進(jìn)水短路 配電箱位置設(shè)計(jì)不合 理 對配電箱加防護(hù)措施改進(jìn)設(shè)計(jì)方法 出現(xiàn)燒點(diǎn)現(xiàn)象 電網(wǎng)電壓過高或功放隔離不好 更改為另外的輸出點(diǎn)增加光電隔離裝置 氣隙開關(guān)不好使 氣隙檢測開關(guān)調(diào)節(jié)不當(dāng) 調(diào)節(jié)氣隙開關(guān) 主軸夾緊部位漏油嚴(yán)重 夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合 改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)更換密封圈采 第二章 數(shù)控組合機(jī)床故障模型 13 理 用耐磨 組件 主軸夾緊和松開時(shí)漏油嚴(yán)重 主軸夾緊和松開裝置中密封圈損壞 更換主軸夾緊和松開裝置中的密封圈 主軸電機(jī)與前端聯(lián)軸節(jié)部位松開 聯(lián)軸節(jié)部位頂絲松開 更換聯(lián)軸節(jié)部位頂絲改進(jìn)連接聯(lián)接結(jié)構(gòu) 出現(xiàn)燒點(diǎn)現(xiàn)象 電網(wǎng)電壓過高或功放隔離不好 更改為另外 的輸出點(diǎn)增加光電隔離裝置 氣隙開關(guān)不好使 氣隙檢測開關(guān)調(diào)節(jié)不當(dāng) 調(diào)節(jié)氣隙開關(guān) 配電箱過熱 空調(diào)風(fēng)扇散熱功能不好 更換空調(diào) 將 故障間隔時(shí)間的觀測值 t∈ [, ]分為 5 組， 故障頻率及累積頻率如表 21 所示： 表 21故障頻率及累積頻率 組號 區(qū)間上 區(qū)間下 組中值 頻數(shù) 頻率 累計(jì) 1 5 2 3 3 3 4 2 5 1 以每組時(shí)間的中值為橫坐標(biāo)，每組概率密度的觀測值 )(?tf 為縱坐標(biāo)的概率密度函數(shù)散點(diǎn)圖如圖 。 )(?tf 的計(jì)算如下： ??iitkktf ??? (26) 式中 ik — 每組故障間隔時(shí)間中的故障頻數(shù)； k — 故障總頻數(shù)，為 14次； it? — 組距，為 。 ?? ittf ??? 第二章 數(shù)控組合機(jī)床故障模型 14 組中值 組中值 圖 故障間隔時(shí)間經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù) 00 . 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 200 400 600 800 以每組時(shí)間的中值為橫坐標(biāo)，每組的累積頻率為縱坐標(biāo)，由此做出的????tFk = ki/ 的散點(diǎn)圖如 。 由圖 和圖 可知，該型專用數(shù)控組合機(jī)床的故障間隔時(shí)間所服從的分布不會是正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，而可能是指數(shù)分布或威布爾分布。 故障間隔時(shí)間分布模型的擬合檢驗(yàn) 由上述討論可知，該型號數(shù)控組合機(jī)床故障間隔時(shí)間可能服從威布爾分布或指數(shù)分布。威布 爾分布的形狀參數(shù) 1?? 時(shí)，便簡化為指數(shù)分布，即威布爾分布包含了指數(shù)分布。假設(shè)該型號數(shù)控組合機(jī)床故障間隔時(shí)間服從兩參數(shù)威布爾分布，采用一元線性回歸分析和最小二乘法，依據(jù)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，并運(yùn)用相關(guān)系數(shù)法來檢驗(yàn)威布爾分布，可以確定該數(shù)控組合機(jī)床故障間隔時(shí)間的分布規(guī)律。兩參數(shù)的威布爾分布公式為： 0 ],)(e x p [1)( ???? tttF ?? (27) ? ：形狀參數(shù)， ? 0； ? ：尺度參數(shù)， ? 0 設(shè)一元線性回歸方程為： ????tFk 圖 00 . 20 . 40 . 60 . 810 200 400 600 800 第二章 數(shù)控組合機(jī)床故障模型 15 BxAy ?? 對于兩參數(shù)威布爾分布，對式 (27)進(jìn)行線性變換得： )(1 1lnln tFy ?? tx ln? ??ln??A ??B (28) 所以采用最小二乘法可以求得 A 和 B 的估計(jì)值。進(jìn)而求得威布爾分布的兩參數(shù) ? ,? 的估計(jì)值。根據(jù)最小二乘法公式，依據(jù)數(shù)控組合機(jī)床故障試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理表 22 中的數(shù)據(jù)得： xxxyllB?? ? ????????????? ??????ki iki iki ii yxkyx 1111 / 21112 ??????? ????ki iki i xkx ? ?? ? ? ?77074691414374480777469141385116 2.../...??????? ??????? ???? xByA ?? ?? ? ??ki iyk 11 ( ??ki ixk 11 ) ? ? ?????? ???? 74691417704 8 0 77141 ... ? B???? = )?/?ex