【正文】 59321F162715S170023S170024F170914如表中運行時間1055時，i=3+[（24+1）3]/1+12=對表34整理如表35所示。表35 整理值F/S運行時間（天）分組編號 iMRF79371F82232F911123F10552F12239F13046F139919F143616F151222F159321F162715F170914根據(jù)求得i、MR結(jié)果繪制威布爾概率 紙如圖33所示。圖33威布爾分布概率圖由圖中看出形狀參數(shù)=，尺度參數(shù)=根據(jù)經(jīng)驗設定=得到輪箍PHM模型如下：其中 －踏面磨耗量在模型中看出，故障率是與零件使用壽命緊密相關的變量，并且遠大于1。 維修決策分析我們以最大可用度為目標進行維修決策，設定故障維修時間與預防性修復時間之比：其中 －故障維修時間 －預防性修復時間選擇歷史數(shù)據(jù)中的一組故障數(shù)據(jù)（表35）來描點做曲線如圖34所示。表35 故障數(shù)據(jù)預防周期（Days）平均不能工作時間（）平均工作時間（）915041203931102731231503571572004481982505392303096002403606942544407812605218772975809133235909343355999743636111021406615圖34 曲線圖由圖34找出最小點對應時間=750d，當=750d時，代入回歸得到的故障率模型得=。根據(jù)（34）式，以時間軸為橫坐標，可畫出的曲線圖，如圖35所示。圖35 決策圖對于后期檢測的意義： 另一個需要檢測的輪箍設備，我們在時刻測出狀態(tài)伴隨變量，求得，在圖中描出該點，如果在曲線上方，則需要維修，如果在曲線下方，則可以繼續(xù)工作。在本章節(jié)中，已經(jīng)用兩種不同的狀態(tài)檢測方法對輪箍磨耗進行了狀態(tài)監(jiān)測分析。第一種方法我們通過大量同種設備失效時狀態(tài)伴隨變量的數(shù)據(jù)估算出警戒值，在檢測同類設備時，我們只需用狀態(tài)伴隨變量的測量值與警戒值相比較，當測量值大于等于警戒值，我們判斷該設備需要維修，小于警戒值，則可以繼續(xù)工作。第二種方法是應用故障比例模型進行維修決策，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)回歸得到參數(shù)模型，然后又根據(jù)其中的數(shù)據(jù)得到維修的狀態(tài)閾值，即可對同類設備進行維修決策。我們對不同的設備選用不同的狀態(tài)檢測方法。對于簡單的設備，即狀態(tài)伴隨變量一目了然，或者只有一種狀態(tài)量的情況下，我們選用第一種方法直接檢測。當設備過于復雜，狀態(tài)伴隨變量很多的情況下，我們通過第二種方法，建立參數(shù)模型，能更準確的判斷設備當前運行狀態(tài)。 第4章 機車發(fā)動機維修分析內(nèi)燃機車發(fā)動機的零件(如缸套、活塞、活塞環(huán)、曲軸、主軸承、蓮桿軸承等)失效形式都是磨損為主，我國鐵路機車發(fā)動機為大功率柴油機（圖41）。柴油機拆開檢查可以發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)相互磨損。圖41 大功率柴油機 OREST軟件 OREST是一個設備定期預防性維修優(yōu)化軟件，可以完成威布爾分析，幫助用戶制定設備預防性維修最佳策略 [14]。 主要功能模塊：1） 擬合威布爾分布，獲得各項參數(shù)2） 最佳預防性定期維護周期3） 最優(yōu)成本曲線 濟南機務段是根據(jù)機車的走行公里或運行天數(shù)來確定修程。如何科學確定最佳維修周期，是預防性維修策略研究的一個重要問題。用OREST軟件，對調(diào)研取得的數(shù)據(jù)，以最低維修費用為目標，進行分析，確定最佳維護周期，并且將預防性維護費用與事后維修費用相比較，直觀反映預防性維修策略的經(jīng)濟優(yōu)越性。 威布爾分析 1）通過調(diào)研取得機車發(fā)動機故障數(shù)據(jù)如表41所示。表41 發(fā)動機故障數(shù)據(jù)運行時間（小時）失效數(shù)（F）中止數(shù)（S）0~49992355000~999982710000~14999331182) 數(shù)據(jù)錄入圖42 參數(shù)設定經(jīng)過估算，我們設定“事后維修費用”是“預防性維修費用”的10倍，壽命單位為hour,如圖42所示。然后將失效數(shù)據(jù)錄入，如圖43所示。圖43 數(shù)據(jù)錄入3）預防性維修策略由圖44得=，=圖44 威布爾參數(shù)1，故調(diào)研取得的數(shù)據(jù)可以使用預防性維修策略。取得威布爾概率密度函數(shù)圖如圖45所示。圖45 威布爾概率密度函數(shù)圖由圖45看出威布爾概率密度接近正態(tài)分布。故障率曲線如圖46所示。圖46 故障率曲線由圖46看出，機車發(fā)動機的故障率隨著時間的增加，逐漸增大。設備初期的故障率變化較小，中后期逐漸增大。通過“定時模型”分析，生成報表如圖47所示。圖47 優(yōu)化政策分析結(jié)果 由圖47得出， ； 預防維修費用為$ per hour； 事后維修費用為$ per hour；預防維修費用與事后維修費用相比，每小時節(jié)省了$，%的費用。圖48為最優(yōu)成本曲線，可以看出，隨著時間的增加，成本先有一個降低的趨勢，隨后開始增加，最終趨于穩(wěn)定。圖48 最優(yōu)成本曲線由圖38看出，維修周期在5000小時附近起伏不大，可根據(jù)實際情況制定最佳維修周期。實施狀態(tài)修必須具備或創(chuàng)造以下幾方面的條件：(1)機車的設計制造(特別是主要零部件的質(zhì)量)要能滿足其在正常使用維護情況下，在其壽命期內(nèi)，只要對其進行必要的修理，就能保證其良好的技術(shù)運用狀態(tài)。(2)機車整機和主要零部件應有明確的、經(jīng)濟合理的使用壽命周期(使用年限或走行公里)，并能嚴格管理和認真貫徹執(zhí)行。(3)整機和主要零部件在投入運用后，應有完整的制造、運用和故障維修記錄資料，要建立微機信息網(wǎng)絡，向承修廠、段提供機車的技術(shù)狀態(tài)及履歷。(4)要逐步配備適合開展狀態(tài)修的較為先進的機車運用狀態(tài)監(jiān)測及檢修檢測和分析儀器設備，并建立一支具有實踐經(jīng)驗的運用、檢修及有關專業(yè)技術(shù)人員組成的，能在監(jiān)測、檢測、分析后提供機車主要零部件的技術(shù)狀態(tài)，作出診斷意見和鑒定結(jié)論的隊伍。如日本目前在機車診斷方面采用振動分析、潤滑油分析、電氣診斷、無損檢測、燃料狀態(tài)監(jiān)測，專家系統(tǒng)會診等方法，為實施狀態(tài)修提供科學的依據(jù)，從而經(jīng)過診斷對機車進行針對性的修理。(5)組織有關部門及時制定與狀態(tài)修相適應的技術(shù)規(guī)程和技術(shù)質(zhì)量標準。(6)及時組織和調(diào)研狀態(tài)修項目清單，分期分批推廣，逐步擴大實施狀態(tài)修 根據(jù)其他領域設備狀態(tài)修情況，狀態(tài)檢測手段總結(jié)如下：振動：檢測的目標是穩(wěn)態(tài)振動、瞬態(tài)振動模態(tài)參數(shù)等。溫度:檢測的目標是溫度、溫差、溫度場及熱圖像等。油液:檢測的目標是油品的理化性能，磨粒的鐵譜分析及油液的光譜分析。聲學:檢測的目標是噪聲、聲阻、超聲波、聲發(fā)射等。強度:檢測的目標是載荷、扭矩、應力、應變等。壓力:檢測的目標是壓力、壓差、壓力聯(lián)動等。電氣參數(shù):檢測的目標是電流、電壓、電，阻、電磁特性、絕緣性能等。表面狀態(tài):檢測的目標是裂紋、變形、點蝕、剝脫腐蝕、變色等。無損檢測:檢測的目標是射線、超聲、磁粉場、滲透、禍流探傷指標等。工況指標:檢測的目標是機車在運行中或零部件在試驗中的工況和各項主要性能指標等，如外特性曲線、燃油和機油消耗率、煙度、排氣溫度、過渡點、換擋點、電流分配等。要根據(jù)工作對象不同而有所區(qū)別。其中振動檢測診斷技術(shù)，油液檢測診斷技術(shù)，無損檢測技術(shù)，溫度診斷技術(shù)，電器設備診斷技術(shù)，聲學的診斷方法應用最多。 油樣分析與振動分析發(fā)動機的狀態(tài)修已經(jīng)成功應用于其他領域，并取得了較好的成效。目前，發(fā)動機的狀態(tài)修方法主要有兩種，振動分析和油樣分析。振動分析是通過監(jiān)測發(fā)動機軸類零件的振幅來判斷發(fā)動機的磨損狀況，而油樣分析是通過監(jiān)測發(fā)動機油中的一種或幾種金屬含量來判斷發(fā)動機的磨損程度。發(fā)動機的檢測不能像輪對輪箍那樣，每次都拆卸來測量軸承的磨損程度，這樣來回拆裝不僅會加劇發(fā)動機的磨損，而且浪費了大量的人力、物力、財力。發(fā)動機各部件在磨損的過程中，會殘留一定數(shù)量的金屬磨屑于發(fā)動機油液中（如表42），定期抽取油樣，分析磨屑的種類、含量、幾何形狀等，就可以給出柴油機磨損狀況、故障原因、失效零件及維修建議，這就是用油樣分析技術(shù)監(jiān)測柴油機磨損的監(jiān)測系統(tǒng)。表42 油液中金屬磨粒的來源缸套鑄鐵、鉻活塞環(huán)鑄鐵、鉻、鉬、鋼活塞鋁、硅合金、可鍛鑄鐵、涂鍍的錫或鋼曲軸低碳合金鋼大端軸承PbSn、CuPbSn、AiSi、AiSn、cd推力軸承磷青銅、AiSn、CuPb凸輪軸鑄鐵閥系高合金鋼、鎳輔助驅(qū)動磷青銅、低碳合金鋼1）油樣抽取時間建議柴油機油樣獲取的時間間隔如下：●每隔125小時或250小時換油，則在換油時取油樣；●每隔500小時換油，則每隔250小時取油樣；●大修后的柴油機，應l0小時取油樣；●新柴油機，在第一個1000小時工作中，應每隔250小時取油樣一次，1000小時后，每隔500小時取樣一次；●當出現(xiàn)異常讀數(shù)時，應縮短取樣時間間隔。2）方法分析我們要對發(fā)動機的歷史故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，建立如下表格43。 表43 發(fā)動機抽取油樣數(shù)據(jù)例表取油日期油使用時間(h)儀表讀數(shù)（取油時）元素Fe Cu …..…..125123453025通過數(shù)據(jù)分析，確定與發(fā)動機磨損相關的狀態(tài)伴隨變量，并用統(tǒng)計學方法擬合出警戒值并建立表44。表44 N臺柴油機實效數(shù)據(jù)例表編號失效或更換時運行公里或時間值原因（失效模式）11000（D）F2N 對于同類發(fā)動機，我們定期檢測其狀態(tài)伴隨變量的變化值，與警戒值相比較，當大于等于警戒值，我們判斷該設備需要進行維修。我們已經(jīng)用第一種方法對發(fā)動機的油樣分析提出設想。并且建立規(guī)范數(shù)據(jù)表格，進行理論分析，證明其可行性。由于油樣中的狀態(tài)伴隨變量不唯一，我們可以通過比例故障率模型（PHM）對其進行理論分析。然而，由于在多個狀態(tài)伴隨變量的影響下，是不能通過經(jīng)驗來估算常量的數(shù)值，在今后的研究工作中，希望能找到一種合適統(tǒng)計方法去擬合這些常量，使PHM模型廣泛應用于機車零件的狀態(tài)維修。機車是一個復雜的系統(tǒng)，不同的零部件特性不同。我們不能說某種狀態(tài)監(jiān)測方法適用于所有的零件。要根據(jù)零件的特性、磨損方式、維修決策等來選擇恰當?shù)谋O(jiān)測方法。如油樣分析同樣適用于軸類零件的分析。與柴油機不同的是，我們需要分析潤滑油中元素含量。軸類零件我們同樣可以用紅外溫度檢測來判斷磨損狀態(tài)。但不管使用那一類狀態(tài)檢測方法，都要以大量的歷史數(shù)據(jù)為基礎。如零件使用壽命，磨損伴隨變量，磨損原因等等。第5章 調(diào)研建議在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，在推行狀態(tài)修方面，國內(nèi)機務段做的還不夠完善。為此提出以下幾點建議：(1)正確理解狀態(tài)修的內(nèi)涵。 狀態(tài)修的內(nèi)涵可以理解為在掌握了各主要零部件質(zhì)量壽命的基礎上，采用適當?shù)臋z測手段，得出機車的當前狀態(tài)，以指導預見性維修工作。但目前在實際工作中，很多人對狀態(tài)修的內(nèi)涵缺乏明確的了解，只是對一點感興趣，即實行狀態(tài)修可以減少材料費支出和檢修工作量，這種對狀態(tài)修缺乏深入全面認識的問題具有一定的共性。因此首先要明確狀態(tài)修的內(nèi)涵。 (2)對當前檢測設備不完善的現(xiàn)狀，應采用預防修和狀態(tài)修并存的方式進行合理檢修的模式。例如DF4型機車有67種143套軸承，目前只能對牽引電機軸承、主發(fā)軸承及軸箱軸承等進行檢測，其它軸承無法檢測，因此對制動機、各類軸承、曲軸、機體轉(zhuǎn)向架等很難判斷其技術(shù)狀態(tài)的零部件，要進行預防修，對柴油機運動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等部位易發(fā)生偶然故障的部位，又可以檢測出來，就應當按其實際技術(shù)狀態(tài)采用狀態(tài)修的方式，以不良狀態(tài)和必要的修理停時定修程[15]。(3)掌握主要零部件的使用壽命。美國機車檢修時，實行狀態(tài)修以及簡易大修和重大修的前提是，對各主要零部件的使用壽命有比較深入的了解。因此實施時能夠做到有的放矢，既保證了行車安全，又取得了明顯的經(jīng)濟效益。因此，必須通過計算分析和長期的試驗、統(tǒng)計，掌握各主要零部件的使用壽命。以便根據(jù)這些零部件的使用壽命制定出切實可行的檢修范圍和檢修周期，將過剩維修減至最少。加強對三電檢測儀應用，發(fā)揮檢測組的作用，摸索出適合實情的檢修體系。通過數(shù)理統(tǒng)計對牽引電機等大型部件進行故障統(tǒng)計，簡略推算出各部件的平均壽命:對機車上的配件進行嘗試性壽命管理，減小機車輔、小修時的檢修范圍。在現(xiàn)有檢測組的基礎上成立技術(shù)水平高、業(yè)務素質(zhì)強的檢測小組，確定檢測范圍和周期，建立檢測標準值和數(shù)據(jù)庫，加強機車入庫的定期檢測工作，建立機車檔案，為機車的修改范圍打下基礎。 (4)機務段成立機車檢測中心。集中各方面專業(yè)技術(shù)人員，建立檢測中心的工作和考核制度，、檢修、保養(yǎng)人員參加的機車質(zhì)量調(diào)查、分析、管理組。負責對近幾年機車質(zhì)量變化過程進行分析，查出機車部件發(fā)生機破、臨修的時間，通過數(shù)理分析找出機破、臨修的高峰期和多發(fā)部位作為機車檢修的重要依據(jù)和重點檢測點。目前很多