【正文】 59321F162715S170023S170024F170914如表中運(yùn)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(yùn)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(yàn)設(shè)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(guān)的變量，并且遠(yuǎn)大于1。 維修決策分析我們以最大可用度為目標(biāo)進(jìn)行維修決策，設(shè)定故障維修時間與預(yù)防性修復(fù)時間之比：其中 －故障維修時間 －預(yù)防性修復(fù)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(diǎn)做曲線如圖34所示。表35 故障數(shù)據(jù)預(yù)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(diǎn)對應(yīng)時間=750d，當(dāng)=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(biāo)，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(shè)備，我們在時刻測出狀態(tài)伴隨變量，求得，在圖中描出該點(diǎn)，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(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)測分析。第一種方法我們通過大量同種設(shè)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(shè)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(dāng)測量值大于等于警戒值，我們判斷該設(shè)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(yīng)用故障比例模型進(jìn)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(shè)備進(jìn)行維修決策。我們對不同的設(shè)備選用不同的狀態(tài)檢測方法。對于簡單的設(shè)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(dāng)設(shè)備過于復(fù)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(zhǔn)確的判斷設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。 第4章 機(jī)車發(fā)動機(jī)維修分析內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動機(jī)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(jī)車發(fā)動機(jī)為大功率柴油機(jī)（圖41）。柴油機(jī)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(jī) OREST軟件 OREST是一個設(shè)備定期預(yù)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(shè)備預(yù)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(xiàng)參數(shù)2） 最佳預(yù)防性定期維護(hù)周期3） 最優(yōu)成本曲線 濟(jì)南機(jī)務(wù)段是根據(jù)機(jī)車的走行公里或運(yùn)行天數(shù)來確定修程。如何科學(xué)確定最佳維修周期，是預(yù)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(fèi)用為目標(biāo)，進(jìn)行分析，確定最佳維護(hù)周期，并且將預(yù)防性維護(hù)費(fèi)用與事后維修費(fèi)用相比較，直觀反映預(yù)防性維修策略的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。 威布爾分析 1）通過調(diào)研取得機(jī)車發(fā)動機(jī)故障數(shù)據(jù)如表41所示。表41 發(fā)動機(jī)故障數(shù)據(jù)運(yùn)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(shè)定經(jīng)過估算，我們設(shè)定“事后維修費(fèi)用”是“預(yù)防性維修費(fèi)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(yù)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(yù)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(jī)車發(fā)動機(jī)的故障率隨著時間的增加，逐漸增大。設(shè)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(yù)防維修費(fèi)用為$ per hour； 事后維修費(fèi)用為$ per hour；預(yù)防維修費(fèi)用與事后維修費(fèi)用相比，每小時節(jié)省了$，%的費(fèi)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(shí)際情況制定最佳維修周期。實(shí)施狀態(tài)修必須具備或創(chuàng)造以下幾方面的條件：(1)機(jī)車的設(shè)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(hù)情況下，在其壽命期內(nèi)，只要對其進(jìn)行必要的修理，就能保證其良好的技術(shù)運(yùn)用狀態(tài)。(2)機(jī)車整機(jī)和主要零部件應(yīng)有明確的、經(jīng)濟(jì)合理的使用壽命周期(使用年限或走行公里)，并能嚴(yán)格管理和認(rèn)真貫徹執(zhí)行。(3)整機(jī)和主要零部件在投入運(yùn)用后，應(yīng)有完整的制造、運(yùn)用和故障維修記錄資料，要建立微機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，向承修廠、段提供機(jī)車的技術(shù)狀態(tài)及履歷。(4)要逐步配備適合開展?fàn)顟B(tài)修的較為先進(jìn)的機(jī)車運(yùn)用狀態(tài)監(jiān)測及檢修檢測和分析儀器設(shè)備，并建立一支具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用、檢修及有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員組成的，能在監(jiān)測、檢測、分析后提供機(jī)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(jī)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(shí)施狀態(tài)修提供科學(xué)的依據(jù)，從而經(jīng)過診斷對機(jī)車進(jìn)行針對性的修理。(5)組織有關(guān)部門及時制定與狀態(tài)修相適應(yīng)的技術(shù)規(guī)程和技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(6)及時組織和調(diào)研狀態(tài)修項(xiàng)目清單，分期分批推廣，逐步擴(kuò)大實(shí)施狀態(tài)修 根據(jù)其他領(lǐng)域設(shè)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(biāo)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(biāo)是溫度、溫差、溫度場及熱圖像等。油液:檢測的目標(biāo)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(xué):檢測的目標(biāo)是噪聲、聲阻、超聲波、聲發(fā)射等。強(qiáng)度:檢測的目標(biāo)是載荷、扭矩、應(yīng)力、應(yīng)變等。壓力:檢測的目標(biāo)是壓力、壓差、壓力聯(lián)動等。電氣參數(shù):檢測的目標(biāo)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(biāo)是裂紋、變形、點(diǎn)蝕、剝脫腐蝕、變色等。無損檢測:檢測的目標(biāo)是射線、超聲、磁粉場、滲透、禍流探傷指標(biāo)等。工況指標(biāo):檢測的目標(biāo)是機(jī)車在運(yùn)行中或零部件在試驗(yàn)中的工況和各項(xiàng)主要性能指標(biāo)等，如外特性曲線、燃油和機(jī)油消耗率、煙度、排氣溫度、過渡點(diǎn)、換擋點(diǎn)、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(shè)備診斷技術(shù)，聲學(xué)的診斷方法應(yīng)用最多。 油樣分析與振動分析發(fā)動機(jī)的狀態(tài)修已經(jīng)成功應(yīng)用于其他領(lǐng)域，并取得了較好的成效。目前，發(fā)動機(jī)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(jī)軸類零件的振幅來判斷發(fā)動機(jī)的磨損狀況，而油樣分析是通過監(jiān)測發(fā)動機(jī)油中的一種或幾種金屬含量來判斷發(fā)動機(jī)的磨損程度。發(fā)動機(jī)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(jī)的磨損，而且浪費(fèi)了大量的人力、物力、財力。發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，應(yīng)l0小時取油樣；●新柴油機(jī)，在第一個1000小時工作中，應(yīng)每隔250小時取油樣一次，1000小時后，每隔500小時取樣一次；●當(dāng)出現(xiàn)異常讀數(shù)時，應(yīng)縮短取樣時間間隔。2）方法分析我們要對發(fā)動機(jī)的歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，建立如下表格43。 表43 發(fā)動機(jī)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(jī)磨損相關(guān)的狀態(tài)伴隨變量，并用統(tǒng)計學(xué)方法擬合出警戒值并建立表44。表44 N臺柴油機(jī)實(shí)效數(shù)據(jù)例表編號失效或更換時運(yùn)行公里或時間值原因（失效模式）11000（D）F2N 對于同類發(fā)動機(jī)，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(dāng)大于等于警戒值，我們判斷該設(shè)備需要進(jìn)行維修。我們已經(jīng)用第一種方法對發(fā)動機(jī)的油樣分析提出設(shè)想。并且建立規(guī)范數(shù)據(jù)表格，進(jìn)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(jìn)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(yàn)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(yīng)用于機(jī)車零件的狀態(tài)維修。機(jī)車是一個復(fù)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(dāng)?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(jī)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(chǔ)。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(jī)務(wù)段做的還不夠完善。為此提出以下幾點(diǎn)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(chǔ)上，采用適當(dāng)?shù)臋z測手段，得出機(jī)車的當(dāng)前狀態(tài)，以指導(dǎo)預(yù)見性維修工作。但目前在實(shí)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(diǎn)感興趣，即實(shí)行狀態(tài)修可以減少材料費(fèi)支出和檢修工作量，這種對狀態(tài)修缺乏深入全面認(rèn)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(dāng)前檢測設(shè)備不完善的現(xiàn)狀，應(yīng)采用預(yù)防修和狀態(tài)修并存的方式進(jìn)行合理檢修的模式。例如DF4型機(jī)車有67種143套軸承，目前只能對牽引電機(jī)軸承、主發(fā)軸承及軸箱軸承等進(jìn)行檢測，其它軸承無法檢測，因此對制動機(jī)、各類軸承、曲軸、機(jī)體轉(zhuǎn)向架等很難判斷其技術(shù)狀態(tài)的零部件，要進(jìn)行預(yù)防修，對柴油機(jī)運(yùn)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(yīng)當(dāng)按其實(shí)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(jī)車檢修時，實(shí)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(shí)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(jì)效益。因此，必須通過計算分析和長期的試驗(yàn)、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(shí)可行的檢修范圍和檢修周期，將過剩維修減至最少。加強(qiáng)對三電檢測儀應(yīng)用，發(fā)揮檢測組的作用，摸索出適合實(shí)情的檢修體系。通過數(shù)理統(tǒng)計對牽引電機(jī)等大型部件進(jìn)行故障統(tǒng)計，簡略推算出各部件的平均壽命:對機(jī)車上的配件進(jìn)行嘗試性壽命管理，減小機(jī)車輔、小修時的檢修范圍。在現(xiàn)有檢測組的基礎(chǔ)上成立技術(shù)水平高、業(yè)務(wù)素質(zhì)強(qiáng)的檢測小組，確定檢測范圍和周期，建立檢測標(biāo)準(zhǔn)值和數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)機(jī)車入庫的定期檢測工作，建立機(jī)車檔案，為機(jī)車的修改范圍打下基礎(chǔ)。 (4)機(jī)務(wù)段成立機(jī)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(jī)車質(zhì)量調(diào)查、分析、管理組。負(fù)責(zé)對近幾年機(jī)車質(zhì)量變化過程進(jìn)行分析，查出機(jī)車部件發(fā)生機(jī)破、臨修的時間，通過數(shù)理分析找出機(jī)破、臨修的高峰期和多發(fā)部位作為機(jī)車檢修的重要依據(jù)和重點(diǎn)檢測點(diǎn)。目前很多