【正文】 會劃傷密封圈，還會使其扭曲[46]。除形圈外，一般密封件都有方向性，一旦裝錯(cuò)方向就起不到密封作用。防止毛刺劃傷密封件表面；(3)遇有密封件需通過螺紋時(shí)，最好使用胎具或在螺紋處纏上膠帶或防損傷物，并涂以潤滑脂。（2）嚴(yán)格按要求安裝密封件安裝方法不當(dāng)是造成密封件失效的主要原因，因此安裝時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：1）避免密封件受損。表24 密封件失效定量分析事件名稱符號發(fā)生的概率最小割集概率結(jié)構(gòu)重要度油液與密封材料相容差X1油液質(zhì)量差X2選用密封件不當(dāng)X3局部變形X4花鍵、螺紋的失效X5安裝槽偏小X6密封截面過大X7流體中的固體微粒X8粗糙度過低X9加工紋理不合理X10油液污染X11密封件的存放不當(dāng)X12從所計(jì)算的密封件失效的底事件的結(jié)構(gòu)重要度結(jié)果可知，密封件的裝配質(zhì)量不高和密封件的過度磨損是造成密封件失效的主要因素，其他影響因素按照結(jié)構(gòu)重要度依次從大往小排列對系統(tǒng)的影響程度依次減弱。（3）密封件失效的定量分析由以上分析可知系統(tǒng)共有10個(gè)最小割集，分別是[X1]、[X2]、[X3]、[X4]、[X5]、[X6，X7]、[X8]、[X9，X10]、[X11]、[X12]。7）密封面的表面缺陷(如溝槽，毛刺、劃傷等)，表面粗糙度過低，加工紋理不合理都會形成泄漏通道，在低壓時(shí)會出現(xiàn)泄漏。5）油液污染：油液污染嚴(yán)重將導(dǎo)致密封件發(fā)生磨料磨損、腐蝕磨損以及引起老化、龜裂、膨脹變形等，所以使用過程中必須及時(shí)地檢查油液的污染度，合理地確定換油周期，確保潤滑油的使用性能。安裝槽偏小或密封件截面選擇過大，使密封件的壓縮量過大，與密封面產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力。4）密封件的過度磨損是運(yùn)動密封件損壞的主要原因。3）油液選用不當(dāng)：油液選用是否適當(dāng)主要表現(xiàn)在與橡膠密封件材料的相容性方面。密封件失效的原因主要有：1）選型不當(dāng)：選型不當(dāng)或選用不合格的密封件，常常會出現(xiàn)換一個(gè)壞一個(gè)的現(xiàn)象。密封件的失效輕者影響卷筒軸承工作，浪費(fèi)能源和污染環(huán)境，重者會引起爆炸，失火，甚至危害安全。圖24 密封件失效的故障樹示意圖X1油液與密封材料相容差，X2油液質(zhì)量差，X3選用密封件不當(dāng)，X4局部造成變形，X5花鍵、螺紋的失效，X6為安裝槽偏小，X7密封截面過大，X8流體中的固體微粒，X9粗糙度過低，X10加工紋理不合理，X11油液污染，X12密封件的存放不當(dāng)。 6）燒蝕：支承環(huán)燒蝕，唇口碳化等。 4）扭曲：密封件出現(xiàn)局部翻轉(zhuǎn)、麻花形扭曲；沿圓周面塑性變形不均，局部出現(xiàn)不規(guī)則凹槽和凸起等。 2）元件磨損嚴(yán)重：密封件密封表面出現(xiàn)偏磨，沿軸向有凹凸不平的劃痕，沿圓周方向有深度不同的溝槽。這些材料的耐熱性能和導(dǎo)熱性能較差，受熱后容易發(fā)生老化、分解和變質(zhì)，引起尺寸不穩(wěn)定。因此，我們通過故障樹分析找出了影響卷筒軸承失效的原因，并及時(shí)的采取措施避免軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的失效。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可根據(jù)底事件概率重要度的大小順序?qū)ふ夜收显颍朴喯鄳?yīng)的維修方案或應(yīng)急措施。（3）軸承失效故障樹的定量分析綜述故障樹的定量分析包括頂事件的發(fā)生概率和概率重要度。二階割集包含兩個(gè)底事件, 必需這兩個(gè)底事件同時(shí)失效, 系統(tǒng)才失效。最小割集為：[X1]、[X2]、[X3]、[X4]、[X5]、[X6]、[X7]、[X8,X9]、[X10]、[X11]、[X12]、[X13]、[X14]、[X15]、[X16]、[X17]、[X18]、[X19]、[X20]。 圖23 卷筒軸承失效故障樹示意圖卷筒軸承失效為T，M1為疲勞破壞，M2是軸承的塑性變形，M3為潤滑失效，M4是軸承腐蝕，M5是其他因素，M6安裝失誤，M7過載、沖擊振動，M8油溫過高，M9油質(zhì)不合格，M10為系統(tǒng)失效，X1為疲勞點(diǎn)蝕，X2是正常的疲勞磨損，X3是主軸偏心，X4為主要螺栓失效，X5為突然過載，X6為超載工作，X7是過載，X8為冷卻裝置失效，X9是環(huán)境溫度高于600C，X10牌號錯(cuò)誤，X11雜質(zhì)，X12變質(zhì)，X13油路堵塞，X14元件失效，X15漏油，X16氣蝕，X17電蝕，X18剝落，X19軸承燒傷，X20制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量差。其次再找出引起第一步中各因素發(fā)生的直接原因, 如塑性變形是由“沖擊、振動”“安裝失誤”和“過載”等原因引起的。 卷筒軸承失效的故障樹分析（1）建立軸承失效的故障樹在對卷筒軸承進(jìn)行失效模式與原因分析的基礎(chǔ)上, 運(yùn)用故障樹原理與方法, 建立軸承失效故障樹。11) 軸承本身的制造質(zhì)量差，引起的失效。使用時(shí)應(yīng)注意潤滑油和冷卻水的溫度，切忌在高溫下工作。但如果潤滑不良、潤滑油質(zhì)量不符合要求，潤滑油不清潔，混有異物或者潤滑油不純，所含的化學(xué)雜質(zhì)(酸性氧化物等)侵入到軸承滾動體引起的，氧化物產(chǎn)生主要是機(jī)油高溫氧化的結(jié)果。10) 軸承燒傷。承受負(fù)荷而又相對運(yùn)動的接觸表面，由于反復(fù)承受負(fù)荷，使表層金屬成片狀剝落下來，致使軸承不能正常工作。這種現(xiàn)象在高速、大負(fù)荷時(shí)尤為劇烈。7) 氣蝕。6) 電蝕。5) 腐蝕。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動時(shí)，在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會使軸承滾道和滾動體接觸處的局部應(yīng)力超過材料的屈服極限，產(chǎn)生塑性變形(滾道表面形成變形凹坑)，而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生劇烈振動和噪聲，若變形量超過一定范圍，將導(dǎo)致軸承不能夠正常工作。如果軸承配合過松，會出現(xiàn)內(nèi)外圈與軸或軸承座相對轉(zhuǎn)動而引起表面膠合。這是因?yàn)榫植堪l(fā)生溫度過高，金屬晶粒從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，嚴(yán)重時(shí)會引起疲勞剝落。機(jī)油質(zhì)量、牌號不符合發(fā)動機(jī)用潤滑油要求，保管不當(dāng)，進(jìn)水使機(jī)油變質(zhì)(變成土黃色)，失去潤滑功能。潤滑油不足及潤滑油質(zhì)量不符合要求等也會產(chǎn)生磨損。滾動軸承的座圈滾道嚴(yán)重磨損將影響軸承的正常工作，破壞軸承與殼體、軸與軸的正確配合關(guān)系，產(chǎn)生噪聲。2) 正常磨損。滾動軸承在工作過程中，滾動體和內(nèi)(外)圈不斷地轉(zhuǎn)動，滾動體與滾道接觸表面受脈動載荷的反復(fù)作用，首先在表面下一定深度處產(chǎn)生疲勞裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面，形成疲勞點(diǎn)蝕，致使軸承不能夠正常工作。測試結(jié)果表明：軸承的摩擦阻力約占卷筒旋轉(zhuǎn)阻力的1/4—1/8。卷筒的使用壽命主要取決于軸承及密封的性能，如果卷筒具有良好的密封性能(如采用組合密封)，那么卷筒的使用壽命就能大大延長。然而，由于卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境惡劣，卷筒軸承的密封難以保證，致使卷筒軸承失效。在通用機(jī)械中，軸承的密封結(jié)構(gòu)主要有三種方式：①迷宮式密封，這種密封方式運(yùn)轉(zhuǎn)阻力小，防塵性能好，但是防水性能差，密封效果稍差，而且，迷宮式密封的卷筒在低溫下工作時(shí)，其旋轉(zhuǎn)阻力較常溫下成倍增加，低溫地區(qū)使用時(shí)一定要注意，有的采用徑向式迷宮，也有的卷筒使用雙套，效果更好，但較繁瑣；②接觸式密封，密封效果較非接觸式好，但是運(yùn)轉(zhuǎn)阻力偏大，用于旋轉(zhuǎn)速度不太高的情況；③組合式，這種是結(jié)合前面兩種優(yōu)點(diǎn)的一種混合密封方式。軸承密封結(jié)構(gòu)是影響卷筒使用壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)阻力的一個(gè)重要因素。卷筒密封性能的好壞，對于卷筒的使用壽命有很大的影響。鋰基潤滑脂有極好的剪切安定性、很好的耐水性、防銹性、抗氧化性以及較好的耐磨性和抗壓性，而滴點(diǎn)可達(dá)190℃甚至更高，摩擦系數(shù)比一般脂低，允許軸承有較高的工作轉(zhuǎn)速。鈣基潤滑脂俗稱黃油，是最早使用的脂，價(jià)格低廉，耐水性較好，防水性一般，適用于60～80℃以下溫度，有的品種使用溫度可達(dá)120℃，但價(jià)格也相應(yīng)上升，耐熱性差，不可加熱溶化使用，以免變質(zhì)。卷筒因其結(jié)構(gòu)的限制和使用條件的要求，一般采用脂潤滑。從潤滑方式看有兩種方式：①一次性注油潤滑，這種不適合于長期運(yùn)轉(zhuǎn)的卷筒，當(dāng)卷筒處于后期磨損時(shí)，其運(yùn)行阻力增大較快，同時(shí)軸承的壽命也較短； ②可注油式潤滑方式，這種方式可以保持軸承處于良好的潤滑狀態(tài)，同時(shí)又可以將軸承滾道內(nèi)的污物排除，提高軸承的使用壽命，卷筒運(yùn)行阻力基本維持恒定。過度磨損是滾動軸承的主要失效形式，而潤滑不當(dāng)、潤滑劑品種或成份不合適是造成過度磨損的關(guān)鍵因素之一。305軸承的制造精度為G級，游隙為基本組，保持架一般采用低碳鋼板沖壓而成。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，卷筒的轉(zhuǎn)速較高，主要承受徑向力，但同時(shí)承受著一定的軸向力。隨著專用軸承的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在一般傾向于使用專用軸承，這樣可以大大地提高軸承的整體質(zhì)量。為了克服此不足并增大卷筒承載能力，設(shè)計(jì)中應(yīng)采用承載能力大的圓錐滾子軸承，在運(yùn)行過程中干化的潤滑脂可自動排出滾動體。在工作環(huán)境較為惡劣的環(huán)境下，一般采用圓錐滾子軸承。因此，鑄鐵軸承座有逐漸被淘汰的趨勢?，F(xiàn)在針對這兩種軸承座的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，比較如下?，F(xiàn)在也有使用 PVC 管材，玻璃鋼、橡膠、陶瓷管做外殼，后幾種好處是耐腐蝕、不生銹、密度小，除玻璃鋼外承載負(fù)荷比鋼管低。由以上分析可知，深海調(diào)查絞車此種結(jié)構(gòu)形式主要有以下的特點(diǎn)： （1）由于船舶隨波浪的上下運(yùn)動而導(dǎo)致的鋼纜張力突變，經(jīng)過牽引卷筒衰減后，鋼纜張力值很小而且穩(wěn)定，不會影響儲纜卷筒的排纜； （2）較小張力的鋼纜纏繞在儲纜卷筒上，可以避免大張力鋼纜長期的彈性變形變?yōu)橛谰玫乃苄宰冃?，從而延長鋼纜的使用壽命； （3）纏繞在儲纜卷筒上的低張力鋼纜不會由于互相積壓和疊加造成鋼纜的磨損，而且對卷筒筒體和輪緣的作用力也會很小。導(dǎo)纜輪和排纜絲杠等部件組成直角排纜器，在不改變牽引卷筒和儲纜卷筒間鋼纜張力的情況下，可以減小鋼纜在儲纜卷筒上的排纜角，而且能夠適應(yīng)不同直徑的鋼纜，它的傳動精度和響應(yīng)速度是影響儲纜卷筒上鋼纜能否排列整齊的重要因素。故障樹中第i個(gè)底事件的結(jié)構(gòu)重要度計(jì)算公式為： (22）式中：是故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù) 絞車組成和工作狀態(tài)分析圖22 深海調(diào)查絞車組成示意圖 如圖22所示，深海取樣絞車在結(jié)構(gòu)上主要由牽引卷筒、儲纜卷筒、直角排纜器及傳動和控制部件組成的。常用方法是利用容斥原理計(jì)算。底事件發(fā)生概率重要度的計(jì)算方法是，在故障樹所有底事件相互獨(dú)立條件下，第i個(gè)底事件的概率重要度計(jì)算公式為： （21）式中：為故障樹的頂事件發(fā)生故障概率函數(shù)。定量分析采用早期不交化法，即將若干個(gè)相關(guān)聯(lián)的事件的并集分解成互不相容事件的并集，對頂事件的特征量進(jìn)行了精確計(jì)算。(c)在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)越多的底事件越重要。（3）最小割集的定性比較按每個(gè)最小割集所含底事件數(shù)目(階數(shù))進(jìn)行排序，在底事件發(fā)生概率較小，差別相對不大的條件下：(a)階數(shù)越小的最小割集越重要。遇到與門，將門的輸入橫向并列寫出，遇到或門則門的輸入豎向串列寫出，直到全部的門都被置換為底事件為止,即可求得全部割集。Fussed法又稱下行法,下行法是求最小割集的常用方法，該方法的要點(diǎn)是利用“與門”增加割集的容量、“或門”增加割集的數(shù)目這一性質(zhì)。換言之，一個(gè)最小割集是包含了最小數(shù)量而又必須的底事件的集合。設(shè)故障樹中有n個(gè)底事件,c為某些底事件的集合，當(dāng)其中全部底事件都發(fā)生時(shí)，頂事件才發(fā)生，則稱c為故障樹的一個(gè)割集。一個(gè)最小割集代表系統(tǒng)的一種故障模式，故障樹分析的一個(gè)主要任務(wù)就是要尋找故障樹的全部最小割集。（3）故障樹用的轉(zhuǎn)移符號，如表1表1 故障樹轉(zhuǎn)移符號 對故障樹定性分析的主要目的是為了找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的各種原因和原因組合，識別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式可以用于指導(dǎo)故障診斷和維修方案。（2）邏輯門主要類型與門：表示輸入事件同時(shí)發(fā)生輸出事件才發(fā)生，這種邏輯關(guān)系稱為事件交。圓形符號：表示底事件，也稱基本事件。它下面與邏輯門相聯(lián)，表明該故障事件是邏輯門的一個(gè)輸出。 （4）重復(fù)上述步驟，逐級向下分解，直到所有的輸入事件不能再分解或不必要再分解為止，即建成了一棵倒置的故障樹。 （3）分析每一個(gè)與頂事件直接相聯(lián)系的輸入事件。尋找引起頂事件發(fā)生的直接的必要和充分原因。頂事件是整個(gè)系統(tǒng)最不希望發(fā)生的事件，也是進(jìn)行邏輯分析的故障事件。應(yīng)用故障樹分析故障時(shí)，主要包括以下基本步驟，見圖21。通過對這棵故障樹的進(jìn)一步分析，可以判斷最不希望的故障的產(chǎn)生過程和系統(tǒng)失效的原因(或原因組合)，還可以判定故障發(fā)生的可能性，確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而為改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。它通常將系統(tǒng)的故障狀態(tài)稱為頂事件，然后找出系統(tǒng)故障和導(dǎo)致系統(tǒng)故障的各原因之間的邏輯關(guān)系。在綜合分析影響深海調(diào)查絞車的可靠性因素的基礎(chǔ)上，建立了對深海調(diào)查絞車可靠性進(jìn)行模糊評價(jià)的評價(jià)指標(biāo)體系，提出用于深海調(diào)查絞車的可靠性模糊綜合評價(jià)的多目標(biāo)多級模糊綜合評價(jià)的數(shù)學(xué)模型。3) 卷筒軸承潤滑分析，結(jié)合軟件通過流體潤滑數(shù)值分析們提出改進(jìn)意見。主要演繹的方法找出對影響絞車的安全高效的工作的事件直接因素和可能的原因。 本課題研究的主要內(nèi)容本課題在總結(jié)和汲取前人研究的基礎(chǔ)上，計(jì)劃采用機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)原理與摩擦學(xué)性能分析對深海調(diào)查絞車可行性的研究。卷筒兩端軸承座內(nèi)每6個(gè)月加注潤滑脂ZG3(GB49187）一次。通過手輪，鏈輪傳動，絞車可以在座駕上軸向移動，以滿足在不同位置收放軟梯，供人員上下。本絞車在停氣時(shí)也可手搖。表3 主要技術(shù)參數(shù)電動絞車工作負(fù)載8~12kN13~16kN支持負(fù)載24~30kN39~48kN鋼索直徑99~12mm13~15mm電機(jī)功率380V 50Hz440V 60Hz點(diǎn)擊工作方式30min提升速度5~10m/min氣動絞車工作負(fù)載8~12kN13~16kN支持負(fù)載24~36kN39~48kN鋼索直徑9~11mm12~13mm氣馬達(dá)功率~~7PS耗氧量~~7/min氣 壓30min 提升速度510m/min 轉(zhuǎn)角式分體絞車圖15 轉(zhuǎn)角式分體絞車表4 主要技術(shù)參數(shù)電動絞車工作負(fù)載8~12kN13~16kN支持負(fù)載24~30kN39~48kN鋼索直徑9~12mm13~15mm電機(jī)功率380V 50Hz