機械本科論文
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機械本科論文篇1
淺談故障樹分析法在工程機械維修中的應用
當前，工程機械得到了廣泛的應用，作為大型項目施工的工具和設(shè)備，其在我國的各地的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面發(fā)揮著極其重要的作用，但也常常發(fā)生故障，對于施工質(zhì)量和施工進度造成影響，基于此，對發(fā)生故障的工程機械進行及時維修很重要，針對此，基于工程機械維修可靠性方面的考慮，本文探討了故障樹分析法在工程機械維修中的應用。
1 故障樹分析法及其特點、流程
FTA即故障樹分析法，最早由美國貝爾電話研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系統(tǒng)故障的各個因素，將其對應的故障樹畫出來，繼而對系統(tǒng)失效原因及組合方式進行確定，得出其具體的發(fā)生概率，在此基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)故障概率計算出來，實施針對性糾正，促使對應機械系統(tǒng)的可靠性得以提高，即為故障樹分析法[1]。
從其特點看來，主要表現(xiàn)為以下方面[2]：
?、賹我蛩睾投嘁蛩毓收隙伎煞治?，且可對故障實施定量、抑或是定性分析;
?、趶恼w各系統(tǒng)到零件，從大系統(tǒng)到小系統(tǒng)，都可進行分析;
?、劭山柚嬎銠C實現(xiàn)，因為是基于邏輯門構(gòu)成的邏輯圖，具備了診斷高效、簡單直觀及、易更新知識庫的特點。
就其運用的流程來看，首要的是對邊界條件初始條件的定義，在此基礎(chǔ)上，對頂事件進行定義，并結(jié)合此進行故障樹構(gòu)建，完善后，即可實施針對性的定性分析，最終的步驟是輸出診斷結(jié)果，結(jié)合此實施對應維修等。
2 故障樹基本事件和符號、定性分析
基本事件及對應意義，見表1。
對應的故障樹基本符號及意義方面，見表2。
3 定性分析
綜合看來，當同時發(fā)生幾個底事件的前提下，方能引發(fā)頂事件發(fā)生，對應的，定義這幾個底事件構(gòu)成的集合為的割集，基于此定義，每個割集對應的一種故障情況。
上述情況外，存在某一個割集去掉任意一個底事件的基礎(chǔ)上，將不再是割集的情況，需針對性定義此割集為最小割集?；诖耍煽闯鱿到y(tǒng)故障樹包含的所有最小割集，皆為系統(tǒng)發(fā)生故障所有模式或種類的代表。
基于此，尋找系統(tǒng)的全部最小割集，顯然是故障樹定性分析的目標，借此來完善工程機械故障診斷[3]。
與割集和最小割集相反，還可進行路集和最小路集的定義。頂事件會因為幾個底事件集合均不發(fā)生而不發(fā)生，這樣可設(shè)定多個底事件的集合即為路集，與上述相似，去掉某路集中一個底事件，將會出現(xiàn)該路集不再是路集的路集的情況，則稱其為最小路集，類似于上述的最小割集，系統(tǒng)保證頂事件正常工作時的全部可能途徑，即為其意義，是研究的重點。
4 故障樹分析法的數(shù)學表達
結(jié)合分析需要，設(shè)n個底事件構(gòu)成一個系統(tǒng)，y 為頂事件的狀態(tài)變量，并定義底事件的狀態(tài)變量為Xi(i=1，2，...n)，這樣，當事件發(fā)生時，取值對應的狀態(tài)變量為0，由此可得出，y是底事件狀態(tài)變量Xi的函數(shù)，表示為：
y=f(X1，X2，...Xi，...Xn)。
根據(jù)上述內(nèi)容，若某底事件集合X中，Xi即其狀態(tài)變量均等于1的情況下y也等于1，這樣，可得X為一個割集，從而當無法找到一個割集Xi完全屬于X，則可以得出其X為最小割集，并按照下式進行頂事件狀態(tài)變量y值取值：
對于工程機械故障診斷而言，尋找系統(tǒng)的全部最小割集顯然是實施定性分析的目標，所以筆者只討論了和說明了割集和最小割集的數(shù)學表達。
5 實例應用分析
新時期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，作為現(xiàn)代工程機械的重要動力來源，柴油機運用范圍較廣，占據(jù)著工程機械維修總量的較大份額，本文涉及到的案例為Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油發(fā)動機，將對其工程機械維修中運用故障樹分析法進行分析。
設(shè)定發(fā)動機不轉(zhuǎn)動為該柴油機故障的具體表現(xiàn)，繼而將頂事件設(shè)立為“發(fā)動機不轉(zhuǎn)動”，這樣，即可建立故障樹，如圖1所示。
結(jié)合上圖可得，共有17個頂事件對應的底事件。依次是X17，基于此，結(jié)合故障樹邏輯關(guān)系，我們可得出共有16個最小割集，依次為：
[可根據(jù)故障樹提供的邏輯關(guān)系，結(jié)合給出底事件的發(fā)生概率和公式(3)，即可將頂事件的概率求出。
6 結(jié) 語
綜上所述，在工程機械的維修方面，借助于故障樹分析法，可以清楚、全面地對造成故障的可能一一列出，借助于相應的定性分析，可以發(fā)現(xiàn)潛在的故障等等，在工程機械維修中具備了廣泛的應用前景，應當對其進行有效運用，以此提高工程建設(shè)的效率和質(zhì)量等。
機械本科論文篇2
試論機械設(shè)計制造中的液壓機械傳動控制系統(tǒng)
液壓機械傳動控制系統(tǒng)是一種流體傳動與控制技術(shù)有效結(jié)合的先進技術(shù)，其主要包括動力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件[1]。該系統(tǒng)采用液體作為能量傳動以及控制的有效介質(zhì)，并由元件回路控制對能量進行傳遞。目前該系統(tǒng)已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應用，特別是機械設(shè)計制造領(lǐng)域已離不開液壓機械傳動控制系統(tǒng)的大量使用，其也促使機械設(shè)計制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，因此研究液壓機械傳動控制系統(tǒng)在機械設(shè)計制造中的實際應用情況意義重大。
一、液壓機械傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點
1.液壓機械傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)點
液壓機械傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)點可以歸納為以下4點：首先是功率高，液壓機械傳動控制系統(tǒng)主要由動力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件等組成。與傳統(tǒng)的液壓傳動和機械傳動相比，這種系統(tǒng)的液壓機械傳動功率相對較大，同時這種系統(tǒng)引入了微電子技術(shù)，使得該系統(tǒng)的功能集成化程度高，可在較小空間內(nèi)達到功率有效控制。其次是小型化，這是由于液壓機械傳動控制系統(tǒng)的各元件高度集成化的特點，使得該系統(tǒng)小型化、輕質(zhì)化發(fā)展。同時由于系統(tǒng)內(nèi)部各元件的相互協(xié)作性較好，也使得該系統(tǒng)可操作程度高，可針對不同的工作要求進行有效的液壓機械傳動。
接下來是穩(wěn)定性好。這種液壓機械傳動控制系統(tǒng)實際應用可將機械工作過程中產(chǎn)生的熱量通過液壓油流動傳遞，可有效降低系統(tǒng)溫度，避免系統(tǒng)局部過熱的情況，進而保證機械的使用穩(wěn)定性。同時由于上述原因，該系統(tǒng)也可用于低速重載條件的液壓機械傳動。最后是自動換擋功能，為了使得操作人員根據(jù)相關(guān)要求對機械進行簡便靈活操作，提高機械工作效率，可使用這種液壓機械傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動換擋功能，可根據(jù)實際工作條件和機械運行要求的不同進行有效的擋位自動調(diào)節(jié)，方便操作人員進行工作裝置的操作，不要考慮擋位操作的問題，可降低機械工作中的操作失誤概率，進而實現(xiàn)整體機械的工作效率。
2.液壓機械傳動控制系統(tǒng)的缺點
液壓機械傳動控制系統(tǒng)的缺點主要包括以下5個方面：首先是液壓系統(tǒng)漏油問題，這是液壓機械傳動控制系統(tǒng)的重要缺點之一，其嚴重影響整個傳動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性。這種液壓系統(tǒng)漏油問題使得液壓機械傳動的傳動比率波動性大，達不到相關(guān)液壓機械傳動控制要求，嚴重影響液壓傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和傳動控制的正確性，該缺點也會對整個機械工作狀態(tài)造成不利效果，使得機械工作效率低，同時由于這種原因，該系統(tǒng)不適宜長距離傳動。其次是溫度變化問題，通常系統(tǒng)內(nèi)的溫度變化會直接影響到系統(tǒng)的運動特性。這種液壓機械運動控制系統(tǒng)對溫度要求較高，當系統(tǒng)溫度升高時，系統(tǒng)內(nèi)的液體粘度發(fā)生變化，使得系統(tǒng)的運動特性也隨之改變，進而影響機械的工作穩(wěn)定性。
因此該系統(tǒng)運行過程中應對溫度變化進行重點監(jiān)控，防止機械運行因溫度變化造成的偏差問題。再次是故障的檢查和排除難度大，液壓機械傳動控制系統(tǒng)的故障檢查和排除工作量和難度較大。該系統(tǒng)正常運行時，液壓元件運行產(chǎn)生的金屬粉末容易引起機械設(shè)備故障問題，而系統(tǒng)外的粉塵的大量附著到機器設(shè)備上，也會對系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性造成嚴重影響。對于系統(tǒng)而言，這些金屬粉末和粉塵通常是不可避免，其也增加了故障的檢查和排除工作量和難度。最后是清掃工作，實際運行時，液壓機械運動控制系統(tǒng)容易由于一些外界因素干擾，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運行結(jié)果得不到保障，因此需要在系統(tǒng)實際運行前進行全面的清掃工作，盡可能的避免外界因素對系統(tǒng)的干擾。
二、液壓機械傳動控制系統(tǒng)在機械設(shè)計及制造中的具體應用
1.液壓機械傳動控制系統(tǒng)的應用特點
根據(jù)液壓機械傳動控制系統(tǒng)的高度集成化特點，其可有效滿足不同行業(yè)對機械設(shè)計及制造的規(guī)模、功率、精度和工作效率的嚴格要求。而小型化、輕質(zhì)化的特點也使得該系統(tǒng)可應用在不同施工環(huán)境和施工條件。在機械設(shè)計和制造領(lǐng)域，液壓機械運動控制系統(tǒng)可以根據(jù)自身特點有效彌補傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的不足，同時該系統(tǒng)的大量應用可降低機械設(shè)計和制造的難度，提高機械制造精度和縮短制造周期。液壓機械傳動控制系統(tǒng)將自動化控制技術(shù)實際應用到機械設(shè)計和制造領(lǐng)域，其可加快機械設(shè)計和制造的自動化進程，同時自動化也是未來機械設(shè)計和制造的研究開發(fā)的重要方向[2]。這種應用可有效控制產(chǎn)品質(zhì)量以及提高生產(chǎn)效率，實際滿足機械產(chǎn)品的行業(yè)需求。目前液壓機械傳動控制系統(tǒng)也廣泛應用在國防、農(nóng)業(yè)、冶金和煤礦等眾多行業(yè)。
2.液壓傳動無級變速器
機械設(shè)計制造中，可采用液壓機械傳動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對其速度的有效控制，也就是無級變速技術(shù)。一般而言，該液壓系統(tǒng)正常運行需要使用變量泵以及定量馬達。當系統(tǒng)工作時，通過發(fā)動機將動力分離，其中一部分順著離合器傳送給行星架，而另一部分則是經(jīng)過液壓系統(tǒng)到達太陽輪，這兩部分動力通過差動輪系部分進行有效合成后，再通過差動輪系的齒圈對外輸出。通常實際機械工作前需要斷開離合器C1，同時閉合C2，使得發(fā)動機的全部動力進入液壓系統(tǒng)，從而保證機械的正常啟動。而機械實際工作時，離合器C1閉合而C2斷開，采用控制系統(tǒng)將液壓馬達的轉(zhuǎn)速降至0，此時發(fā)動機的所有動力通過機械系統(tǒng)進行有效傳遞，其可提高機械工作過程中的動力傳遞效率，并對系統(tǒng)馬達轉(zhuǎn)動方向進行合理調(diào)整，進而調(diào)節(jié)機械工作的輸出速度，保證系統(tǒng)在不同速度下的正常運行，進而實現(xiàn)這個機械系統(tǒng)的無級變速。目前這個液壓傳動無級變速器已實際應用在裝載機和推土機上，該裝置運行效果良好，可大量應用在工程機械領(lǐng)域。
3.純水液壓機械傳動控制系統(tǒng)
目前機械制造業(yè)領(lǐng)域中，純水液壓機械傳動控制系統(tǒng)是液壓傳動技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，該系統(tǒng)是科技進步和環(huán)境保護的結(jié)合產(chǎn)物，其是一種新型的液壓傳動技術(shù)，其采用純水作為能量傳動以及控制的有效介質(zhì)，這是該系統(tǒng)的最大特點。與液壓油相比，純水價格便宜、制備簡單以及來源廣泛，可有效降低企業(yè)的運營成本，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。冶金、煤礦等特殊行業(yè)，對液壓機械傳動控制系統(tǒng)要求較高，常規(guī)的液壓油泄漏容易引起火災，這嚴重威脅著企業(yè)的安全運營，而純水具有良好的阻燃性，可防止液壓機械傳動控制系統(tǒng)液壓油泄漏引發(fā)的安全問題。與礦物型的液壓油相比，純水的壓縮系數(shù)較低，使得純水的壓縮損失相對較少。同時常規(guī)液壓機械傳動控制系統(tǒng)的液壓油泄漏問題，會對水體和土壤造成嚴重的污染，這也制約著冶金、煤礦等行業(yè)綠色化、可持續(xù)化發(fā)展，而采用純水液壓機械傳動控制系統(tǒng)，其可造成的環(huán)境污染程度較低。
目前純水液壓機械傳動控制系統(tǒng)已在一些行業(yè)得到實際應用，該系統(tǒng)污染小、成本低等特點符合我國相關(guān)行業(yè)環(huán)境保護要求，其也是常規(guī)液壓機械傳動控制系統(tǒng)的代替技術(shù)，因此純水液壓機械傳動控制系統(tǒng)作為機械制造業(yè)領(lǐng)域中的熱點研究對象，該系統(tǒng)的研究開發(fā)以及實際應用前景廣闊。
三、液壓機械傳動控制系統(tǒng)實際應用存在的問題
液壓機械傳動控制系統(tǒng)采用的技術(shù)成熟度的不斷提高，也促使著該系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域得到廣泛的應用，尤其是在機械設(shè)計制造領(lǐng)域，其不僅可以降低人工勞動強度，同時也可有效控制相應的企業(yè)運行成本。但是當前系統(tǒng)的實際應用還存在一些問題，其中較為突出的問題是當前我國液壓機械傳動控制系統(tǒng)使用的各種元件基本需從國外進口，如動力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件等。
與發(fā)達國際相比，我國制造的元件在強度和精度方面均較為落后，而系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)需要這些元件的相互協(xié)作才能完成相關(guān)工作，因此這些元件的質(zhì)量嚴重影響著整個液壓機械傳動控制系統(tǒng)的完善性和功能性。如這些元件的質(zhì)量達不到相關(guān)要求，可能造成系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定和低功能性。因此為了實現(xiàn)液壓機械傳動控制系統(tǒng)在各領(lǐng)域的大規(guī)模應用，需要對液壓機械傳動控制系統(tǒng)的各種元件實現(xiàn)國產(chǎn)化，并通過國外技術(shù)引進和自主創(chuàng)新，保證相關(guān)元件的強度和精度達到系統(tǒng)要求，有效提升相關(guān)元件的功能性和適應性，優(yōu)化和改善液壓機械運動控制技術(shù)，實現(xiàn)液壓機械運動控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，從而帶動機械設(shè)計制造領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域的深入發(fā)展。
四、結(jié)語
通過本文對液壓機械傳動控制系統(tǒng)優(yōu)缺點的闡述，以及該系統(tǒng)的實際應用情況和存在的問題的分析來看。液壓機械傳動控制系統(tǒng)作為一種新型的液壓傳動技術(shù)，其可有效的提高機械的工作效率和能源利用率，保證機械工作質(zhì)量以及實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的有效提升。目前該系統(tǒng)已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應用，但是應用過程中仍存在一些問題，隨著液壓傳動技術(shù)的不斷完善以及這些問題的及時處理，液壓機械傳動控制系統(tǒng)應用前景將會更加廣闊。
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