采煤機(jī)牽引部液壓系統(tǒng)的故障樹分析

1、機(jī)械可靠性設(shè)計作業(yè)采煤機(jī)牽引部液壓系統(tǒng)的故障樹分析雙擊查看論文 .pdf班級：姓名：學(xué)號：日期：、簡介：經(jīng)過我們小組的討論，大家一致認(rèn)為故障樹分析法對于安全系統(tǒng)工程的重要性，它 采用邏 輯的方法，形象地進(jìn)行危險的分析工作，可以使人們直觀、明了的看到底事件對于頂事件的影 響情況，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，即可以做定性分析，又可以做定量分析，可以對系統(tǒng)工程研究 中安全問題進(jìn)行系統(tǒng)性、 準(zhǔn)確性和預(yù)測性分析和研究， 它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一。 為此，我們確定了對機(jī)械可靠性設(shè)計課本中的第五章故障模式影響及危害性分析于故 障樹分析，進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，并從網(wǎng)站上每人選取了一篇關(guān)于液壓系統(tǒng)的故障樹分析論文

2、采煤機(jī)牽引部液壓系統(tǒng)的故障樹分析（作者：雷宏、梁為、楊錫軍），依照課本進(jìn)行研讀 和學(xué)習(xí)， 并找出每篇論文中于本章節(jié)課本中對應(yīng)的 20 個知識點， 進(jìn)行了有針對性的學(xué)習(xí)， 現(xiàn)將 本次學(xué)習(xí)要點及其在書中對應(yīng)的位置進(jìn)行如下列寫。二、 20 個知識點及其在課本中對應(yīng)的位置參考課本：機(jī)械可靠性設(shè)計 主編：劉混舉 北京：科學(xué)出版社， 20121、故障樹分析 （Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA） 它是由美國貝爾電報公司的電話實驗室于 1962 年開發(fā)的， 它采用邏輯的方法， 形象地進(jìn)行 危險的分析工作，特點是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，可以做定性分析，也可以做定量 分析。體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方

3、法研究安全問題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性，它是安全系統(tǒng)工程的 主要分析方法之一。2、故障模式 P122（）在國軍標(biāo) GJB451A-2005可靠性維修性保障性術(shù)語中，故障模式的定義是：故障的表現(xiàn) 形式。更確切地說，故障模式一般是對產(chǎn)品所發(fā)生的、能被觀察或測量到的故障現(xiàn)象的規(guī)范描 述。在分析產(chǎn)品故障時，一般是從產(chǎn)品故障的現(xiàn)象入手，通過故障現(xiàn)象（故障模式）找出原因 和故障機(jī)理。對機(jī)械產(chǎn)品而言，故障模式的識別是進(jìn)行故障分析的基礎(chǔ)之一。故障模式不僅是故障原因分析的依據(jù)，也是產(chǎn)品研制過程中進(jìn)行可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)。如在 產(chǎn)品設(shè)計中，要對組成系統(tǒng)的各部、組件潛在的各種故障模式對系統(tǒng)功能的影響及產(chǎn)生后果的 嚴(yán)重程

4、度進(jìn)行故障模式、影響及危害性分析，以確定各故障模式的嚴(yán)酷度等級和危害度，提出 可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施。因此將故障的現(xiàn)象用規(guī)范的詞句進(jìn)行描述是故障分析工作中不可缺 少的基礎(chǔ)工作。3、故障樹的建立步驟P137（ 5.3.2 ）(1) 熟悉系統(tǒng)： 要詳細(xì)了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。(2) 調(diào)查事故： 收集事故案例，進(jìn)行事故統(tǒng)計，設(shè)想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。(3) 確定頂上事件： 要分析的對象即為頂上事件。對所調(diào)查的事故進(jìn)行全面分析，從中找出后果嚴(yán)重且較易發(fā) 生的事故作為頂上事件。(4) 確定目標(biāo)值： 根據(jù)經(jīng)驗教訓(xùn)和事故案例，經(jīng)統(tǒng)計分析后，求解事故發(fā)生的概率(頻率 ) ，以此作為要

5、控制的事故目標(biāo)值。(5) 調(diào)查原因事件： 調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素。從頂上事件起，逐級找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其邏輯關(guān)系，畫出故障樹。(7) 分析： 按故障樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。(8) 事故發(fā)生概率： 確定所有事故發(fā)生概率，標(biāo)在故障樹上，并進(jìn)而求出頂上事件(事故) 的發(fā)生概率。(9) 比較： 比較分可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)進(jìn)行討論，前者要進(jìn)行對比，后者求出頂上事件發(fā)生概 率即可。(10) 分析：原則上是上述 10個步驟， 在分析時可視具體問題靈活掌握， 如果故障樹規(guī)模很大，可借助 計算機(jī)進(jìn)行。 目前我國故障樹分析一般都考慮到第7 步進(jìn)行定性

6、分析為止， 也能取得較好效果。4、假設(shè) P142(-1 )在研究一個由 N個底事件構(gòu)成的故障樹，進(jìn)行故障樹定量計算時，首先要確定各底事件的 失效模式和它的失效分布參數(shù)或失效概率值。其次要進(jìn)行以下兩點假設(shè)：(1) 、底事件之間相互獨立；( 2 )、底事件和頂事件都只考慮兩種狀態(tài)，即不發(fā)生或發(fā)生。也就是說，元部件和系統(tǒng)都 是只有正常或失效兩種狀態(tài)。5、故障樹 P136-4 它是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系 統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。邏輯門的輸入事件是輸出事的" 因" ，邏輯門的輸出事件是輸入事件的 " 果" 。

7、( 1)二狀態(tài)故障樹( 2-state fault tree )：該故障樹的底事件描述一種狀態(tài)，而其對立 事件也只描述一種狀態(tài)。( 2)多狀態(tài)故障樹 (multistate fault tree)：該故障樹的底事件描述一種狀態(tài)，而其對立事件包含兩種或兩種以上互不相容的狀態(tài)，并且在故障樹中出現(xiàn)上述兩種或兩種以上狀態(tài)事 件。( 3)規(guī)范化故障樹 (normalized fault tree): 將畫好的故障樹中各種特殊事件于特殊門進(jìn) 行轉(zhuǎn)換或刪減，變成僅含有底事件、結(jié)果事件以及“與”、“或”、“非”三種邏輯門的故障 樹，即為規(guī)范故障樹。( 4)正規(guī)故障樹 (regular fault tree)：

8、僅含故障事件以及與門、或門的故障樹。( 5)非正規(guī)故障樹 (non-regular fault tree):含有成功事件或者非門的故障樹。(6) 對偶故障樹 (dual fault tree) ：將二狀態(tài)故障樹中的與門換為或門，或門換為與門， 而其余不變，即可得到。( 7)成功樹( success tree )：除將二狀態(tài)故障樹中的與門換為或門，或門換為與門外， 并將底事件于結(jié)果事件換為相應(yīng)的對立事件，即可得到。6、頂事件 P115( ) 頂事件就是所要分析的事故，即故障樹分析的目標(biāo)和關(guān)心的結(jié)果，位于故障樹的頂端。 選擇頂事件，一定要在詳細(xì)占有系統(tǒng)情況、有關(guān)事故的發(fā)生情況和發(fā)生可能、以及事故的

9、 嚴(yán)重程度和事故發(fā)生概率等資料的情況下進(jìn)行，而且事先要仔細(xì)尋找造成事故的直接原因和間 接原因。然后，根據(jù)事故的嚴(yán)重程度和發(fā)生概率確定要分析的頂事件，將其扼要地填寫在矩形 框內(nèi)。頂事件也可以是在運(yùn)輸生產(chǎn)中已經(jīng)發(fā)生過的事故。如車輛追尾、道口火車與汽車相撞事故 等事故。通過編制事故樹，找出事故原因，制定具體措施，防止事故再次發(fā)生。7、中間事件 P115()即位于頂事件和底事件之間的中間結(jié)果。8、底事件 P134(-1 ) 底事件是故障樹分析中僅導(dǎo)致其他事件的原因事件， 位于故障樹的 底端， 它總是某個邏輯 門的輸入事件而不是輸出事件。又可以分為 :(1) 基本事件 : 基本事件是在特定的故障樹分析中

10、無需探明其發(fā)生原因的底事件。 例如基本的零部件失 效、認(rèn)為因素或環(huán)境因素等均屬基本事件。(2) 未探明事件 : 未探明事件是原則上應(yīng)進(jìn)一步探明其原因，但暫時不必或者暫時不 能探明其原因的底事 件。9、故障樹的定性分析P139（ 5.3.3 ）其目的在于尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因和原因的組合，識別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模 式，它可以幫助判明潛在的故障，以便改進(jìn)設(shè)計；可以用于指導(dǎo)故診斷，改進(jìn)運(yùn)營和維修方案。10、最小割集： P139( ) 最小割集是導(dǎo)致正規(guī)故障樹頂事件發(fā)生的數(shù)目不可再少的底事件的集合。它表示引起故障 樹頂事件發(fā)生的一種故障模式。11、故障模式 P122() 即故障的表現(xiàn)形式。更確

11、切地說，故障模式一般是對產(chǎn)品所發(fā)生的、能被觀察或測量到的 故障現(xiàn)象的規(guī)范描述。12、求最小割集： P140(-2 ) 其方法有兩種： 1. 上行法； 2. 下行法。 故障樹的定性分析就是用上行法或下行法求故障樹的所有最下割集。13、上行法 P141-2 )其原則是：對每個結(jié)果事件， 若下面是或門， 則將此結(jié)果事件表示 為該或門下的割輸入事 件的布爾和(事件并) ；若下面是與門， 則將此 事件結(jié)果表示為該與門的輸入事件的布爾積 (事 件交)。步驟：從底事件開始，由下向上逐級進(jìn)行。對每個結(jié)果事件重復(fù)上 述的原則，直到所有結(jié) 果事件均被處理。 將所得表達(dá)式逐次代入， 按照 布爾運(yùn)算的規(guī)則，將頂事件表

12、示成底事件積之 和的最簡式，其中每一相 對應(yīng)于故障樹的一個最小割集，從而得到故障樹的所有最小割集。14、邏輯門 P135-2在故障樹分析中邏輯門之描述事件間的因果關(guān)系。與門(ANDg ate )、或門( ORg ate )、非門( NOT gate )是三個基本門，其他的邏輯門為特殊門。特殊門包括： 1.順序與門； 2.表決門； 3.異或門； 4.禁門。15、故障樹定量分析P142( 5.3.4-1 )主要任務(wù)是計算系統(tǒng)頂事件發(fā)生的概率，即故障樹的數(shù)學(xué)描述。 定量分析包括下列三個方面的內(nèi)容：(1 )當(dāng)事故發(fā)生概率超過預(yù)定的目標(biāo)值時，要研究降低事故發(fā)生概率的所有可能途徑，可 從最小割集著手，從中

13、選出最佳方案。(2 )利用最小割集，找出根除事故的可能性，從中選出最佳方案。(3 )求各基本原因事件的臨界重要度系數(shù)，從而對需要治理的原因事件按臨界重要度系數(shù) 大小進(jìn)行排隊，或編出安全檢查表，以求加強(qiáng)人為控制。16、頂事件發(fā)生概率 P142( )頂事件發(fā)生概率是評價系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)，通常底事件X 的發(fā) 生概率 q<01，因此，可將最小割集看作獨立事件，可公式進(jìn)行計算頂 事件發(fā)生概率。17、底事件(基本事件及未探明事件)的重要度P145-2實踐證明， 系統(tǒng)中各原件并不是同等重要的， 一般認(rèn)為一個元部件 或最小割集對頂事件發(fā) 生所作的貢獻(xiàn)稱為重要度，它是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、零 部件的失效分布及時

14、間的函數(shù)。按照底事件或最小割集對頂事件發(fā)生的重要性來排隊， 對改進(jìn)系統(tǒng) 設(shè)計是十分有用的。 由 于設(shè)計的對象不同、要求不同，因此重要度也有 不同的含義，一般常用的有：(1)、底事件的概率重要度；(2)、底事件的相對概率重要度；(3) 、底事件的結(jié)構(gòu)重要度18、底事件的概率重要度 Ip(i) P145-2.2)底事件的結(jié)構(gòu)重要度從故障樹結(jié)構(gòu)角度反映了各底事件在故障樹中 的重要程度。 它與底事 件發(fā)生概率的大小無關(guān)， 完全由故障樹的結(jié)構(gòu)所 決定， 僅取決于第 i 個底事件在系統(tǒng)故障樹結(jié) 構(gòu)中所處的位置。 理論上 已經(jīng)證明：當(dāng)所有底事件發(fā)生的概率都取 0.5 時， 底事件的概率重要 度 等于底事件的

15、結(jié)構(gòu)重要度。19、關(guān)鍵重要度P147它是從敏感度和自身發(fā)生概率的雙重角度衡量各基本事件重要度的標(biāo)準(zhǔn)。其值越大表明事件 Xj 觸發(fā)系統(tǒng)故障的可能性就越大。因此，一旦頂事件發(fā)生，首先應(yīng)懷疑的是關(guān)鍵重要度大的 基本事件， 于是， 按關(guān)鍵重要度大小順序列出系統(tǒng)基本事件診斷檢查的順序來指導(dǎo)運(yùn)行和維修。20、故障分析 其的目的是采取措施、糾正故障，因此在進(jìn)行故障分析時，需要在調(diào)查、了解產(chǎn)品發(fā)生故障現(xiàn)場所記錄的系統(tǒng)或分系統(tǒng)故障模式的基礎(chǔ)上，通過分析、試驗逐步追查到組件、部件或零 件級(如曲軸)的故障模式，并找出故障產(chǎn)生的機(jī)理。三、學(xué)習(xí)總結(jié)： 通過此次前所未有的、富有新意的學(xué)習(xí)形式，激發(fā)了我對知識的渴望，從拿到一篇專業(yè)論 文時的茫然，到經(jīng)過反復(fù)也讀課本中的知識點后，在對應(yīng)論文中的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，這一反復(fù)學(xué) 習(xí)的過程，加深了我對故障樹分析的理解，此次學(xué)習(xí)中的仔細(xì)研讀使得學(xué)到了之前學(xué)習(xí)中沒有 注意到的知識，使我對故障樹的建立以及故障樹分析的定性分析和定量分析有了進(jìn)一步的理解 和認(rèn)識，同樣也深刻的意識到研究方法的重要性，以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對于科研工作或是個人 學(xué)習(xí)發(fā)展的重要性。舉個最簡單的例子，在此次學(xué)習(xí)中，我所選取的論文中，使用了大量的“基