故障樹(shù)分析法在工程機(jī)械維修中的應(yīng)用

1、故障樹(shù)分析法在工程機(jī)械維修中的應(yīng)用當(dāng)前， 工程機(jī)械得到了廣泛的應(yīng)用， 作為大型項(xiàng)目施工的工具和設(shè)備，其在我國(guó)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(duì)于施工質(zhì)量和施工進(jìn)度造成影響， 基于此，對(duì)發(fā)生故障的工程機(jī)械進(jìn)行及時(shí)維修很重要， 針對(duì)此， 基于工程機(jī)械維修可靠性方面的考慮， 本文探討了故障樹(shù)分析法在工程機(jī)械維修中的應(yīng)用。1 故障樹(shù)分析法及其特點(diǎn)、流程FTA即故障樹(shù)分析法，最早由美國(guó)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(gè)因素，將其對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)畫(huà)出來(lái)， 繼而對(duì)系統(tǒng)失效原因及組合方式進(jìn)行確定， 得出其具體的發(fā)生概率，在此

2、基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)故障概率計(jì)算出來(lái)，實(shí)施針對(duì)性糾正， 促使對(duì)應(yīng)機(jī)械系統(tǒng)的可靠性得以提高， 即為故障樹(shù)分析法 1 。從其特點(diǎn)看來(lái)，主要表現(xiàn)為以下方面2 ：對(duì)單因素和多因素故障都可分析， 且可對(duì)故障實(shí)施定量、 抑或是定性分析；從整體各系統(tǒng)到零件，從大系統(tǒng)到小系統(tǒng)，都可進(jìn)行分析;可借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)， 因?yàn)槭腔谶壿嬮T(mén)構(gòu)成的邏輯圖， 具備了診斷高效、簡(jiǎn)單直觀及、易更新知識(shí)庫(kù)的特點(diǎn)。就其運(yùn)用的流程來(lái)看， 首要的是對(duì)邊界條件初始條件的定義， 在此基礎(chǔ)上，對(duì)頂事件進(jìn)行定義，并結(jié)合此進(jìn)行故障樹(shù)構(gòu)建，完善后，即可實(shí)施針對(duì)性的定性分析， 最終的步驟是輸出診斷結(jié)果， 結(jié)合此實(shí)施對(duì)應(yīng)維修等。2 故障樹(shù)基本事件和符號(hào)、定性分

3、析基本事件及對(duì)應(yīng)意義，見(jiàn)表1 。對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)基本符號(hào)及意義方面，見(jiàn)表2。3 定性分析綜合看來(lái)， 當(dāng)同時(shí)發(fā)生幾個(gè)底事件的前提下， 方能引發(fā)頂事件發(fā)生，對(duì)應(yīng)的，定義這幾個(gè)底事件構(gòu)成的集合為的割集，基于此定義，每個(gè)割集對(duì)應(yīng)的一種故障情況。上述情況外， 存在某一個(gè)割集去掉任意一個(gè)底事件的基礎(chǔ)上， 將不再是割集的情況，需針對(duì)性定義此割集為最小割集?；诖?，可看出系統(tǒng)故障樹(shù)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?；诖?， 尋找系統(tǒng)的全部最小割集， 顯然是故障樹(shù)定性分析的目標(biāo)，借此來(lái)完善工程機(jī)械故障診斷3 。與割集和最小割集相反， 還可進(jìn)行路集和最小路集的定義。 頂事件會(huì)因?yàn)閹讉€(gè)底事件集

4、合均不發(fā)生而不發(fā)生， 這樣可設(shè)定多個(gè)底事件的集合即為路集，與上述相似，去掉某路集中一個(gè)底事件，將會(huì)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(shí)的全部可能途徑， 即為其意義，是研究的重點(diǎn)。4 故障樹(shù)分析法的數(shù)學(xué)表達(dá)結(jié)合分析需要， 設(shè) n 個(gè)底事件構(gòu)成一個(gè)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(dāng)事件發(fā)生時(shí)，取值對(duì)應(yīng)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

5、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(gè)割集，從而當(dāng)無(wú)法找到一個(gè)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(jìn)行頂事件狀態(tài)變量y 值取值：對(duì)于工程機(jī)械故障診斷而言， 尋找系統(tǒng)的全部最小割集顯然是實(shí)施定性分析的目標(biāo)， 所以筆者只討論了和說(shuō)明了割集和最小割集的數(shù)學(xué)表達(dá)。5 實(shí)例應(yīng)用分析新時(shí)期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中， 作為現(xiàn)代工程機(jī)械的重要?jiǎng)恿?lái)源， 柴 油機(jī)運(yùn)用范圍較廣， 占據(jù)著工程機(jī)械維修總量的較大份額， 本文涉及 到的案例為Caterpillar C6.6 ACER槿柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，將對(duì)其工程機(jī)械維 修中運(yùn)用故障樹(shù)分析法進(jìn)行分析。設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)為該柴油機(jī)故障的具體表現(xiàn)， 繼而將頂事件設(shè)立為“發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)” ，這樣，即可建立故障樹(shù)，如圖 1 所示。結(jié)合上圖可得，共有17 個(gè)頂事件對(duì)應(yīng)的底事件。依次是X17，基于此，結(jié)合故障樹(shù)邏輯關(guān)系，我們可得出共有16 個(gè)最小割集，依次為：可根據(jù)故障樹(shù)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(yǔ)綜上所述，在工程機(jī)械的維修方面，借助于故障樹(shù)分析法，可以