履帶車輛變速箱的T-S模糊故障樹可靠性分析

1、 履帶車輛變速箱的T-S模糊故障樹可靠性分析 王藝華Summary：針對(duì)履帶車輛變速箱的故障原因等存在較難獲得大量數(shù)據(jù)的問題，提出了基于T-S模糊故障樹分析方法，對(duì)變速箱構(gòu)建T-S模糊故障樹，分析過程中采取底事件的模糊效率替代為其故障概率的方法，再將其故障程度用模糊數(shù)來表示，對(duì)變速箱關(guān)重件T-S模糊故障樹進(jìn)行實(shí)例分析，計(jì)算并分析變速箱T-S模糊故障樹，對(duì)底事件進(jìn)行重要度分析，并給出故障排查意見。Key：T-S模糊故障樹;履帶車輛變速箱;重要度分析0 引言故障樹分析（FTA）是一種可靠性分析方法。它是系統(tǒng)可靠性分析、預(yù)測(cè)的最簡(jiǎn)單工具之一。傳統(tǒng)故障樹也存在不足1：故障樹分析需要大量故障數(shù)據(jù)作為支撐

2、;描述事件基于布爾運(yùn)算和概率運(yùn)算，主要考慮為二態(tài)系統(tǒng)。針對(duì)上述問題，文獻(xiàn)2等首次提出模糊理論應(yīng)用在FTA中，解決了FTA中基本事件故障率模糊等不確定性問題。文獻(xiàn)3-4將T-S模糊故障樹不斷拓展，研究不同狀況下的模糊失效可能性，以此分析影響整體系統(tǒng)的問題。履帶車輛變速箱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并具有一定的層次性，底事件的發(fā)生概率及關(guān)系存在不確定性問題。T-S模糊理論可以改善傳統(tǒng)故障樹的不足，展現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)可靠性分析的優(yōu)勢(shì)，本文將模糊理論與故障樹結(jié)合對(duì)履帶車輛變速箱進(jìn)行分析。1 T-S模糊故障樹基本理論1.1 模糊概念T-S模糊故障樹在定量分析時(shí)，可以彌補(bǔ)故障數(shù)據(jù)隨機(jī)性及不確定性的問題。在模糊數(shù)支撐集的中心用F0

3、表示，左右模糊區(qū)用m1和m2表示，左右支撐半徑用s1和s2表示，描述模糊數(shù)F0的梯形隸屬函數(shù)F，如下式（1）。1.2 T-S模糊門FTA算法根據(jù)T-S模型算法，在底事件的可能性已知情況下推算出頂事件可能性，若給出底事件的故障程度信息也可計(jì)算頂事件出現(xiàn)故障程度的模糊可能性。3 實(shí)例驗(yàn)證本文以履帶車輛變速箱為分析對(duì)象，它由傳動(dòng)齒輪、撥叉、軸承、同步器等關(guān)重件構(gòu)成。建立變速箱的T-S模糊故障樹，y3表示變速箱非正常工作;中間事件y1、y2表示同步器、傳動(dòng)齒輪;底事件x1x6表示同步器銷子、接合套、主動(dòng)齒輪、被動(dòng)齒輪、撥叉、軸承，如圖1所示。3.1 T-S門故障樹分析T-S門模糊數(shù)中，若x2x6，y1

4、，y2，y3有三種故障狀態(tài)，為（0，0.5，1）;若x1故障程度為（0，1）。其中0表示無故障;0.5表示輕微故障;1表示嚴(yán)重故障。依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和專家故障排除經(jīng)驗(yàn)可得3個(gè)T-S門規(guī)則，列舉規(guī)則1，如表1所示。3.1.1 變速箱的故障概率分析由某維修廠得到變速箱關(guān)重件的故障事件為x1x6表示事件故障程度為1的故障概率分別為：2.4710-4、5.1010-4、3.3410-4、4.1910-4、2.9510-4、3.8010-4，假設(shè)上述事件在故障程度為1和0.5時(shí)，故障概率相同，結(jié)合上述規(guī)則，可得：3.1.2 各事件的模糊可能性3.2 T-S模糊故障樹重要度分析根據(jù)變速箱其他各部件故障程度的模

5、糊可能性，再結(jié)合式（4）-式（7），可計(jì)算出變速箱的T-S概率重要度和T-S關(guān)鍵重要度，見表2和表3。由表3可知，以T-S關(guān)鍵重要度作為故障排查依據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)處于嚴(yán)重故障時(shí)，可按照下列次序排查故障：x2、x4、x3、x1、x6、x5對(duì)履帶車輛的維修和故障排除能起到一定指導(dǎo)意見，其中結(jié)合盤管關(guān)鍵度最大，優(yōu)先檢測(cè)。4 結(jié)論將T-S模糊故障樹應(yīng)用到履帶車輛變速箱，可分析其故障程度和多個(gè)故障同時(shí)出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的影響，很好地處理了故障的不確定性。通過對(duì)故障樹進(jìn)行T-S重要度分析，得出底事件的重要度及其底事件重要度排序，給出了故障排查意見。該方法可應(yīng)用到履帶車輛傳動(dòng)系統(tǒng)及其它系統(tǒng)領(lǐng)域，具有較大的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。R

6、eference：1李興運(yùn)，齊金平.基于T-S模糊故障樹的受電弓系統(tǒng)可靠性分析J.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2018（01）：33-38.2Tanaka， Fault-Tree Analysis by Fuzzy ProbabilityJ. IEEE Transactions on Reliability， 1983， 32（5）：453-457.3陳樂，王賢琳，李衛(wèi)飛，王愷，劉凱樂.基于T-S模糊故障樹的刀架系統(tǒng)可靠性分析J.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2019（02）：143-146.4Qing Zhao，Lijun Li，Reliability Research of Concrete Pump Main Oil Hydraulic System Based on T-S Fuzzy Fault TreeJ. Advances in Computer Science Research，2017.內(nèi)燃機(jī)與配件2021年4期內(nèi)燃機(jī)與配件的其它文章天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比控