摆线轮磨齿机可靠性建模及分析

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自摆线轮磨齿机问世以来,一直被定位在中高端设备行列,其是磨削加工齿轮的重要设备。目前我国虽在摆线轮磨齿机以及齿轮加工领域取得突破,但仍存在核心技术竞争能力不足、难以走向世界舞台的局面,主要原因是我国生产的摆线轮磨齿机的可靠性水平不足与世界先进水平竞争。因此研究摆线轮磨齿机的可靠性对于我国制造业发展具有深远的意义。本文通过归纳国内外可靠性的研究方法,围绕摆线轮磨齿机的可靠性建模及故障分析等方面进行研究,全文的研究内容有:(1)先通过介绍可靠性的基本理论、可靠性评价指标、可靠性基本模型以及模型检验方法,为后文可靠性分析打下理论基础。其次将收集的摆线轮磨齿机现场故障数据与主机厂的历史故障数据混合,使用基于自助法—贝叶斯(Bootstrap-Bayes)理论对其建模分析,通过自助法确定先验分布,并计算出尺度参数β和形状参数η的分布区间,再通过Win BUGS编译,求出尺度参数β和形状参数η的平均值,最后计算出摆线轮磨齿机的平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure,MTBF)。(2)建立基于改进Bootstrap法的故障数据模型,为验证改进方法的可行性,采集了不同类型机床的故障数据,分别使用改进Bootstrap法和经典统计学法对采集数据进行分析,通过对比验证了改进方法可用于小样本数据的可靠性建模分析,再使用改进Bootstrap法对现场采集的摆线轮磨齿机故障数据进行建模求出MTBF,研究Bootstrap-Bayes法与改进Bootstrap可靠性建模的适用性,得知前者的适用性更广,但基于目前摆线轮磨齿机的可靠性水平,使用改进Bootstrap法其过程更为便捷。(3)对摆线轮磨齿机进行故障分析,先提出使用基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)理论对摆线轮磨齿机电主轴进行故障特征提取,并验证了该理论可对磨齿机设备进行故障检测,能及时发现机床故障并对其进行维修,进而提升摆线轮磨齿机可靠性水平;后使用基于故障树—层次分析法(Fault Tree Analysis-Analytic Hierarchy Process,FTA-AHP)对摆线轮磨齿机进行分析,构建摆线轮磨齿机各子系统故障树,并通过建立层次分析模型找出各子系统的关键故障因素,便于维修师傅发现摆线轮磨齿机设备的故障,并采取有效措施进行维修,增加机床的无故障工作时间。
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