1、機械可靠性設計作業采煤機牽引部液壓系統的故障樹分析 雙擊查看論文.pdf班級:姓名:學號:日期:一、簡介:經過我們小組的討論,大家一致認為故障樹分析法對于安全系統工程的重要性,它采用邏輯的方法,形象地進行危險的分析工作,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,即可以做定性分析,又可以做定量分析,可以對系統工程研究中安全問題進行系統性、準確性和預測性分析和研究,它是安全系統工程的主要分析方法之一。為此,我們確定了對機械可靠性設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,進行系統的學習,并從網站上每人選取了一篇關于液壓系統的故障樹分析論文采煤機牽引部液壓

2、系統的故障樹分析(作者:雷宏、梁為、楊錫軍,依照課本進行研讀和學習,并找出每篇論文中于本章節課本中對應的20個知識點,進行了有針對性的學習,現將本次學習要點及其在書中對應的位置進行如下列寫。二、20個知識點及其在課本中對應的位置參考課本:機械可靠性設計主編:劉混舉北京:科學出版社,20121、故障樹分析(Fault Tree Analysis,FTAP114(5.1.2它是由美國貝爾電報公司的電話實驗室于1962年開發的,它采用邏輯的方法,形象地進行危險的分析工作,特點是直觀、明了,思路清晰,邏輯性強,可以做定性分析,也可以做定量分析。體現了以系統工程方法研究安全問題的系統性、準確性和預測性,

3、它是安全系統工程的主要分析方法之一。2、故障模式P122(5.2.2在國軍標GJB451A-2005可靠性維修性保障性術語中,故障模式的定義是:故障的表現形式。更確切地說,故障模式一般是對產品所發生的、能被觀察或測量到的故障現象的規范描述。在分析產品故障時,一般是從產品故障的現象入手,通過故障現象(故障模式找出原因和故障機理。對機械產品而言,故障模式的識別是進行故障分析的基礎之一。故障模式不僅是故障原因分析的依據,也是產品研制過程中進行可靠性設計的基礎。如在產品設計中,要對組成系統的各部、組件潛在的各種故障模式對系統功能的影響及產生后果的嚴重程度進行故障模式、影響及危害性分析,以確定各故障模式

4、的嚴酷度等級和危害度,提出可能采取的預防改進措施。因此將故障的現象用規范的詞句進行描述是故障分析工作中不可缺少的基礎工作。3、故障樹的建立步驟P137(5.3.2(1熟悉系統:要詳細了解系統狀態及各種參數,繪出工藝流程圖或布置圖。(2調查事故:收集事故案例,進行事故統計,設想給定系統可能發生的事故。(3確定頂上事件:要分析的對象即為頂上事件。對所調查的事故進行全面分析,從中找出后果嚴重且較易發生的事故作為頂上事件。(4確定目標值:根據經驗教訓和事故案例,經統計分析后,求解事故發生的概率(頻率,以此作為要控制的事故目標值。(5調查原因事件:調查與事故有關的所有原因事件和各種因素。(6畫出故障樹(

5、7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,按其邏輯關系,畫出故障樹。(7分析:按故障樹結構進行簡化,確定各基本事件的結構重要度。(8事故發生概率:確定所有事故發生概率,標在故障樹上,并進而求出頂上事件(事故的發生概率。(9比較:比較分可維修系統和不可維修系統進行討論,前者要進行對比,后者求出頂上事件發生概率即可。(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,如果故障樹規模很大,可借助計算機進行。目前我國故障樹分析一般都考慮到第7步進行定性分析為止,也能取得較好效果。4、假設P142(5.3.4-1在研究一個由N個底事件構成的故障樹,進行故障樹定量計算時,首

6、先要確定各底事件的失效模式和它的失效分布參數或失效概率值。其次要進行以下兩點假設:(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,即不發生或發生。也就是說,元部件和系統都是只有正常或失效兩種狀態。5、故障樹P136-4它是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關系圖,它用事件符號、邏輯門符號和轉移符號描述系統中各種事件之間的因果關系。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"。(1二狀態故障樹(2-state fault tree:該故障樹的底事件描述一種狀態,而其對立事件也只描述一種狀態。(2多狀態故障樹(multista

7、te fault tree:該故障樹的底事件描述一種狀態,而其對立事件包含兩種或兩種以上互不相容的狀態,并且在故障樹中出現上述兩種或兩種以上狀態事件。(3規范化故障樹(normalized fault tree:將畫好的故障樹中各種特殊事件于特殊門進行轉換或刪減,變成僅含有底事件、結果事件以及“與”、“或”、“非”三種邏輯門的故障樹,即為規范故障樹。(4正規故障樹(regular fault tree:僅含故障事件以及與門、或門的故障樹。(5非正規故障樹(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:將二狀態故障樹中

8、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,并將底事件于結果事件換為相應的對立事件,即可得到。6、頂事件P115(5.1.2頂事件就是所要分析的事故,即故障樹分析的目標和關心的結果,位于故障樹的頂端。選擇頂事件,一定要在詳細占有系統情況、有關事故的發生情況和發生可能、以及事故的嚴重程度和事故發生概率等資料的情況下進行,而且事先要仔細尋找造成事故的直接原因和間接原因。然后,根據事故的嚴重程度和發生概率確定要分析的頂事件,將其扼要地填寫在矩形框內。頂事件也可以是在運輸生產中已經發生過的事故。如車輛追尾、

9、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,防止事故再次發生。7、中間事件P115(5.1.2即位于頂事件和底事件之間的中間結果。8、底事件P134(5.3.1-1底事件是故障樹分析中僅導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無需探明其發生原因的底事件。例如基本的零部件失效、認為因素或環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進一步探明其原因,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） 其目的在于尋找導致頂

10、事件發生的原因和原因的組合，識別導致頂事件發生的所有故障模 式，它可以幫助判明潛在的故障，以便改進設計；可以用于指導故診斷，改進運營和維修方案。 10、最小割集：P139（5.3.3-1） 最小割集是導致正規故障樹頂事件發生的數目不可再少的底事件的集合。它表示引起故障 樹頂事件發生的一種故障模式。 11、故障模式P122（5.2.2） 即故障的表現形式。更確切地說，故障模式一般是對產品所發生的、能被觀察或測量到的 故障現象的規范描述。 12、求最小割集：P140（5.3.3-2） 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

11、P141-2） 其原則是：對每個結果事件，若下面是或門，則將此結果事件表示 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，由下向上逐級進行。對每個結果事件重復上 述的原則，直到所有結 果事件均被處理。將所得表達式逐次代入，按照 布爾運算的規則，將頂事件表示成底事件積之 和的最簡式，其中每一相 對應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系。與門（AND gate ）、或門（OR gate）、 非門（NOT ga

12、te）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） 主要任務是計算系統頂事件發生的概率，即故障樹的數學描述。 定量分析包括下列三個方面的內容： (1）當事故發生概率超過預定的目標值時，要研究降低事故發生概率的所有可能途徑，可 從最小割集著手，從中選出最佳方案。 (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，從而對需要治理的原因事件按臨界重要度系數 大小進行排隊，或編出安全檢查表，以求加強人為控制。 16、頂事件發生概率P142（5.3.

13、4-1） 頂事件發生概率是評價系統可靠性的重要指標，通常底事件 X 的發 生概率 q<01，因此， 可將最小割集看作獨立事件，可公式進行計算頂 事件發生概率。 17、底事件（基本事件及未探明事件）的重要度P145-2 實踐證明，系統中各原件并不是同等重要的，一般認為一個元部件 或最小割集對頂事件發 生所作的貢獻稱為重要度，它是系統的結構、零 部件的失效分布及時間的函數。 按照底事件或最小割集對頂事件發生的重要性來排隊，對改進系統 設計是十分有用的。由 于設計的對象不同、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； （

14、3）、底事件的結構重要度 18、底事件的概率重要度 Ip(iP145-2.2 底事件的結構重要度從故障樹結構角度反映了各底事件在故障樹中 的重要程度。 它與底事 件發生概率的大小無關，完全由故障樹的結構所 決定，僅取決于第 i 個底事件在系統故障樹結 構中所處的位置。理論上 已經證明：當所有底事件發生的概率都取 0.5 時，底事件的概率重要 度 等于底事件的結構重要度。 19、關鍵重要度P147 它是從敏感度和自身發生概率的雙重角度衡量各基本事件重要度的標準。其值越大表明事 件 Xj 觸發系統故障的可能性就越大。因此，一旦頂事件發生，首先應懷疑的是關鍵重要度大的 基本事件，于是，按關鍵重要度大

15、小順序列出系統基本事件診斷檢查的順序來指導運行和維修。 20、故障分析P122(5.2.2 其的目的是采取措施、糾正故障，因此在進行故障分析時，需要在調查、了解產品發生故 障現場所記錄的系統或分系統故障模式的基礎上，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，并找出故障產生的機理。 三、學習總結： 通過此次前所未有的、富有新意的學習形式，激發了我對知識的渴望，從拿到一篇專業論 文時的茫然，到經過反復也讀課本中的知識點后，在對應論文中的內容進行學習，這一反復學 習的過程，加深了我對故障樹分析的理解，此次學習中的仔細研讀使得學到了之前學習中沒有 注意到的知識，使我對故障樹的建

16、立以及故障樹分析的定性分析和定量分析有了進一步的理解 和認識，同樣也深刻的意識到研究方法的重要性，以及科學嚴謹的態度對于科研工作或是個人 學習發展的重要性。 舉個最簡單的例子，在此次學習中，我所選取的論文中，使用了大量的“基本事件”而不 是“底事件”。剛開始，我想當然的以為此處的“基本事件”和書本中的“底事件”是等價的， 因為，論文中在建立故障樹使用了:頂事件、中間事件、基本事件。在后來對課本仔細研讀的過 程中，我才發現底事件包含基本事件和未探明事件。而在實踐研究分析中，對于未探明事件對 頂事件的影響不做過多討論，而主要分析基本事件對于頂事件的影響。即考慮主要因素忽略次 要因素，在實際研究中很多的因素我們無法得知，而即便花費很多的人力物力找到這些因素， 也無濟于事，因此