基于灰色關聯法分析吊車的機械故障

李 雪

（本溪鋼鐵集團北營公司軋鋼廠吊車運行區，遼寧 本溪117000）

基于灰色關聯法分析吊車的機械故障

李 雪

（本溪鋼鐵集團北營公司軋鋼廠吊車運行區，遼寧 本溪117000）

灰色關聯法是常見用來分析機械故障的方法，它可以判斷出故障的各種模式，吊車的各部件如果發生故障，可以用灰色關聯法來提供一種分析原因的評價方法。將灰色關聯法從理論中應用到實際操作中，機械的故障可以被準確診斷出，分析各組成部分的可靠性，不僅在實際修復吊車的工作中獲益，也可以豐富理論知識，理論與實踐具體結合可以大大提高工作效率。

灰色關聯法；吊車；故障分析

通過灰色關聯法在吊車故障研究中應用，對吊車發生故障的可能性進行預判，一般在機械的故障診斷中要進行故障樹分析，很多種情況可以造成故障樹，在這中間一定有一個最容易發生的概率事件。我們要找到這一模式，利用灰色系統理論來處理一些故障模式的可能性關系。

1 灰色關聯法

關聯度是對于兩個系統間的因素隨時間和不同對象而變化的，涉及關聯性大小的量度。在一個系統的發展中，如果有兩個因素變化趨勢有一致性，那么這二者的關聯程度就比較高，也就是同步變化的程度較高。如果有兩個因素變化趨勢不一致，那么這兩者之間的關聯度就較低。灰色分析法就是分析因素之間的發展趨勢一致與不一致的程度，它是衡量因素之間關聯程度的一種最普遍方法。

灰色系統理論對各個子系統都做了灰色關聯度的分析，旨在用這種方法尋找各系統中存在的關系。灰色關聯度可以對一個系統的發展變化進行量化處理，尤其對分析動態的系統有益。

2 灰色關聯法的計算

2.1 確定兩個數列

一個是表達系統行為特征的參考數列，另一個是影響系統行為的比較數列。參考數列是能夠反映系統的行為特征，是數據數列。比較數列是由影響系統行為因素組成的。

2.2 無量鋼化分析參考數列與比較數列

因為系統中的各個因素有著不同的意義，所以數據的量綱也并不相同，這樣不方便比較，更不容易得到正確的結論。在用灰色分析法進行分析時，我們通常采用無量綱化的方式來處理數據。

2.3 求灰色關聯數

參考數列和比較數列的關聯數ξ。曲線間的集合形狀差別程度就是關聯度，是能夠作為衡量關聯程度的標尺。一個參考數列xo如果有若干比較數列X1，X2，，，，Xn，那么各個比較數列和參考數列在曲線中的點關聯系數ξ就可以根據公式算出來，ρ是分辨系數通常在0-1之間，0.5是比較常見的。

2.4 求關聯度ri

Ri值越接近1，表示相關性越好。因為關聯系數表示的是一個動態系統情況，所以在各個時刻的數值都有所不同，甚至也不止一個，關聯系數是比較數列和參考數列在不同時間，也就是曲線中的各個點的關聯值，信息太過分散，使得整體性的比較會比較困難。所以，求平均值是一個相對來說比較直觀的做法，就是將各個時間的關聯系數集中為一個值。Ri-比較數列xi對參考數列xo的灰關聯度還可以被稱為平均關聯度、序列關聯度和線關聯度。

2.5 排序關聯度

我們通常用關聯度大小次序來描述因素之間的關聯程度。把m個子序列對同一個母序列的關聯度排列起來，按照大小的順序，就組成了關聯序列，表示為{x}，它表示了從母序列的角度來看各個子序列的優劣程度。計算得出研究對象和待識別對象中各個影響因子之間的關聯度，得到關聯度大小的數值，比較數值來判斷識別對象在多大程度上影響的研究對象。

3 識別故障模式

每一個特征向量都表示一種故障的模式，故障診斷就是用待檢模式來處理故障模式的識別。灰色診斷可以用關聯分析法來識別故障模式。如下圖。

圖 為灰色故障模式識別原理圖

4 分析吊車故障

機械產生故障的原因有很多，我們可以用集中不同的特征指標來描述同一種故障，而通常同一種癥狀又是幾種原因共同作用的結果。如吊車大車運行時扭車就有好幾種原因：

其一，駕駛室側車輪組和滑線側車輪組直徑大小不一致。

其二，駕駛室側和滑線側大車聯軸器磨損程度不同。

其三，駕駛室側和滑線側大車減速機磨損程度不同。

其四，駕駛室側和滑線側有一側大車電機故障。

其五，駕駛室側和滑線側甩電阻接觸器故障。

其六，駕駛室側和滑線側有一側電器線路故障。

檢測量和故障特征之間是一種非線性映射，同理，故障特征和故障源之間也同樣如此。故障的不確定性與多樣性以及各部分之間的復雜聯系都使得故障診斷成為難點。

吊車的主要結構是有平臺欄桿，運行機構，大車，小車和電器部件組成。平臺欄桿是有四個方向的欄桿組成，運行機構包括減速器、制動器、聯軸器、傳動器、主動車輪組和從動車輪組構成。大車包括主梁和端梁。小車包括運行結構、副起升和主起升。各個部分的復雜程度不同，技術含量也不同，要綜合考慮個中因素，并得出部分失效的概率數據。一般來說，平臺欄桿的失效概率值為5×10-5。運行機構的失效概率值為1×10-2。大車的失效概率是2×10-4。小車的失效概率是2×10-3。電器部件的失效概率是1×10-2。

5 結語

文章討論了灰色關聯法在分析吊車故障中的應用，故障樹底可以用來判斷各類故障模式可能性的大小。在實際的吊車操作過程中減少不必要的診斷麻煩，從而提升了工作效率。此外，灰色關聯法可以用于分析各類機械裝置的可靠性。

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李雪（1983—），男，滿族，遼寧錦州人，大學本科，工學學士學位，助理工程師，機械設計制造及其自動化專業。