減速機械的可靠性維修及其維修決策

田志剛

摘 要：制定科學的維修決策，才能確保設備運行能夠滿足連續(xù)生產(chǎn)需要。而對減速機械進行可靠性維修，則能利用合理維修決策確保設備的可靠運行?；谶@種認識，文章對減速機械的可靠性維修問題展開了分析，并對其維修決策進行了探討，以期為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：減速機械；可靠性維修；維修決策

引言

減速機械一旦發(fā)生軸承損壞、漏油或過熱等問題，就會導致正常生產(chǎn)受到嚴重影響。針對這一情況，還應加強減速機械的可靠性維修，并從可靠性、維修性和經(jīng)濟性角度完成合理的維修方式選擇，同時制定科學的維修周期決策，進而更好地實現(xiàn)設備的維修管理。因此，相關人員還應加強有關問題的研究，以便更好地開展相關工作。

1 減速機械的可靠性維修分析

1.1 減速機械結(jié)構(gòu)與常見故障

目前，減速機械種類較多，主要可以劃分為蝸桿減速機、行星齒輪減速機和齒輪減速機，不同減速機有不同的傳動類型。其中，蝸桿減速機具有傳動比大、無噪聲、結(jié)構(gòu)緊湊和工作平穩(wěn)等優(yōu)點，應用范圍較廣。從結(jié)構(gòu)上來看，該種減速機主要由蝸輪蝸桿副、斜齒輪副、圓錐滾子軸承、傳動軸、密封件、深溝球軸承等部件構(gòu)成。而該種減速器時常發(fā)生減速機內(nèi)油位過高、傳動軸異響、軸承失效、軸承蓋漏油、減速機過熱和輪齒折斷等故障。

1.2 減速機械可靠性分析方法

在減速機械的可靠性分析上，可以使用定性分析和定量分析的方法。而常用的定性分析方法為故障模式、影響和致命度分析方法，簡稱為FMECA，需要通過系統(tǒng)實驗完成機械薄弱點及其影響的尋找。采取該方法，需要在設計之初對產(chǎn)品設計展開評價，并分析系統(tǒng)單元可能發(fā)生的故障模式及其影響，然后進行致命性分析。在可靠性分析過程中，需采取“由上而下”的邏輯歸納法，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)元器件開始分析，以確定各故障模式對系統(tǒng)性能的影響[1]。最后，還要對各故障模式進行嚴酷度分類，并對故障出現(xiàn)概率進行分析，以實現(xiàn)致命度高的故障模式的消除。而常用的定量分析方法為故障樹分析法，簡稱為FTA，可以使用統(tǒng)計學和概率論完成事故特性的估計，然后進行可靠性計算。目前，該方法可用于進行復雜系統(tǒng)可靠性評價，將通過圖形演繹對事件的邏輯關系進行表示。由于整個圖形像是一顆以頂事件為根的樹，所以被稱之為“故障樹”。

1.3 減速機械可靠性維修

在實際進行減速機械的可靠性維修時，通常采用FTA程序。具體來講，就是要圍繞減速機械特定系統(tǒng)故障完成層層追蹤，以便利用故障樹圖形表示系統(tǒng)故障與導致故障產(chǎn)生的因素之間的聯(lián)系。完成故障樹模型的建立后，則要對故障數(shù)據(jù)進行采集。通過定性分析，可以得到定性重要度和最小割集，從而完成系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)和故障譜的查找。通過定量分析，則能完成頂事件發(fā)生概率的計算，進而獲得系統(tǒng)不可靠度。利用關鍵重要度和概率重要度分析數(shù)據(jù)結(jié)果，則能提出科學的可靠性維修決策。以蝸桿減速機為例進行故障樹的構(gòu)建，頂事件則為減速機失效，而導致蝸桿減速機失效原因可以劃分為七大類，即減速機內(nèi)油位過高、傳動軸異響、軸承失效、軸承蓋漏油、減速機過熱和輪齒折斷等故障，這些故障可以作為二次事件。故障樹底事件則為引起各類故障出現(xiàn)的原因，如減速機過熱的底事件應為超負荷運轉(zhuǎn)、潤滑油污染、油封過度摩擦和潤滑油過少等。完成故障樹構(gòu)建后，可采用上行法完成最小割集求解。而按照布爾代數(shù)運算規(guī)則將頂事件表示為底事件積之和的最簡式，則可以其中每一項作為一個最小割集。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，蝸桿減速機失效故障有23個一階最小割集。確定底事件的故障模式和故障分布參數(shù)后，則能利用底事件故障概率完成頂事件故障概率計算，以完成故障樹的定量分析。通過計算，可以對各故障發(fā)生概率大小進行排列，并完成各元器件重要度的排列。綜合考慮這兩方面因素，則能完成蝸桿減速機部件診斷檢查順序的排列，從而實現(xiàn)減速機械的可靠性維修。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，導致蝸桿減速機失效的故障主要有五類，即空心軸油封漏油、電機軸齒輪折斷、單鍵空心軸鍵槽磨損、減速機異響和帶收縮盤空心[2]。針對這五個故障的原因展開進一步分析，并提出相應的解決方案，則能為蝸桿減速機的可靠運行提供保障。

2 減速機械的可靠性維修決策

減速機械可靠性維修決策的制定，需要以可靠性維修為中心，并對機械可靠性、故障后果和維修可行性展開分析，然后結(jié)合故障規(guī)律給出合理的維修方式?jīng)Q策，并制定科學的預防維修周期決策，從而在降低機械維修費用的同時，使設備維修和停修給生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟損失降低到最小。

2.1 維修方式?jīng)Q策

目前，機械設備常用的維修方式包含定期維修、狀態(tài)維修和事后維修，采取不同的維修方式將給設備的可靠性、維修性和經(jīng)濟性帶來不同程度的影響。在制定維修方式?jīng)Q策時，還應采取定期維修方式維修具有較高可靠性要求的設備，采用事后維修方式維修故障危害小的設備，采取狀態(tài)維修方式維修具有較高維修成本的設備?？紤]到減速機械結(jié)構(gòu)相對簡單，可以針對具體零部件或組件制定相應維修方式?jīng)Q策，因此可以采取層次分析法選取維修方式。而目標層為減速機蝸桿維修方式，第二層為準則層，即利用專用程度、對安全環(huán)境的影響、在生產(chǎn)中的重要程度和質(zhì)量的穩(wěn)定性四個可靠性指標，并利用維修難易程度和備件情況這兩個維修性指標，同時利用蝸桿原值、停機損失和維修費用這三個經(jīng)濟性指標對減速機維修方式進行衡量[3]。最后則為方案層，包含狀態(tài)維修、定期維修和事后維修。依次進行第二層對第一層以及第三層對第二層的評判矩陣的構(gòu)造，并進行求解，則能夠得到狀態(tài)維修、定期維修和事后維修的權重分別為0.326、0.376和0.298，因此應采用定期預防維修方式進行蝸桿維修。

2.2 預防維修周期決策

采取定期維修方式，還應確定最優(yōu)的維修周期以降低減速機械的預防性維修陳本，并確保設備的維修效果。在具體制定決策時，還要根據(jù)維修目的進行維修周期計算。比如零部件故障如果危及安全，就要以安全性要求為目的，否則以經(jīng)濟性要求或有效度最大為目的。以蝸桿減速機的蝸桿維修為例，將以有效度最大為目的進行維修，需要先對蝸桿故障分布模型進行判斷。而蝸桿定期維修的平均維修時間約為1h，事后維修時間約為1.5h。根據(jù)蝸桿使用壽命時間表，則能完成蝸桿樣本統(tǒng)計量的計算，然后利用極大似然法完成假設分布參數(shù)的點估計值的求解，并完成符合性檢驗[4]。從檢驗結(jié)果來看，蝸桿使用壽命服從威布爾分布，可以設定有效度最大的條件完成維修周期的計算。通過計算可以發(fā)現(xiàn)，蝸桿最佳維修周期應為5799h。

3 結(jié)束語

通過研究發(fā)現(xiàn)，對減速機械進行可靠性分析，可以制定可靠性維修決策，從而在確保機械設備運行可靠性的同時，降低設備維修成本，進而更好地進行設備的使用。因此，相關人員還應加強減速機械的可靠性維修及維修決策的研究，以便更好地進行減速機械的維修。

參考文獻

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[3]范云明.大型減速機（重齒、南高齒）維修經(jīng)驗介紹[J].中國水泥，2011，09：64-67.

[4]房海龍.淺析工業(yè)減速機的使用與維修[J].山東工業(yè)技術，2015，15：18.