基于模糊数学的某供输弹液压系统可靠性研究

陆继山，冯广斌，孙华刚，张云峰

(军械工程学院军械技术研究所，河北石家庄 050003)

基于模糊数学的某供输弹液压系统可靠性研究

陆继山，冯广斌，孙华刚，张云峰

(军械工程学院军械技术研究所，河北石家庄 050003)

利用模糊数学知识建立了供输弹液压系统可靠性分配的模糊数学模型，根据业内专家对国内某自行火炮供输弹液压系统的评价意见，对液压系统的权重集、分值集和失效率等因素进行了统计处理和求解分析，解决了以往对该系统可靠性把握不准的问题，对未来该型供输弹液压系统的故障预测和失效分析具有一定的参考价值。

供输弹液压系统;模糊数学;可靠性分配;求解分析

0 前言

液压系统因其传递功率大，静态速度刚度大而在工程上得到广泛应用［1］。火炮液压系统一般由动力元件、控制元件和液压辅助元件三部分组成［2］。供输弹液压系统是未来数字化火炮武器平台的核心部分和技术关键，在未来信息技术高度发达的数字化战场中，火炮必须为我方部队提供迅速、猛烈的火力支援，同时为了提高火炮的生存能力，必须频繁的变换发射阵地，这就要求火炮要在尽可能短的时间内快速发射大量的炮弹，对目标实施“多发同时弹着”打击，然后迅速转移，实现“打了就跑”的战术［3－4］，供输弹液压系统在自行火炮中扮演着极为重要的角色，能为火炮的弹丸输送、装填和摆动提供相应的动力，它的可靠性对于火炮射击进程的正常发挥起着重要作用。因此，研究液压系统的可靠性有着重要意义。

1 供输弹液压系统工作原理

供输弹液压系统主要由集流板电磁阀、油泵电机组件、油滤安全阀组件、双向液压锁、油箱组件、放油塞总成、手泵吸油管、节流阀、回油嘴组件、压力表总成和管路等部件组成。

其工作原理为:双联泵在直流电机的带动下从油箱吸油，由两根不同流量的油管分别通过双油滤安全阀组，分别流入集流板电磁阀 (集流板上共装有9个电磁阀，分别是4个10通径的电磁阀1#、2#、3#、4#阀以及 5个6通径电磁阀5#、6#、7#、8#、9#阀)。不工作时，液压油从集流板另一个出口流回油箱。当压力过大时，安全阀被打开，液压油经过安全阀流回油箱［3］，系统传动路线如框图1所示。

图1 液压系统的动力传动路线

2 可靠性分配的模糊方法

模糊可靠性的研究始于20世纪80年代，供输弹液压系统可靠性分配的是指利用模糊数学知识建立可靠性分配的数学模型，并进行求解分析，并确定其中的因素集、因素权重集和分值集等要素，进而作为判断系统中机械构件失效率的重要因素。

2.1 确定因素集

按照可靠性分配的相关原则，可将该型供输弹液压系统分为集流板电磁阀单元、油泵电机组件单元、油滤安全阀组件单元、双向液压锁单元、油箱组件单元、放油塞总成单元、手泵吸油管单元、节流阀单元、回油嘴组件单元、压力表总成单元和管路单元11个单元。同时从工艺水平、重要性、复杂性、工作环境、可维修性、工作时间比、加工费用七个因素出发权衡每个单元的权重［5］。可将因素集写成A={a1，a2，…，an}，n=7，a1至a7分别代表以上的7个因素。

2.2 确定因素权重集

表1 因素权重集统计表

按照这一方法，对30位业内专家就该型供输弹液压系统的评判打分进行了调查，得出如表2所示的结果。

表2 供输弹液压系统因素权重集调查统计表

通过上表得出供输弹液压系统的权重集:B={0.25，0.18，0.17，0.14，0.21，0.20，0.15}。

2.3 确定分值集

首先计算供输弹液压系统的集流板电磁阀单元相应数学模型。通常情况下可将其按照打分的高低，将其分值为1级 (1分)先进，2级 (3分)较先进，3级 (6分)一般，4级 (12分)较落后，5级 (24分)落后;则分值集可写为 X=(1，3，6，12，24)，并查阅相关资料，于是可写出其评判矩阵:

2.4 进行模糊综合评判

同时，可以得出相应各单元的评价分数如表3所示。

表3 供输弹液压系统单元评价分值表

2.5 进行可靠性分配并验证

表4 供输弹液压系统失效率分配表

根据表4所得结果，可以得出该型供输弹液压系统失效率指标:

显然满足相关条件，也即通过这种方法得出的结果满足供输弹液压系统可靠性指标要求。

3 结束语

采用模糊数学知识建立数学模型的方法，根据某供输弹液压系统的工艺水平，复杂程度等7个方面的因素分析计算得出系统的的失效率指标，进而判断出所设计制造的产品是否符合可靠性要求，从而可以更加方便、快捷地修改相关材料、尺寸等参数，以求快速达到所要求的工作标准，能够大大节约生产时间和所需成本。

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［2］黄振全，陈志武，廖素英.火炮液压系统研究及仿真分析［J］.液压与气动，2013(7):27 －30.

［3］侯保林，樵军谋，刘琮敏.火炮自动装填［M］.北京:兵器工业出版社，2010.

［4］徐大健.某高速供弹装置控制系统研究［D］.南京:南京理工大学，2011.

［5］黄洪钟.机械系统可靠性分配的模糊方法［J］.机械科学与技术，1996，15(2):182 －185.

［6］陈常顺，米粮川，高树滋.基于预测值的火炮可靠性分配的模糊方法［J］.火炮发射与控制学报，2002(3):41－43.

［7］赵德孜，温卫东，段成美.机械系统设计初期可靠度模糊分配方法的研究［J］.机械科学与技术，2005(7):852－856.

Reliability Study about Loader Hydraulic System Based on Fuzzy Mathematics

LU Jishan，FENG Guangbin，SUN Huagang，ZHANG Yunfeng
(Ordnance Technical Institute，Ordnance Engineering College，Shijiazhuang Hebei050003，China)

Based on the evaluation opinions of domestic specialists aboutone loader hydraulic system of propermotion artillery，by using the knowledge of fuzzymathematics，amodel of fuzzymathematics about reliability apportionment of the system was built.Statistic treatment and solution analysis of the weight set，value set and failure rate about the loader hydraulic system were accomplished.The problem that the judgmentof the reliability about loader hydraulic system was not so accurate in the pastwas solved.It is valuable of certain referance to failure prediction and failure analysis of this type of loader hydraulic system.

Loader hydraulic system;Fuzzymathematics;Reliability apportionment;Solution analysis

TH206

A

1001－3881(2015)21－201－4

10.3969/j.issn.1001 －3881.2015.21.050

2014－09－13

陆继山 (1988—)，硕士研究生，研究方向为火炮、弹药及自动武器。E－mail:1174465062@qq.com。