机械装置不可修复配套件可靠性数据分析

张　丽

（镇江高等职业技术学校，镇江 212016）

机械装置不可修复配套件可靠性数据分析

张丽

（镇江高等职业技术学校，镇江 212016）

本文以假设数据分布类型为基础，对装载机不可修复配套件的可靠性进行评价，建立了不可修复配套件的频数直方图，详细阐述了可靠性数据分析的基本原理，并以机械工业部试验场可靠性试验数据为实例，进行计算和验证，为机械装置不可修复配套件可靠性的研究和计算提出了一种新的思路。

非时齐泊松过程模型 随机过程 可靠性 相对失效率

对于结构复杂的产品，往往由成千上万个零部件组成，尤其是结构复杂且制造质量较高的产品。以装载机产品结构为例，当前国产装载机产品中，大约有60%～70%的结构零部件是由专业配套件生产厂商提供，而配套件的可靠性程度直接影响装载机整体结构的质量。对于装载机整体结构而言，其可靠性程度基于各个配套件的可靠性以及其之间的可靠性关联。所以，有必要开展配套件可靠性评估方法的研究，以准确客观地评价配套件可靠性指标，极大地提高装载机配套件产品的可靠性，以利于装载机企业合理选择配套件产品及其生产厂商。因此，提高装载机整体结构的可靠性程度具有重要的现实意义。

对于不可修复配套件，它的疲劳寿命特点是：从投入使用开始，一直正常工作至失效为止。因此，它的寿命是一个随机变量。描述这个随机变量可用以下三个随机过程模型：指数分布、正态分布及威布尔分布。可靠性数据整理分析的步骤如图1所示。

图1　装载机可靠性数据分析流程图

1　制作装载机配套件可靠性数据的分布频率直方图

利用MATLAB工具箱提供的各种函数绘制直方图，如hist函数，其命令的格式为：Hist（data，k）。其中，k为所划分的子区间数，Data指原始数据信息集合。这个命令将可靠性数据集合的区间[min（data），max（data）]划分为k个子集，各子集数据相等，以频数直方图形式表述，k的默认值为10，可以修改。如果需要指定小区间（即：子集）的数量，则将区间的中点代值赋值给向量nb，然后使用MATLAB命令：hist(data,nb)，完成直方图的绘制。

但是，直方图并不是在所有情况下都必须的。有时我们可能只希望确定子集中点的位置以及可靠性数据落在子集内的频数，这时则可以用以下命令：

其中，N为返回k个子集的频数，x为返回子集的中点。

2　参数的估值

参数的估计是用来估算数据整体分布的数学形式，且可以用有穷个参数表示估计问题。估计问题可以分为点估计和区间估计两个子问题。在各种参数估计的数学模型中，最为通用的一种参数的估计方法为极大似然法（即：Maximum likelihood estimation）。根据绘出的直方图的形状，可以假设可靠性数据服从某一指数分布。表1为指数、正态、威布尔分布的参数估计。

3　假设检验

对于可靠性故障间隔时间这类数据，常用的分布检验方法有柯尔莫戈洛夫（Kolmogorov）检验法（简称K-S检验法）、皮尔逊检验法等。

从可实现性、计算精度等方面考虑，本系统采用柯尔莫戈洛夫检验法进行分布检验。其命令格式表述如下：

[H，P，KSSTAT，CV]=kstest（X，cdf，alpha）

其中，P为之前所假设成立的可靠性概率；KSSTAT为实际测试所得到的统计量值；CV为阈值，即是否接受假设的临界值，如果是，则CV=1，反之，则CV=0。

需要说明的是，如果H=0，则说明不能拒绝原假设，CV无效；H=1则可以拒绝原假设，CV有效。

4　应用实例

以陕西省重击装备制造有限公司生产的某型号装载机用柴油30台发动机首次出现故障的时刻数据为例进行讨论。表2为30台发动机首次出现故障的时刻数据。

GUI界面中输入表2中的数据，运行“绘制直方图”的结果如图2所示。

表1　参数估计函数

表2　发动机的可靠性试验数据

图2　无故障工作时间直方图

图3　参数估计

在本系统中，给出三种情况的测试水平（0.01，0.05，0.1），选择在测试水平为0.05时的假设检验。运行“K-S检验”的结果如图3所示。

综上可见，充分利用计算机快速、高效的计算能力，采用matlab所具备的强大工具箱函数库，可以完成装载机可靠性数据的处理和计算，一定程度地减轻了科研、工程人员的劳动量，将信息的处理、计算、存储、综合分析等大量繁杂的工作智能化、自动化，从而提高了产品的设计效率。

5　结束语

了解和掌握装载机结构的各配套件的可靠性数据，对于生产厂商研制和优化装载机结构具有重要意义，为改善装载机性能参数，实现装载机机构的优化提供重要的参考依据。本文以某型装载机为例，通过对装载机各机构装置的不可修复配套件的可靠性数据进行详细计算和分析，直观显示了装载机机构不可修复配套件的平均无故障工作时间，为研发设计工作者分析和研究装载机机构不可修复配套件各项性能参数指标，优化装载机机构装置工作性能提供了重要的指导意义。通过应用实例验证，其具有良好的效果。

[1]姜华，余群，曹正清.车辆加速寿命试验加速系数的探讨[J].农业机械学报，2010，（6）：95-97.

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Reliability Data Analysis of Mechanical Devices with Non-repairable Parts

ZHANG Li
(Zhenjiang higher vocational and technical schools, Zhenjiang 212016)

In this paper, bas ed on the as sumption of the model of data distribution type evaluation, the reliability of the mismatch repair kit for the loader is researched, the fr equency histogram of mismatch repair ki t i s e stablished; The basic principles of data reliability analysis is expounded; And take the ministry of machinery industry test as an example of reliable test data, the calculation and verification are taken place. It proposed a new way for the study and calculation of the reliability of the mechanical device that can not be repaired.

non homogeneous, poisson process model, stochastic process, reliability relative failure rate