面向维护的刮板机可靠性建模与仿真研究

论文摘要

刮板输送机承担煤矿综采的重要任务,是煤矿机械化开采工艺中不可缺少的机械设备。采煤机械化对开采设备性能提出更高的要求,刮板机的可靠性也越来越受到企业的重视。刮板机是复杂的大型机械设备,零件的失效更换导致刮板机的零件年龄结构不断变化,使得刮板机的可靠性计算非常复杂,传统的方法不适合评估刮板机整机的可靠性。论文针对刮板机整机系统的可靠性问题,重点研究面向维护的刮板机典型部件可靠性和刮板机关键零件的动态可靠性建模方法与可靠性仿真分析,具体研究如下:1、刮板机关键零件的失效影响刮板机的可靠性,零件的失效原因与零件的强度、应力有关,而零件的强度、应力随服役时间变化。研究零件强度、应力与服役时间的变化关系,建立考虑服役时间的零件强度‐应力可靠性模型,通过仿真探讨零件的可靠性随服役时间变化的规律。零件的可靠性下降经历磨合、稳定、磨损三个过程,磨合阶段零件可靠性下降过快应给予重视,磨损阶段时零件容易失效报废,需要及时更换零件避免事故。2、面向维护的刮板机典型部件系统的可靠性与系统中零件的可靠性和零件的更换维护相关,从单个零件出发,考虑零件的失效分布函数,建立面向维护的刮板机部件系统可靠性数学模型,通过仿真研究系统可靠性与零件失效参数、维护周期的关系。面向维护的刮板机典型部件系统可靠性经历振荡和稳定两个阶段,系统服役初期由于零件的替换率大导致系统可靠性振荡剧烈,在系统维护时应给予高度关注。维护周期对系统可靠性的变化有影响,系统的维护周期越短,系统的可靠性振荡越大,但系统稳定时的可靠性越大。3、刮板机在服役过程中零件会失效,失效后被取代的零件和原来的相比可能具有不同的失效特征,导致刮板机系统原有的可靠度模型发生改变。根据刮板机系统各单元的可靠性逻辑关系,比如串联系统、并联系统、表决系统、混合系统,重新研究和评价刮板机整机系统的可靠性问题,综合面向维护的整机系统各种可靠性数学模型。4、从现场收集的维护数据辨识零件失效分布函数,建立了相对刮板机零件失效辨识的科学方法,为刮板机可靠性模型仿真提供有效的数据。最后通过理论计算,得出刮板机整机系统的可靠度,计算结果符合刮板机现场的实际服役情况。论文以SGZ730/400型刮板机为研究对象,解决了面向维护的刮板机可靠性预测问题,提出了科学评估复杂机械设备可靠性的新方法,为机械产品可靠性的评估有很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 刮板输送机概述
• 1.2 论文选题背景和意义
• 1.3 可靠性研究综述与进展
• 1.4 论文主要工作及研究思路
• 第二章 关键零件动态可靠性建模与仿真分析
• 2.1 关键零件动态可靠性建模
• 2.1.1 刮板机关键零件服役失效分析
• 2.1.2 可靠性静态模型
• 2.1.3 可靠性动态模型
• 2.2 关键零件动态可靠性模型仿真
• 2.3 本章小结
• 第三章 面向维护的典型部件可靠性建模与仿真分析
• 3.1 刮板机典型部件失效分析
• 3.2 面向维护的典型部件可靠性建模
• 3.2.1 可靠性模型假设
• 3.2.2 可靠性模型重构
• 3.3 面向维护的典型部件可靠性仿真
• 3.3.1 服役年龄仿真
• 3.3.2 可靠度仿真
• 3.3.3 零件替换率仿真
• 3.3.4 仿真分析与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 面向维护的整机系统可靠性模型综合与建模方法
• 4.1 系统可靠性模型综合
• 4.1.1 串联系统
• 4.1.2 并联系统
• 4.1.3 表决系统
• 4.1.4 混合系统
• 4.2 面向维护的整机系统可靠性建模方法
• 4.2.1 分布函数相同的可靠性模型重构
• 4.2.2 分布函数相异的可靠性模型重构
• 4.3 本章小结
• 第五章 以刮板机为研究实例的可靠性分析与应用
• 5.1 刮板输送机可靠性概述
• 5.2 现场数据的失效分布函数辨识
• 5.2.1 失效数据分析的主要内容
• 5.2.2 失效数据分析的基本方法
• 5.2.3 失效数据的收集要求
• 5.2.4 失效数据的整理分析
• 5.2.5 失效分布函数计算
• 5.3 刮板机零件失效分布函数辨识
• 5.3.1 关键零件辨识
• 5.3.2 典型部件辨识
• 5.4 刮板机零部件可靠性仿真
• 5.4.1 关键零件可靠性仿真
• 5.4.2 典型部件可靠性仿真
• 5.5 刮板机可靠性评估
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A：攻读学位期间参研项目和发表论文目录
• 附录 B：数据收集现场零件照片
• 附录 C：论文中部分现场检修记录表
• 附录 D：论文中的部分程序代码