系统可靠性技术在铸造生产中的应用 第三讲 零部件的可靠性设计

零部件的可靠性设计,是铸造设备或系统可靠性的基础。它是在系统可靠性分析和可靠度分配以后进行。零部件的可靠性设计是解决如何将经过可靠度分配以后的零件可靠性指标值,直接设计到零部件中去的问题。零部件的可靠性设计的步骤大致如下: a.确定零部件的失效模式和失效判据。铸造设备的零部件,常见的失效模式有断裂、疲劳、复合疲劳、压杆失稳、磨损、腐蚀和振幅过大等。一个零件的失效模式可能有多种,这取决于其承载条件和工作特点。因此,在零部件可靠性设计之前,往往需要进行失效模式、     

不同载荷不同零件组成系统的可靠性模型

目前,多数系统可靠型模型的建立,皆假设系统由相同的零件组成或者认为系统的所有零件承受相同的载荷。但多数情况下,系统由不同零件组成,每个零件承受不同的载荷。假设每个零件承受的载荷、强度均服从三参数威布尔分布。考虑系统中零件失效的相关性,在不作失效独立假设的前提下,对不同载荷进行归一化处理,基于可靠性干涉模型建立相应的串、并联系统静态可靠性模型。应用顺序统计量理论建立载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,通过对不同等效载荷的归一化处理建立载荷多次作用下系统可靠性模型。运用蒙特卡罗方法对系统静态可靠性评价模型和载荷多次作用下系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了该模型的正确性。     

磨损失效零件激光增材再制造性神经网络量化评价方法EI北大核心CSCD

针对现有激光增材再制造性评价方法主观性强、效率低等不足,提出一种失效数据驱动的磨损失效退役零件增材再制造性神经网络量化评价方法。根据磨损失效退役零件的激光增材再制造修复难易程度与失效模式相关的特点,以修复路径规划可行性、运动轨迹规划可行性、激光熔覆材料选择、再制造时长、再制造经济性为评价指标,构建磨损失效退役零件激光增材再制造性层次评价模型;通过退役零件失效区域的修复路径规划、修复设备运动轨迹模拟和碰撞检测进行修复路径可行性和运动轨迹可行性指标量化,并定义再制造时长、经济性指标的量化公式。以多个同类零件为对象,通过上述量化评价方法构建样本空间,基于神经网络训练获得再制造性神经网络量化评价模型,实现同类零件的快速激光增材再制造性评估。最后,以碎煤机端盘为例对所提方法进行验证,结果表明了该方法的可行性与有效性。根据失效数据与退役零件再制造性之间的映射关系,可实现磨损失效零件增材再制造性的快速量化评价,为其工程应用提供技术支撑。     

基于维护成本的风险分配优化模型研究

基于风险的设备维护（Risk-based maintenance，RBM）是以控制设备风险为目标的维护优化技术，它需要根据实际问题确定系统的可接受风险大小，使系统的风险控制在可接受水平范围内。文章对设备风险进行了定义，并构建了基于维护成本的设备风险分配优化模型。优化模型在与逆向故障树法研究相同的对象，在保证设备风险目标的前提下，其风险分配结果能获得比逆向故障树法更低的设备总的维护成本。     

可靠度区间维护与调度集成优化

针对柔性作业车间生产过程中的预防性维护方案难以有效预测设备故障造成的维护过量和不足等问题进行了研究.为了有效应对这种情况,提出了基于设备健康状态的可靠度区间维护与鲁棒性调度生产集成优化模型.以最小化最大完工时间最小和工序偏差度最小为优化目标,应用多目标遗传算法NRGA对模型求解,针对柔性作业车间特点采用四层编码方案.最...     

生产调度与预防性维护集成优化

为了给企业的决策者提供准确的生产调度方案,对生产调度中的生产批量、生产排序与维护方案进行了研究。以单机系统有限产能批量模型为基础,利用SPC控制图对产品质量进行监控,并依据判异准则确定设备是否需要维护,建立以生产成本、库存成本、缺货成本、开机成本、换型成本与维护成本的总成本为优化目标的生产调度模型,并设计了差分进化算法对模型进行求解。最后,通过实例仿真测试验证模型的有效性。     

风力发电设备无损检测技术研究

风力发电是一个集计算机技术、空气动力学、结构力学和材料科学等综合性学科的技术。对风力发电设备进行无损检测和健康监控是增加其寿命、降低其发电和维护成本的有效手段。文章介绍了风力发电设备的失效分析,无损检测技术在风力发电设备在线状态监控方面的应用现状及技术难点和发展趋势,特别是目前国内风电设备状态监控的现状与前景。     

封条式铝合金热交换器氮气保护钎焊失效分析

封条式铝合金热交换器用途广泛、可靠性高,采用氮气保护钎焊具有生产效率高、温度均匀性好、成本低等特点。本研究介绍了封条式铝合金热交换器的结构特点、材料和用途,并介绍了适用于氮气保护钎焊批量生产的钎焊设备、流程、方法和参数。钎焊是产品生产的关键工序,钎焊失效往往导致产品报废,合格率的下降,进而导致成本的上升。本研究把在生产实践中遇到的主要失效模式根据失效件的特点分为顶板变形、零件移位或变形、温度超高或过低、钎缝泄漏等4大类,分别对这各类失效模式产生原因进行了分析,并针对失效模式的根本原因,从钎焊夹具设计、过程管理、钎焊工艺、零件清洁等方面提出了预防与改进措施,在生产实践中取得了良好效果。     

注射模型腔早期开裂分析

采用光学显微镜、能谱分析仪、硬度计等设备,从宏观检查、组织分析、成分分析、硬度分析等方面对早期开裂注射模型腔进行研究,发现裂纹由原材料夹杂物引起,叠加上零件加工过程中的应力集中而导致模具早期失效。     

旋压引伸成形设备虚拟样机分析及仿真实验研究

新工艺及新设备的研制往往存在难以预见的问题,造成生产的风险及成本的增加.分析了旋压引伸成形设备虚拟样机,包括设备的重量、零件数目、工作能力等参数,并预测了制作成本.通过建立仿真模型,确定了加工时间；通过对有限元仿真实验模型的成形分析,获得了该设备四个加工阶段的等效应变.这能为进一步的优化设计提供理论依据.     

基于Kriging代理模型的TP304不锈钢裂尖驱动力概率预测（英文）

为了探究材料和载荷的随机性对TP304不锈钢裂尖驱动力的影响规律,通过将弹塑性有限元和Kriging代理模型相结合,实现裂尖驱动力的概率预测。为了提高有限元分析的效率,使用MATLAB对ABAQUS软件的前置处理和后置处理程序进行二次开发,实现随机样本的自动更改、批量计算和概率预测结果的自动分析。研究得到了随机因素作用下TP304不锈钢材料裂尖驱动力的统计分布规律,以及失效概率、失效概率密度函数、累计概率密度函数等概率特征,并对各随机因素的灵敏度进行了分析。最后,通过与Monte Carlo法对比分析了该方法的有效性和效率。结果表明,载荷和材料参数的随机性会显著影响TP304不锈钢裂纹尖端的驱动力,从而影响TP304不锈钢的失效概率,载荷和应变硬化指数对奥氏体TP304不锈钢材料裂尖驱动力的分散性影响最大。     

设备维护优化模型的研究

文章研究了采用大修维护的设备,在有限时间区间内且在大修为不完全维护的条件下,维护时间的优化问题。论文以维护净收益为目标函数,首先建立了维护成本为常数的模型,然后在此基础上建立维护成本变化的动态优化模型,最后考虑风险因素,建立基于风险的优化模型。研究表明,在不完全维护条件下,大修时间不再是等周期的,而是不断减小的。     

基于顺序相关调整时间的FJSP与设备维护计划集成优化

为了能根据设备的实际工作时间制定维护计划,以及利用设备空闲时间进行预防维护,研究了考虑顺序相关调整时间(SDST)的柔性作业车间调度(FJSP)和设备维护计划的集成优化问题。以完工时间最小为目标,建立FJSP-SDST与不等周期设备维护的集成优化模型。提出了基于遗传优化的两阶段算法,先得到基础FJSP-SDST的调度方案,然后在设备的可靠度低于阈值时安排不等周期实时维护计划,以一定的概率在基础调度方案中的空闲时间段插入维护时间,从而得到集成方案。针对某实例的计算结果表明,考虑顺序相关调整时间的调度方案的总完成时间优于原调度方案的总完成时间,集成优化方案的总完成时间优于定期维护方案的总完成时间。     

基于主轴振动监测的精密机床可靠性评估

数控机床的可靠性评估对于评价加工精度和加工效率有着重要意义.以比例风险模型(PHM)为基础的基于状态维修(CBM)方法是预防性维修方法的一种,它强调运行时间和实时状态对设备寿命的影响,基于历史数据和实时运行状态评估设备的可靠性.对计算模型加以改进,利用灰色模型估计其中的风险度函数的参数,使之适用于数控机床失效数据较少的情况.以某厂实际运行的精密机床主轴轴振作为状态量,建立数据库,采集轴振信号,记录历史事件,采用CBM方法分析数据,计算机床的可靠度、风险度.计算结果表明:该方法能够评估设备的运行状态,并能优化设备维修策略.     

基于图像三维重建的退役零件表面失效特征表征方法

退役零件的失效程度是判断其可再制造性的关键因素之一,为克服失效程度难以快速精确量化的问题,提出一种基于图像三维重建的退役零件失效特征表征方法。针对失效特征重建精度要求高的特点,在由运动恢复形状(Shape from motion,SFM)算法的基础上提出一种自标定全局SFM三维点云重建算法,利用光束平差法优化相机焦距、径向畸变参数,实现了相机自标定,增加了全局SFM算法的鲁棒性;以重建有效三维点数量占比、点云完整度和相机位姿准确度为评价指标,构建了重建精度评价模型,实现了图像三维重建精度的量化评价;提出了退役零件表面失效特征量化方法和实施流程,并定义了失效特征信息计算公式;最后,以电梯导靴为例,对其表面磨损失效特征进行了量化表征。试验结果表明,该方法可以有效地用于毫米级及以上的退役零件表面失效特征的快速量化表征。     

随机载荷下风机齿轮动态可靠性评估

以2 MW水平轴变速风力发电机齿轮传动系统为研究对象,对已产生裂纹的风机齿轮进行可靠性评估。以随机风速作为风机齿轮箱外部载荷,通过齿轮的转矩、切向载荷,计算齿轮齿根所受应力,并采用Weibull分布进行拟合;根据断裂概率与齿轮所受最大应力之间的关系和Griffith理论,建立断裂概率与裂纹之间的模型;基于Paris公式建立裂纹与载荷加载次数模型;最后,将上述2种模型结合,利用可靠度与失效率之间的关系,建立考虑随机载荷条件下,风机齿轮的动态可靠性模型。以风机齿轮箱中太阳轮为例,结果表明：相对于初始可靠度大于0.99的太阳轮,所验证的太阳轮初始可靠度在低至0.5的情况下,经过高载荷的作用,其可靠度会急剧下降,直至失效。在确定的材料下,所提模型可以较好地反映不同应力水平下裂纹扩展以及裂纹对可靠度的影响,可较好地应用于工程实践中。     

针对医疗设备维护维修技术优化的研究

通过对医疗设备维护维修的重要性进行分析,探讨现有维护维修技术方式。研究数据分析与大数据在医疗设备维护维修中的应用,识别医疗设备维护模式。采用数据分析与大数据优化医疗设备维护计划,从而提高医疗设备可靠性和运行效率的具体技术方法,提升医疗设备性能和降低维护成本,为医疗设备维护维修领域提供了有效的优化路径和策略。以期实现医疗设备维护维修的可持续发展,并提升医疗保健服务的质量和效率。     

零件失效分析案例

本文结合几个典型零件,用必要的分析设备对零件材料成分、组织和性能进行分析,找出由于材料成分、金属组织、夹渣、气泡、裂纹等冶金热处理缺陷造成的失效原因. 1 材料化学成分偏差引起的失效 某35CrMoA钢拉杆零件,采用相同牌号的材料和热处理工艺,前一批韧性良好,后一批发生脆断.两批零件抗拉强度、屈服强度和伸长率都符合企业标准,但断裂拉杆冲击韧性很差.力学性能测试结果见表1.     

基于故障树的机床设备润滑系统可靠性分析

为了能够顺利找到影响机床设备润滑系统失效的主要因素,并提出相应的措施来提高系统的可靠性,首先对机床设备润滑系统失效的原因进行分析;其次,建立润滑系统失效的故障树;然后,采用下行法求出了系统的24个全部最小割集;最后,定性分析了引起润滑系统失效的主要因素并定量分析了顶事件的可靠度及零件的重要度。结果表明:影响润滑系统失效的主要因素为:管路、接头泄露,元器件损坏,磨损,误操作等。针对上述出现的影响因素,提出了改进系统结构、改善加工工艺、提高员工技能等措施,来提高润滑系统的可靠性,为机床设备润滑系统故障调查提供了一种更系统而全面的分析方法,为机床设备润滑系统的故障分析提供技术支持。     

某钢制零件断裂分析及改进建议

通过对失效钢制零件的硬度、化学成分、断口的宏观微观形貌以及氢含量进行研究,分析了该零件的失效原因。结果表明:零件断裂的原因为镉脆。根据零件的使用环境,提出了合理的改进建议。