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基于可靠性的钢丝绳更换决策

文档作者：陈洁刘晓平文档来源：北京邮电大学自动化学院		点击数：	更新时间： 2021年09月08日
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第25卷第6期
2012年11月
机电产品开崖与钏崭
Development＆Innovation of Machinery＆Electrical Products
VOI．25．NO．6
NOV．．2012
文章编号：1002—6673(2012)06—076—03
基于可靠性的钢丝绳更换决策
陈洁。刘晓平
(北京邮电大学自动化学院，北京100876)
摘要：为了提高钢丝绳使用寿命，保证其安全运行，论文运用weibull分布模型，建立累积故障与运行时
间之间的关系．提出基于可靠性的更换决策。重点描述了依据"-3前运行时间及状态预测条件剩余寿
命和确定下步维修间隔，并利用算例进行分析。计算结果表明，该更换决策具有可行性。
关键词：更换决策；weibull分布；条件剩余寿命；维修间隔
中图分类号：TP391 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1002-6673．2012．06．031
The Wire Rope Replacement Decision Based on Reliability
CHEN Jie，L1U Xiao一只粥
(Automation School of Bering University of PostS and Communications，Bering 100876，China)
Abstract：To increase fife time and ensure safe operation of wire rope，this paper estabhshes the relationship of failure cumulative distribu—
tion and running time on the base of weibull distfibution model，proposes the replacement decision based on rehability．According to present
time and condition，the conditional residual time is calculated and the next step maintenance interval is determined．Example analysis shows
that the method iS feasible．
Key words：replacement decision；weibuU distribution；the conditional residual life；maintenance interval
0引言
基于可靠性的更换决策．最初起源于20世纪60年
代末美国航空界，而后应用于军事、核工业、电力、铁
路等许多工业领域。更换决策是指通过诊断工具和测试
设备估计更换的时机，当部件即将发生故障时立即进行
修复或更换，这样可以避免由于部件故障引起的停机。
更换决策的可靠性仅考虑设备故障与时间的关系，适用
于故障分布具有耗损期的设备。即设备的故障率随着运
行时间的延长而增加。
钢丝绳是现代工程中应用极为广泛的一种挠性构
件．它的安全与否直接关系着设备的正常运转和人员生
命安全。目前，我国一般采用人工目视检查和定期强制
更换钢丝绳的办法来保证安全生产。这种定期更换既有
可能报废有效的钢丝绳。造成资源浪费和经济损失，也
有可能无法及时更换由于各种偶然因素严重受损的钢丝
绳，成为安全隐患。生产现场统计结果表明，被更换的
钢丝绳中70％以上仅有少量甚至没有强度损耗．如果加
收稿日期：2012—09—16
作者简介：陈洁(1987-)，女，山西人，硕士研究生。研究
方向：测控技术与智能维护。
76
强钢丝绳状态检测和适时报废，每年至少可节约钢丝绳
用量的12％～30％。
1相对劣化度模型的建立方法
1．1钢丝绳的平均寿命
钢丝绳使用过程中各单丝之间相互磨合，松散的结
构趋于紧凑．就会出现不可维修故障即断丝、磨损和腐
蚀等。钢丝绳寿命的预测要依据其运行过程中的失效模
式、状态模式、性能劣化模式、所获得故障信息可信度
等。本文主要考虑运行过程中普通失效对钢丝绳寿命的
影响，文献『11指出钢丝绳的使用寿命符合weibull分布，
可以以此确定其分布参数。验证可靠性指标，分析失效
机理和变化趋势等。基于weibull分布的钢丝绳寿命预
测模型如图1所示。
图l钢丝绳寿命预测模型
Fig．1 The model of wire rope life prediction
万方数据
·制造业信息化·
对大量钢丝绳的断丝情况进行分析研究．发现一处
出现断丝情况，并不能影响钢丝绳的其他部位发乍断丝
情况，其在同一层发生断丝的概率是相同的。可以以此f
判断故障率。
钢丝绳的寿命T服从Weibull分布，记为T～Wei
(t，B，11)，可靠度函数为：
B f
R(t)=expL-(寺)】偿o (I)：
其中：B--形状参数；1I--N．度参数。累积故障Efi数为： i
臼!
F(t)=l—exp I-(it)】t≥o (2)!
故障密度函数为：
弘I B
“t净鲁(百t)exd一(寺)】t≥o (3)i
钢丝绳的平均寿命就是失效前的平均时Pl，t的期
望值为：
悱卜(1)=小1)d㈨r(1+争(4)l
其中：r(1+分)是Gamma函数。
1 ．
r c-+寺，：』fx“百i一1 e刈； ·+古>。c5，!
Weibull分布常应用于描述老化、磨损、疲劳失效等
现象，当B>l时，失效率严格递增；当0

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