[发明专利]考虑多种不确定性下的提升减速器动态可靠性方法

说明书

技术领域

本发明属于可靠性技术领域，涉及动态可靠性建模与分析技术领域，具体涉及考虑多种不确定性下的提升减速器动态可靠性分析与建模方法。

背景介绍

目前国内外对于大型矿用挖掘机的研究，多数未考虑涉及其设计、生产与应用全寿命周期内的多种不确定性，大多将挖掘机结构中设计参数当成确定性变量来处理；但是实际工程结构中的大部分信息，如设计参数、模型参数以及结构所受外载荷等都是非精确的，这给机械结构(系统)的可靠性建模与分析带来很大的影响，严重时会导致产品失效甚至造成重大经济损失。因此，全面分析和认识结构(系统)中的不确定性有利于产品性能的提升以及质量的改善。

大型矿用挖掘机提升减速器(以下简称提升减速器)作为提升电机和铲斗之间动力传输的中间环节，是挖掘作业的重要组成部分，于工作中始终承受冲击、振动载荷。提升减速器可靠性直接关系到整个挖掘机的可靠性保证，对提升减速器进行可靠性分析过程中考虑多种不确定性因素会使分析结果更贴合工程实际。因此有必要对提升减速器进行不确定性分析及量化，来研究其动态可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种考虑多种不确定性下的提升减速器动态可靠性方法，包括以下步骤：

步骤1：根据设计、使用以及加工三个环节中存在的不确定性，按来源不同对提升减速器进行相应的不确定性分析，找出提升减速器存在的主要不确定性来源；

步骤2：对步骤1确定的主要不确定性来源对应的不确定性进行量化，得到不确定性量化数据；

步骤3：根据步骤S1确定的提升减速器的主要不确定性来源对应的多失效模式，选取并计算多失效模式对应的参数值，然后根据计算得到的参数值建立提升减速器在各失效模式下的功能函数表达式；

步骤4：分析提升减速器的动态特性，确定提升减速器所受载荷作用次数与时间函数的关系；

步骤5：考虑载荷作用次数对提升减速器的影响，利用渐进分布理论建立提升减速器的动态可靠性模型；

步骤6：将步骤2得到的不确定性量化数据、步骤3得到的各失效模式下的功能函数、步骤4中得到的作用次数与时间函数关系带入到步骤5中建立的动态可靠性模型中，计算提升减速器在不同失效模式下的寿命分布函数。

进一步地，所述不确定性包括：主从电机输出同步性、提升减速器中各级齿轮的参数不确定性、提升减速器中轴的参数不确定性、提升减速器中箱体的参数不确定性、主从电机输入转矩参数不确定性以及外界载荷不确定性。

进一步地，所述提升减速器存在的主要不确定性来源为轴。

进一步的，所述步骤2中的不确定量化方法采取基于概率的方式度量。

进一步地，步骤4具体包括：

步骤41：对提升减速器进行受力分析，找出其最大受力位置，以该位置作为危险点计算载荷作用次数的影响；

步骤42：统计数据，绘制工作周期直方图，并求出工作周期平均值，分别求出各部件一个周期内所受载荷作用次数，确定载荷作用次数与时间函数的关系。

本发明的有益效果是：针对传统静态可靠性建模方法将机械结构系统中设计参数、承载过程当作确定性变量的局限，本发明的方法从对提升减速器在设计、制造、使用阶段的各不确定性进行分析、量化入手，根据提升减速器的不同失效模式建立其失效功能函数，结合其具体工作环境建立外部载荷作用次数与时间函数的关系，最后将分析、量化的数据带入建立的动态可靠性模型，求解计算其在不同失效模式下的寿命分布函数，本发明的方法克服了传统静态可靠性建模方法在计算提升减速器寿命时精确度底的问题，更加符合工程实际情况，同时为后续提升减速器的设计优化提供了理论基础，有利于产品性能的提升以及质量的改善。

附图说明

图1为本申请的方案流程图；

图2为挖掘机铲斗受力示意图；

图3为提升力矩时域曲线图；

图4为工作周期直方图；

图5为提升电机转速图；

图6为考虑静强度失效轴的动态可靠度曲线图；

其中，图6(a)表示轴Ⅰ考虑静强度失效的动态可靠度曲线，图6(b)表示轴Ⅱ考虑静强度失效的动态可靠度曲线；

图7为考虑静强度失效轴的寿命分布函数曲线图；

其中，图7(a)表示轴Ⅰ考虑静强度失效的寿命分布函数曲线，图7(b)表示轴Ⅱ考虑静强度失效的寿命分布函数曲线；

图8为考虑疲劳强度失效轴的动态可靠度曲线图；