浅谈模糊FMECA在液压系统分析中的应用

王悦　李承承

摘 要：现代工程机械的主要工作装置大多采用液压控制技术实现，因此液压系统的可靠性往往对整机的可靠性产生很大的影响。而液压系统的可靠性具有模糊性，本文首先概述传统可靠性的不足和FMECA方法及其不足，其次用模糊综合评判方法对FMECA方法进行改进.形成模糊FMECA方法，并将模糊FMECA方法应用于液压系统可靠性分析。结果表明，模糊FMECA方法行之有效，可为提高系统的可靠性提供有价值的帮助。

关键词：液压系统、FMECA、液压软管、模糊综合评价

随着科学技术的日新月异，产品的功能越来越先进，结构越来越复杂，使用环境要求越来越严格，人们对液压系统的可靠性要求也越来越高。大量实践经验和理论分析表明现代工程机械的主要工作装置大多采用液压控制技术实现，改善液压系统可靠性意味着大幅度降低液压系统的使用和维修费用及有效地提高设备的效能。因此，要求相关行业的科技人员掌握可靠性分析、设计、试验和管理等理论，并与液压元件及产品的特点结合起来，这对提高液压产品的可靠性水平，具有重要的现实意义。

1 传统可靠性分析的不足

传统的安全系数法没有与定量的可靠度相联系，既没有分析应力与强度等参数的散布对安全系数的影响，使结构的安全程度具有不确定性。以轴类零件为例，在界面发生变化或者复杂的载荷的作用下，零件可能存在多个危险点，每个危险点处的可靠度都将影响到整个零件的可靠度。

2 FMECAFA的方法和不足

FMECA是分析产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响并按每个故障模式产生影响的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法是属于单因素的分析方法。FMECA 由故障模式及影响分析（FMEA）、危害性分析（CA）两部分组成。只有在进行FMEA 基础上才能进行CA。FMECA是产品可靠性分析的一个重要的工作项目也是开展维修性分析、安全性分析、测试性分析和保障性分析的基础。在产品寿命周期各阶段采用FMECA的方法及目的略有不同。虽然各个阶段FMECA的形式不同但根本目的均是从不同角度发现产品的各种缺陷与薄弱环节并采取有效的改进和补偿措施以提高其可靠性水平。

3 模糊FMECA方法的好處

液压软管总成具有柔软性好、承压能力强、连接方便等优点，广泛应用于各类液压设备中，其可靠性的好坏直接关系着液压设备的可靠性。所以，从故障分析、增强层钢丝角度制定、可靠性评估方法、可靠性试验台设计及可靠性试验等不同方面逐次地对液压软管进行可靠性评估及可靠性试验。首先，分析液压软管常见的和潜在的故障模式及故障机理，找出了其可靠性影响因素，并对钢丝角度、安装弯曲半径等因素进行了分析、改进，利用了有限元分析软件ANSYS对多层钢丝液压软管钢丝角度的组合形式对增强层应力和应变的影响进行分析，为液压软管钢丝角度的制定提供了指导，指出了液压软管的选用方法及日常维护要点。其次，可靠性评估的基础是可靠性数据，针对液压软管可靠性数据的不同，提出了基于试验数据和现场信息的两种可靠性评估方法。前者是利用数理统计方法处理试验数据，找出其失效分布形式然后进行可靠性评估；后者是利用模糊评估方法，对不同工作环境、不同使用工况等条件下的液压软管进行可靠性模糊评估。再次，为了获取试验数据进行可靠性评估，根据试验技术要求，设计了可靠性试验台。利用电液伺服技术和虚拟仪器技术设计了脉冲试验台，利用气液泵等气液元件和虚拟仪器技术设计了耐压爆破试验台。最后，选择一批聚四氟乙烯软管总成在可靠性试验台上分别进行了脉冲试验和耐压爆破试验，并用所提出的基于试验数据的可靠性评估方法对试验数据进行了可靠性评估，结果表明该批软管符合设计要求，同时验证了所提出的可靠性评估方法的可行性。

4 结束语

液压系统由于其运行环境不稳定，再加上系统构成复杂，受后外来因素影响较多因而液压系统故障发生概率的高低、严重程度的大小、检测和维修程度的难以都是一些带有模糊性的概念，应用模糊数学理论可以将定性的评价指标定量化，从而使评价更加科学，合理、准确。模糊综合评价的排序结果表明液压挖掘机的各种综合故障式中，由于管路系统压力偏高导致软管破裂的等级最高，是可靠性改进的重点。其次是转向器转向沉重和轮边减速异常响声。经现场调查分析发现，此评判结果与实际情况相符。通常通过理论分析和举例说明，利用模糊综合评价方法对FMECA进行改进，使得FMECA对液压系统的可靠性分析更全面，其得出的结果更接近实际。

参考文献

[1]赵静一.液压系统的客人靠性研究进展[J].液压气动与密封2006（3）.

[2]张晗亮.以FMECA为中心的柴油机可靠性研究[D].电子科技大学，2009.

[3]唐淑云.基于模糊理论的发动机可靠性风险评价方法研究[D].江西理工大学，2010.

作者简介

王悦（1995-），女，汉族，郑州大学机械工程学院机械工程专业，2014级学生。