減速機械的可靠性維修及其維修決策

田志剛

摘 要：制定科學的維修決策，才能確保設備運行能夠滿足連續生產需要。而對減速機械進行可靠性維修，則能利用合理維修決策確保設備的可靠運行?；谶@種認識，文章對減速機械的可靠性維修問題展開了分析，并對其維修決策進行了探討，以期為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：減速機械；可靠性維修；維修決策

引言

減速機械一旦發生軸承損壞、漏油或過熱等問題，就會導致正常生產受到嚴重影響。針對這一情況，還應加強減速機械的可靠性維修，并從可靠性、維修性和經濟性角度完成合理的維修方式選擇，同時制定科學的維修周期決策，進而更好地實現設備的維修管理。因此，相關人員還應加強有關問題的研究，以便更好地開展相關工作。

1 減速機械的可靠性維修分析

1.1 減速機械結構與常見故障

目前，減速機械種類較多，主要可以劃分為蝸桿減速機、行星齒輪減速機和齒輪減速機，不同減速機有不同的傳動類型。其中，蝸桿減速機具有傳動比大、無噪聲、結構緊湊和工作平穩等優點，應用范圍較廣。從結構上來看，該種減速機主要由蝸輪蝸桿副、斜齒輪副、圓錐滾子軸承、傳動軸、密封件、深溝球軸承等部件構成。而該種減速器時常發生減速機內油位過高、傳動軸異響、軸承失效、軸承蓋漏油、減速機過熱和輪齒折斷等故障。

1.2 減速機械可靠性分析方法

在減速機械的可靠性分析上，可以使用定性分析和定量分析的方法。而常用的定性分析方法為故障模式、影響和致命度分析方法，簡稱為FMECA，需要通過系統實驗完成機械薄弱點及其影響的尋找。采取該方法，需要在設計之初對產品設計展開評價，并分析系統單元可能發生的故障模式及其影響，然后進行致命性分析。在可靠性分析過程中，需采取“由上而下”的邏輯歸納法，從系統結構元器件開始分析，以確定各故障模式對系統性能的影響[1]。最后，還要對各故障模式進行嚴酷度分類，并對故障出現概率進行分析，以實現致命度高的故障模式的消除。而常用的定量分析方法為故障樹分析法，簡稱為FTA，可以使用統計學和概率論完成事故特性的估計，然后進行可靠性計算。目前，該方法可用于進行復雜系統可靠性評價，將通過圖形演繹對事件的邏輯關系進行表示。由于整個圖形像是一顆以頂事件為根的樹，所以被稱之為“故障樹”。

1.3 減速機械可靠性維修

在實際進行減速機械的可靠性維修時，通常采用FTA程序。具體來講，就是要圍繞減速機械特定系統故障完成層層追蹤，以便利用故障樹圖形表示系統故障與導致故障產生的因素之間的聯系。完成故障樹模型的建立后，則要對故障數據進行采集。通過定性分析，可以得到定性重要度和最小割集，從而完成系統薄弱環節和故障譜的查找。通過定量分析，則能完成頂事件發生概率的計算，進而獲得系統不可靠度。利用關鍵重要度和概率重要度分析數據結果，則能提出科學的可靠性維修決策。以蝸桿減速機為例進行故障樹的構建，頂事件則為減速機失效，而導致蝸桿減速機失效原因可以劃分為七大類，即減速機內油位過高、傳動軸異響、軸承失效、軸承蓋漏油、減速機過熱和輪齒折斷等故障，這些故障可以作為二次事件。故障樹底事件則為引起各類故障出現的原因，如減速機過熱的底事件應為超負荷運轉、潤滑油污染、油封過度摩擦和潤滑油過少等。完成故障樹構建后，可采用上行法完成最小割集求解。而按照布爾代數運算規則將頂事件表示為底事件積之和的最簡式，則可以其中每一項作為一個最小割集。通過分析可以發現，蝸桿減速機失效故障有23個一階最小割集。確定底事件的故障模式和故障分布參數后，則能利用底事件故障概率完成頂事件故障概率計算，以完成故障樹的定量分析。通過計算，可以對各故障發生概率大小進行排列，并完成各元器件重要度的排列。綜合考慮這兩方面因素，則能完成蝸桿減速機部件診斷檢查順序的排列，從而實現減速機械的可靠性維修。通過分析可以發現，導致蝸桿減速機失效的故障主要有五類，即空心軸油封漏油、電機軸齒輪折斷、單鍵空心軸鍵槽磨損、減速機異響和帶收縮盤空心[2]。針對這五個故障的原因展開進一步分析，并提出相應的解決方案，則能為蝸桿減速機的可靠運行提供保障。

2 減速機械的可靠性維修決策

減速機械可靠性維修決策的制定，需要以可靠性維修為中心，并對機械可靠性、故障后果和維修可行性展開分析，然后結合故障規律給出合理的維修方式決策，并制定科學的預防維修周期決策，從而在降低機械維修費用的同時，使設備維修和停修給生產帶來的經濟損失降低到最小。

2.1 維修方式決策

目前，機械設備常用的維修方式包含定期維修、狀態維修和事后維修，采取不同的維修方式將給設備的可靠性、維修性和經濟性帶來不同程度的影響。在制定維修方式決策時，還應采取定期維修方式維修具有較高可靠性要求的設備，采用事后維修方式維修故障危害小的設備，采取狀態維修方式維修具有較高維修成本的設備?？紤]到減速機械結構相對簡單，可以針對具體零部件或組件制定相應維修方式決策，因此可以采取層次分析法選取維修方式。而目標層為減速機蝸桿維修方式，第二層為準則層，即利用專用程度、對安全環境的影響、在生產中的重要程度和質量的穩定性四個可靠性指標，并利用維修難易程度和備件情況這兩個維修性指標，同時利用蝸桿原值、停機損失和維修費用這三個經濟性指標對減速機維修方式進行衡量[3]。最后則為方案層，包含狀態維修、定期維修和事后維修。依次進行第二層對第一層以及第三層對第二層的評判矩陣的構造，并進行求解，則能夠得到狀態維修、定期維修和事后維修的權重分別為0.326、0.376和0.298，因此應采用定期預防維修方式進行蝸桿維修。

2.2 預防維修周期決策

采取定期維修方式，還應確定最優的維修周期以降低減速機械的預防性維修陳本，并確保設備的維修效果。在具體制定決策時，還要根據維修目的進行維修周期計算。比如零部件故障如果危及安全，就要以安全性要求為目的，否則以經濟性要求或有效度最大為目的。以蝸桿減速機的蝸桿維修為例，將以有效度最大為目的進行維修，需要先對蝸桿故障分布模型進行判斷。而蝸桿定期維修的平均維修時間約為1h，事后維修時間約為1.5h。根據蝸桿使用壽命時間表，則能完成蝸桿樣本統計量的計算，然后利用極大似然法完成假設分布參數的點估計值的求解，并完成符合性檢驗[4]。從檢驗結果來看，蝸桿使用壽命服從威布爾分布，可以設定有效度最大的條件完成維修周期的計算。通過計算可以發現，蝸桿最佳維修周期應為5799h。

3 結束語

通過研究發現，對減速機械進行可靠性分析，可以制定可靠性維修決策，從而在確保機械設備運行可靠性的同時，降低設備維修成本，進而更好地進行設備的使用。因此，相關人員還應加強減速機械的可靠性維修及維修決策的研究，以便更好地進行減速機械的維修。

參考文獻

[1]周鶴.GFT型減速機故障判斷和維修[J].筑路機械與施工機械化，2015，11：91-94.

[2]陳祖毅.淺談高爐行星減速機快速修復與改進[J].科技信息，

2010，13：92+85.

[3]范云明.大型減速機（重齒、南高齒）維修經驗介紹[J].中國水泥，2011，09：64-67.

[4]房海龍.淺析工業減速機的使用與維修[J].山東工業技術，2015，15：18.