基于bootstrap法與混合威布爾分布的拖拉機(jī)可靠性評估模型與應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)政策和農(nóng)業(yè)機(jī)械購置補(bǔ)貼政策力度加大，規(guī)?；?、集中化和現(xiàn)代化的生產(chǎn)經(jīng)營方式促使農(nóng)業(yè)機(jī)械需求量明顯上升，大中馬力拖拉機(jī)是農(nóng)機(jī)具動力的主要來源，因此國產(chǎn)拖拉機(jī)制造企業(yè)紛紛加大生產(chǎn)力度?？煽啃允钱a(chǎn)品質(zhì)量的核心保證，目前國產(chǎn)拖拉機(jī)產(chǎn)品可靠性水平低于國外發(fā)達(dá)國家平均水平。
　　國內(nèi)農(nóng)機(jī)可靠性研究成果和有關(guān)文獻(xiàn)較少，適用于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品可靠性評估的理論和方法還不成熟。本文結(jié)合拖拉機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)故障數(shù)據(jù)，基于可靠性工程、隨機(jī)過程、統(tǒng)

2、計(jì)分析的參數(shù)估計(jì)與非參數(shù)估計(jì)理論、模糊數(shù)學(xué)及故障模式影響與重要度分析理論，對拖拉機(jī)可靠性評估進(jìn)行建模與應(yīng)用分析。
　　機(jī)械系統(tǒng)失效過程與電子類產(chǎn)品區(qū)別較大，因此電子類產(chǎn)品的相關(guān)理論與方法不能直接應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品。拖拉機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和作業(yè)環(huán)境特殊性決定其故障機(jī)制的多樣性，故障率曲線一般為典型的浴盆曲線，威布爾分布能夠完整描述浴盆曲線的早期故障期、偶然故障期和疲勞故障期，因此適合評估拖拉機(jī)系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng)單一威布爾模型忽略了故障機(jī)

3、制的多樣性，用來描述復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)故障過程會產(chǎn)生較大偏差，混合威布爾模型的應(yīng)用基礎(chǔ)則是故障按不同故障機(jī)制進(jìn)行分類，彌補(bǔ)了單一模型的不足，適合描述多種故障機(jī)制并存的拖拉機(jī)系統(tǒng)故障過程。
　　在故障信息獲取不夠完備的情況下，本文提出以故障現(xiàn)象作為故障模式的特征屬性，構(gòu)建故障模式與故障應(yīng)力之間關(guān)系矩陣，從而避免故障機(jī)制分析;將故障模式按故障應(yīng)力相似性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)故障模式的分類。結(jié)合拖拉機(jī)現(xiàn)場使用故障數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)混合威布爾

4、模型參數(shù)。對比混合威布爾模型與單一威布爾模型可靠度曲線圖，結(jié)合拖拉機(jī)使用過程中用戶對可靠性感受的調(diào)查，得出使用混合威布爾模型對拖拉機(jī)可靠性評估的合理性。
　　參數(shù)方法是在特定前提假設(shè)基礎(chǔ)上，如果理論與實(shí)際偏差不大時(shí)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較理想;反之，如果前提條件本不成立，即理論與實(shí)際情況相差較大時(shí)，推斷的結(jié)果不具有實(shí)際意義。非參數(shù)方法則并不假定總體服從特定分布，所以具有普遍性，比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)基礎(chǔ)的崩塌。采用非參數(shù)方法時(shí)，為提高計(jì)算效率和

5、廣泛提取樣本信息，考慮采用bootstrap法，在現(xiàn)有樣本數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，擴(kuò)大樣本容量，使非參數(shù)估計(jì)更科學(xué)、更符合實(shí)際。
　　本文基于bootstrap法，構(gòu)建故障強(qiáng)度與核函數(shù)之間數(shù)學(xué)模型。對故障強(qiáng)度模型進(jìn)行非參數(shù)估計(jì)。結(jié)合故障跟蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到拖拉機(jī)故障強(qiáng)度點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)曲線，揭示拖拉機(jī)使用初期故障規(guī)律性。對比參數(shù)估計(jì)與非參數(shù)估計(jì)兩種方法，計(jì)算累積故障強(qiáng)度與實(shí)際累積故障次數(shù)之間的均方誤差，得出非參數(shù)估計(jì)的故障強(qiáng)度曲線更接近試驗(yàn)實(shí)際

6、過程。
　　根據(jù)拖拉機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)，把拖拉機(jī)系統(tǒng)分為動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和其它工作裝置五個(gè)子系統(tǒng)。結(jié)合拖拉機(jī)現(xiàn)場使用故障數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障模式影響分析(FMEA)及系統(tǒng)重要度分析，建立拖拉機(jī)系統(tǒng)重要度等級數(shù)學(xué)模型，確定拖拉機(jī)主要故障部位、故障模式、故障原因及影響可靠性的關(guān)鍵子系統(tǒng)，為提高拖拉機(jī)可靠性提供參考依據(jù)。
　　根據(jù)參數(shù)估計(jì)與非參數(shù)估計(jì)揭示的拖拉機(jī)早期故障規(guī)律性，結(jié)合FMEA和系統(tǒng)重要度分析結(jié)果，有針對性提