基于模糊數學的某供輸彈液壓系統可靠性研究

陸繼山，馮廣斌，孫華剛，張云峰

(軍械工程學院軍械技術研究所，河北石家莊 050003)

基于模糊數學的某供輸彈液壓系統可靠性研究

陸繼山，馮廣斌，孫華剛，張云峰

(軍械工程學院軍械技術研究所，河北石家莊 050003)

利用模糊數學知識建立了供輸彈液壓系統可靠性分配的模糊數學模型，根據業內專家對國內某自行火炮供輸彈液壓系統的評價意見，對液壓系統的權重集、分值集和失效率等因素進行了統計處理和求解分析，解決了以往對該系統可靠性把握不準的問題，對未來該型供輸彈液壓系統的故障預測和失效分析具有一定的參考價值。

供輸彈液壓系統;模糊數學;可靠性分配;求解分析

0 前言

液壓系統因其傳遞功率大，靜態速度剛度大而在工程上得到廣泛應用［1］。火炮液壓系統一般由動力元件、控制元件和液壓輔助元件三部分組成［2］。供輸彈液壓系統是未來數字化火炮武器平臺的核心部分和技術關鍵，在未來信息技術高度發達的數字化戰場中，火炮必須為我方部隊提供迅速、猛烈的火力支援，同時為了提高火炮的生存能力，必須頻繁的變換發射陣地，這就要求火炮要在盡可能短的時間內快速發射大量的炮彈，對目標實施“多發同時彈著”打擊，然后迅速轉移，實現“打了就跑”的戰術［3－4］，供輸彈液壓系統在自行火炮中扮演著極為重要的角色，能為火炮的彈丸輸送、裝填和擺動提供相應的動力，它的可靠性對于火炮射擊進程的正常發揮起著重要作用。因此，研究液壓系統的可靠性有著重要意義。

1 供輸彈液壓系統工作原理

供輸彈液壓系統主要由集流板電磁閥、油泵電機組件、油濾安全閥組件、雙向液壓鎖、油箱組件、放油塞總成、手泵吸油管、節流閥、回油嘴組件、壓力表總成和管路等部件組成。

其工作原理為:雙聯泵在直流電機的帶動下從油箱吸油，由兩根不同流量的油管分別通過雙油濾安全閥組，分別流入集流板電磁閥 (集流板上共裝有9個電磁閥，分別是4個10通徑的電磁閥1#、2#、3#、4#閥以及 5個6通徑電磁閥5#、6#、7#、8#、9#閥)。不工作時，液壓油從集流板另一個出口流回油箱。當壓力過大時，安全閥被打開，液壓油經過安全閥流回油箱［3］，系統傳動路線如框圖1所示。

圖1 液壓系統的動力傳動路線

2 可靠性分配的模糊方法

模糊可靠性的研究始于20世紀80年代，供輸彈液壓系統可靠性分配的是指利用模糊數學知識建立可靠性分配的數學模型，并進行求解分析，并確定其中的因素集、因素權重集和分值集等要素，進而作為判斷系統中機械構件失效率的重要因素。

2.1 確定因素集

按照可靠性分配的相關原則，可將該型供輸彈液壓系統分為集流板電磁閥單元、油泵電機組件單元、油濾安全閥組件單元、雙向液壓鎖單元、油箱組件單元、放油塞總成單元、手泵吸油管單元、節流閥單元、回油嘴組件單元、壓力表總成單元和管路單元11個單元。同時從工藝水平、重要性、復雜性、工作環境、可維修性、工作時間比、加工費用七個因素出發權衡每個單元的權重［5］。可將因素集寫成A={a1，a2，…，an}，n=7，a1至a7分別代表以上的7個因素。

2.2 確定因素權重集

表1 因素權重集統計表

按照這一方法，對30位業內專家就該型供輸彈液壓系統的評判打分進行了調查，得出如表2所示的結果。

表2 供輸彈液壓系統因素權重集調查統計表

通過上表得出供輸彈液壓系統的權重集:B={0.25，0.18，0.17，0.14，0.21，0.20，0.15}。

2.3 確定分值集

首先計算供輸彈液壓系統的集流板電磁閥單元相應數學模型。通常情況下可將其按照打分的高低，將其分值為1級 (1分)先進，2級 (3分)較先進，3級 (6分)一般，4級 (12分)較落后，5級 (24分)落后;則分值集可寫為 X=(1，3，6，12，24)，并查閱相關資料，于是可寫出其評判矩陣:

2.4 進行模糊綜合評判

同時，可以得出相應各單元的評價分數如表3所示。

表3 供輸彈液壓系統單元評價分值表

2.5 進行可靠性分配并驗證

表4 供輸彈液壓系統失效率分配表

根據表4所得結果，可以得出該型供輸彈液壓系統失效率指標:

顯然滿足相關條件，也即通過這種方法得出的結果滿足供輸彈液壓系統可靠性指標要求。

3 結束語

采用模糊數學知識建立數學模型的方法，根據某供輸彈液壓系統的工藝水平，復雜程度等7個方面的因素分析計算得出系統的的失效率指標，進而判斷出所設計制造的產品是否符合可靠性要求，從而可以更加方便、快捷地修改相關材料、尺寸等參數，以求快速達到所要求的工作標準，能夠大大節約生產時間和所需成本。

［1］王東，黃效國，過躍.基于 MATLAB/SIMULINK的閥控缸模塊化建模與研究［J］.機床與液壓，2009，37(9):240－242.

［2］黃振全，陳志武，廖素英.火炮液壓系統研究及仿真分析［J］.液壓與氣動，2013(7):27 －30.

［3］侯保林，樵軍謀，劉琮敏.火炮自動裝填［M］.北京:兵器工業出版社，2010.

［4］徐大健.某高速供彈裝置控制系統研究［D］.南京:南京理工大學，2011.

［5］黃洪鐘.機械系統可靠性分配的模糊方法［J］.機械科學與技術，1996，15(2):182 －185.

［6］陳常順，米糧川，高樹滋.基于預測值的火炮可靠性分配的模糊方法［J］.火炮發射與控制學報，2002(3):41－43.

［7］趙德孜，溫衛東，段成美.機械系統設計初期可靠度模糊分配方法的研究［J］.機械科學與技術，2005(7):852－856.

Reliability Study about Loader Hydraulic System Based on Fuzzy Mathematics

LU Jishan，FENG Guangbin，SUN Huagang，ZHANG Yunfeng
(Ordnance Technical Institute，Ordnance Engineering College，Shijiazhuang Hebei050003，China)

Based on the evaluation opinions of domestic specialists aboutone loader hydraulic system of propermotion artillery，by using the knowledge of fuzzymathematics，amodel of fuzzymathematics about reliability apportionment of the system was built.Statistic treatment and solution analysis of the weight set，value set and failure rate about the loader hydraulic system were accomplished.The problem that the judgmentof the reliability about loader hydraulic system was not so accurate in the pastwas solved.It is valuable of certain referance to failure prediction and failure analysis of this type of loader hydraulic system.

Loader hydraulic system;Fuzzymathematics;Reliability apportionment;Solution analysis

TH206

A

1001－3881(2015)21－201－4

10.3969/j.issn.1001 －3881.2015.21.050

2014－09－13

陸繼山 (1988—)，碩士研究生，研究方向為火炮、彈藥及自動武器。E－mail:1174465062@qq.com。