一種抓取裝置傳動機構(gòu)的故障樹分析

劉志芳

【摘 要】本文介紹了一種抓取裝置傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能，分析了傳動機構(gòu)的兩種故障模式，并分別建立了兩種故障的故障樹;進行了故障樹定性分析，求得故障樹的最小割集;進行了故障樹定量分析，計算頂事件發(fā)生的概率及底事件相對概率重要度;通過故障樹分析確定了設(shè)計上的薄弱環(huán)節(jié)，并提出了改進措施，提高產(chǎn)品的可靠性。

【關(guān)鍵詞】傳動機構(gòu);故障樹;故障樹分析;可靠性

中圖分類號： U672.2 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）03-0231-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.096

Fault Tree Analysis of a Grab Device Drive Mechanism

LIU Zhi-fang

（China Academy of Atomic Energy Sciences， Beijing 102413， China）

【Abstract】This paper introduces the structure and function of a grasping device transmission mechanism， analyses two kinds of fault modes of transmission mechanism， and establishes two kinds of fault tree respectively; conducts qualitative analysis of fault tree， obtains the minimum cut set of fault tree; conducts quantitative analysis of fault tree， calculates the probability of top event occurrence and the relative probability importance of bottom event; and divides the fault tree into three parts. The weaknesses in design are analyzed and determined， and improvement measures are put forward to improve the reliability of products.

【Key words】Transmission mechanism; Fault tree; Fault tree analysis; Reliability

0 引言

故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是運用自上而下的演繹法對結(jié)構(gòu)逐級分析，尋找導致某種故障事件（頂事件）的各種可能原因，直到最基本的原因，并通過邏輯關(guān)系的分析確定潛在的設(shè)計缺陷，以便采取改進措施。本文依照GJB/Z 768A-1998《故障樹分析指南》[1]對該抓取裝置傳動機構(gòu)FMECA分析出的重要故障進行了故障樹分析，形成了故障樹分析報告，并通過邏輯關(guān)系的分析確定潛在的設(shè)計缺陷，以便采取改進措施。

1 功能和結(jié)構(gòu)

抓取裝置傳動機構(gòu)的作用是驅(qū)動抓取裝置上下運動，實時監(jiān)測抓取裝置所受到的拉力和壓力，并提供過載保護。

抓取裝置傳動機構(gòu)通過滾珠絲杠裝置使被抓取物體上升或下降，它主要由滾珠絲杠裝置、蝸輪減速器、傳感器組及電機和手輪機構(gòu)組成。

蝸輪減速器通過密封的磁力聯(lián)軸節(jié)、蝸輪組、牙嵌式安全離合器將電機扭矩傳遞給絲杠;滾珠螺母在絲杠旋轉(zhuǎn)時移動，使抓取裝置上升和下降;傳感器組用于控制抓取裝置運動和給出抓取裝置位置的信息;在電機不能工作時將由手輪機構(gòu)執(zhí)行被抓取物體的上升或下降，同時通過開關(guān)通知電機斷開。

2 抓取裝置傳動機構(gòu)故障樹構(gòu)建

在進行故障樹分析前，對產(chǎn)品FTA分析進行如下約定：故障樹中的底事件之間是相互獨立的;每個底事件和頂事件只考慮其發(fā)生或不發(fā)生兩種狀態(tài)。

抓取裝置傳動機構(gòu)FMECA分析出的重要故障如下：抓取裝置傳動機構(gòu)無法操作抓取裝置;抓取裝置傳動機構(gòu)密封失效。

（1）抓取裝置傳動機構(gòu)無法操作抓取裝置

故障樹構(gòu)建如圖1。一個最小割集代表系統(tǒng)的一種故障原因，設(shè)計中如果能做到使每個割集中至少一個底事件發(fā)生概率極低，則頂事件發(fā)生概率就會極低。

（2）抓取裝置傳動機構(gòu)密封失效

故障樹構(gòu)建如圖2。頂事件描述：抓取裝置傳動機構(gòu)在運行狀態(tài)下必須保證零件與零件之間的密封、零件本身的氣密性能達到要求，若氣密性不能達到要求即為故障狀態(tài)。

故障樹定性分析如下：抓取裝置傳動機構(gòu)密封失效故障樹最小割集為{X31}，{X32}，{X33}。

故障樹定量分析如下，運用一階近似算法求解頂事件發(fā)生概率：P（T3）=7.92×10-6;

底事件相對概率重要度計算：Ip1=0.985;Ip2=0.009;Ip3=0.006

3 結(jié)論及改進措施

從故障樹分析結(jié)果可以得出如下幾條結(jié)論：（1）在設(shè)計中盡量降低一階最小割集的發(fā)生概率，也可以在設(shè)計中加入冗余設(shè)計，減少一階最小割集的數(shù)量。（2）引起抓取裝置傳動機構(gòu)密封失效的原因：密封隔板變形、緊固件松脫及密封元件損壞。

改進措施：（1）抓取裝置傳動機構(gòu)無法操作抓取裝置，可選擇可靠性高的外購件（電機、軸承），提高傳動鏈的可靠性;（2）密封失效，可選用高可靠性的密封元件，并定時更換;選用剛度高的材料制造密封隔板;緊固件在設(shè)計中采取防松措施。

【參考文獻】

[1]GJBZ 768A-1998故障樹分析指南.