对调距桨液压系统可靠性模型与故障树分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com调距桨液压系统可靠性模型与故障树分析口曹召锋口阚树林口王锡雄上海大学机电工程与自动化学院上海200072摘要：调距桨液压系统给螺旋桨螺距的调节提供动力油压，并向桨毂内部输送润滑油。在具体分析调距桨液压系统工作原理的基础上建立了系统可靠性模型，计算出液压系统连续运行一个月(720h)的系统可靠度。针对调距桨液压系统故障频发的现象，选取“调距功能失效”作为顶事件进行故障树分析，得到了导致调距功能失效故障的所有最小割集，给出了提高调距桨液压系统可靠性的具体措施关键词：调距桨液压系统可靠性模型失效率故障树最小割集中图分类号：TH137-31文献标

2、识码：A文章编号：1000—4998f2014)05—0058—04装载调距桨的船舶能够在主机转向和转速保持不油引回到主油箱中．从而改变螺旋桨桨叶螺距。变的情况下，通过调节桨叶螺距来改变螺旋桨的推力主液压回路根据电控系统输入的螺距指令，jJi；J节5z-'b和方向，实现航速的改变、船舶的正车或倒车。相换向阀V1或V2处于左位或右位并调定其阀开度，对于定距桨．调距桨巨大的灵活性和低能耗使其在船从而控制进入桨毂前后腔的压力和流量。当没有调距舶中应用越来越广泛。调距桨液压系统作为桨叶螺距信号输入时，换向阀Vl或V2处于巾位，泵P1(或P2)调节的动力源，其结构组成复杂，运行环境恶

3、劣，液压流出的液压油经安全阀V5、背压阀V6以及冷却器C1系统的可靠性影响着船舶运行的安全性。本文在分析流回主油箱。梭阀V3用于检测比例阀V2的负载压力调距桨液压系统原理的基础上，建立了调距桨液压系值(也即比例阀的出口压力)并输出，作为安全阀V5开统可靠性框图．根据液压系统零部件的失效率数据，计启压力的一部分，所以溢流阀V5的设定开启压力值算出液压系统连续运行一个月(720h)的可靠度。针对(即比例阀进口压力值)为先导阀V4的设定压力+比例液压系统故障频发的现象，建立了以调距桨液压系统阀V2的负载压力，这样比例阀进m[j压差为先导阀“调距功能失效”为顶事件的故障树，找出导致

4、顶事件V4的设定压力这一恒定值。比例阀T作在一个恒定压发生的所有最小割集并分析其概率重要度，为快速查差中．形成比例阀负载敏感回路。找和定位调距桨液压系统故障提供依据⋯。1调距桨液压系统工作原理调距桨液压系统由主液压回路、辅助液压回路和布置于舱底的主油箱组成．图1为液压系统原理图。主液压回路由备用泵P1(作为主泵P2的备用泵，在泵P2损坏的条件下投入使用)及附件、主泵P2及附件、电磁换向阀V1、比例换向阀V2组件、溢流阀V5、海水冷却器C1等组成，其作用是将高压油输送到桨毂的相应油腔．并将桨毂中的低压收稿13期：2013年11月2014／5机械制造52卷第597期学兔兔www

5、.xuetutu.com辅助液压回路主要包括提升泵P3、滤油器F3、手1()=尸(1>f)=尸{tl>，t2>t，⋯，f>}动换向阀V7、二级调压阀组和重力油箱，其主要功能=兀P(t>)=兀(￡)=兀exp(一A￡)(1)是向重力油箱加油，保持桨毂静压腔的压力，从而防止i=li=1i=l海水渗入桨毂油腔。当主液压回路损坏无法正常使用对于并联系统，只有当所有单元全部发生故障时，时，将手动换向阀V7处于左位或者右位机能，提升泵系统才会发生故障，因此并联系统的寿命等于所有单P3流出的油液经单向阀流人桨毂前后油腔中，使调距元中寿命最长的那个单元的寿命。设并联系统由n个桨设定到全正车

6、位置，从而起到应急调距的作用。单元组成，第i个单元的寿命为t，并联系统可靠度为2()，则有：2调距桨液压系统可靠性模型s2(￡)=尸(>t)=P{max(t1，t2，⋯，tn)>￡}2．1调距桨液压系统可靠性框图=1-Ptt1≤￡，t2≤⋯．，tn≤￡}_1一n[1-P(t>)]液压系统主液压回路的作用是根据电控信号指令i=1向桨毂油缸提供符合要求的液压油．从而改变螺旋桨=1一n[1一R()]=1一兀[1-exp(一A)](2)桨叶螺距。以“螺距能够调节”为任务目标，建立调距桨i=1i=1液压系统调距可靠性框图。在正常工作条件下，向系统式中：为各组成单元失效率；t为系统运行

7、时间。提供油液的是主泵P2及其附件．备用泵组件为主泵组由调距桨液压系统可靠性框图可知．该液压系统件的冗余备件，在主泵组件无法正常工作的条件下投是串联关系和并联关系的混合，组成关系复杂，首先将入使用。所以主泵组件与备用泵组件是相互并联的关串联部分的组成单元进行简化，简化后的框图如图3系。两条回路都起到向液压系统提供液压油的功能，称所示为供油回路。在螺距调节过程中，比例阀组件和电磁换向阀V1都可以改变油液的流向和流速大小。两者在功能上也是并联的关系，称为换向回路。供油回路和换向回路相互串联，并且与溢流阀V5、背压阀V6