基于灰色關(guān)聯(lián)法分析吊車的機械故障

李 雪

（本溪鋼鐵集團北營公司軋鋼廠吊車運行區(qū)，遼寧 本溪117000）

基于灰色關(guān)聯(lián)法分析吊車的機械故障

李 雪

（本溪鋼鐵集團北營公司軋鋼廠吊車運行區(qū)，遼寧 本溪117000）

灰色關(guān)聯(lián)法是常見用來分析機械故障的方法，它可以判斷出故障的各種模式，吊車的各部件如果發(fā)生故障，可以用灰色關(guān)聯(lián)法來提供一種分析原因的評價方法。將灰色關(guān)聯(lián)法從理論中應(yīng)用到實際操作中，機械的故障可以被準確診斷出，分析各組成部分的可靠性，不僅在實際修復吊車的工作中獲益，也可以豐富理論知識，理論與實踐具體結(jié)合可以大大提高工作效率。

灰色關(guān)聯(lián)法；吊車；故障分析

通過灰色關(guān)聯(lián)法在吊車故障研究中應(yīng)用，對吊車發(fā)生故障的可能性進行預判，一般在機械的故障診斷中要進行故障樹分析，很多種情況可以造成故障樹，在這中間一定有一個最容易發(fā)生的概率事件。我們要找到這一模式，利用灰色系統(tǒng)理論來處理一些故障模式的可能性關(guān)系。

1 灰色關(guān)聯(lián)法

關(guān)聯(lián)度是對于兩個系統(tǒng)間的因素隨時間和不同對象而變化的，涉及關(guān)聯(lián)性大小的量度。在一個系統(tǒng)的發(fā)展中，如果有兩個因素變化趨勢有一致性，那么這二者的關(guān)聯(lián)程度就比較高，也就是同步變化的程度較高。如果有兩個因素變化趨勢不一致，那么這兩者之間的關(guān)聯(lián)度就較低?；疑治龇ň褪欠治鲆蛩刂g的發(fā)展趨勢一致與不一致的程度，它是衡量因素之間關(guān)聯(lián)程度的一種最普遍方法。

灰色系統(tǒng)理論對各個子系統(tǒng)都做了灰色關(guān)聯(lián)度的分析，旨在用這種方法尋找各系統(tǒng)中存在的關(guān)系。灰色關(guān)聯(lián)度可以對一個系統(tǒng)的發(fā)展變化進行量化處理，尤其對分析動態(tài)的系統(tǒng)有益。

2 灰色關(guān)聯(lián)法的計算

2.1 確定兩個數(shù)列

一個是表達系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列，另一個是影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列。參考數(shù)列是能夠反映系統(tǒng)的行為特征，是數(shù)據(jù)數(shù)列。比較數(shù)列是由影響系統(tǒng)行為因素組成的。

2.2 無量鋼化分析參考數(shù)列與比較數(shù)列

因為系統(tǒng)中的各個因素有著不同的意義，所以數(shù)據(jù)的量綱也并不相同，這樣不方便比較，更不容易得到正確的結(jié)論。在用灰色分析法進行分析時，我們通常采用無量綱化的方式來處理數(shù)據(jù)。

2.3 求灰色關(guān)聯(lián)數(shù)

參考數(shù)列和比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)數(shù)ξ。曲線間的集合形狀差別程度就是關(guān)聯(lián)度，是能夠作為衡量關(guān)聯(lián)程度的標尺。一個參考數(shù)列xo如果有若干比較數(shù)列X1，X2，，，，Xn，那么各個比較數(shù)列和參考數(shù)列在曲線中的點關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ就可以根據(jù)公式算出來，ρ是分辨系數(shù)通常在0-1之間，0.5是比較常見的。

2.4 求關(guān)聯(lián)度ri

Ri值越接近1，表示相關(guān)性越好。因為關(guān)聯(lián)系數(shù)表示的是一個動態(tài)系統(tǒng)情況，所以在各個時刻的數(shù)值都有所不同，甚至也不止一個，關(guān)聯(lián)系數(shù)是比較數(shù)列和參考數(shù)列在不同時間，也就是曲線中的各個點的關(guān)聯(lián)值，信息太過分散，使得整體性的比較會比較困難。所以，求平均值是一個相對來說比較直觀的做法，就是將各個時間的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個值。Ri-比較數(shù)列xi對參考數(shù)列xo的灰關(guān)聯(lián)度還可以被稱為平均關(guān)聯(lián)度、序列關(guān)聯(lián)度和線關(guān)聯(lián)度。

2.5 排序關(guān)聯(lián)度

我們通常用關(guān)聯(lián)度大小次序來描述因素之間的關(guān)聯(lián)程度。把m個子序列對同一個母序列的關(guān)聯(lián)度排列起來，按照大小的順序，就組成了關(guān)聯(lián)序列，表示為{x}，它表示了從母序列的角度來看各個子序列的優(yōu)劣程度。計算得出研究對象和待識別對象中各個影響因子之間的關(guān)聯(lián)度，得到關(guān)聯(lián)度大小的數(shù)值，比較數(shù)值來判斷識別對象在多大程度上影響的研究對象。

3 識別故障模式

每一個特征向量都表示一種故障的模式，故障診斷就是用待檢模式來處理故障模式的識別?；疑\斷可以用關(guān)聯(lián)分析法來識別故障模式。如下圖。

圖 為灰色故障模式識別原理圖

4 分析吊車故障

機械產(chǎn)生故障的原因有很多，我們可以用集中不同的特征指標來描述同一種故障，而通常同一種癥狀又是幾種原因共同作用的結(jié)果。如吊車大車運行時扭車就有好幾種原因：

其一，駕駛室側(cè)車輪組和滑線側(cè)車輪組直徑大小不一致。

其二，駕駛室側(cè)和滑線側(cè)大車聯(lián)軸器磨損程度不同。

其三，駕駛室側(cè)和滑線側(cè)大車減速機磨損程度不同。

其四，駕駛室側(cè)和滑線側(cè)有一側(cè)大車電機故障。

其五，駕駛室側(cè)和滑線側(cè)甩電阻接觸器故障。

其六，駕駛室側(cè)和滑線側(cè)有一側(cè)電器線路故障。

檢測量和故障特征之間是一種非線性映射，同理，故障特征和故障源之間也同樣如此。故障的不確定性與多樣性以及各部分之間的復雜聯(lián)系都使得故障診斷成為難點。

吊車的主要結(jié)構(gòu)是有平臺欄桿，運行機構(gòu)，大車，小車和電器部件組成。平臺欄桿是有四個方向的欄桿組成，運行機構(gòu)包括減速器、制動器、聯(lián)軸器、傳動器、主動車輪組和從動車輪組構(gòu)成。大車包括主梁和端梁。小車包括運行結(jié)構(gòu)、副起升和主起升。各個部分的復雜程度不同，技術(shù)含量也不同，要綜合考慮個中因素，并得出部分失效的概率數(shù)據(jù)。一般來說，平臺欄桿的失效概率值為5×10-5。運行機構(gòu)的失效概率值為1×10-2。大車的失效概率是2×10-4。小車的失效概率是2×10-3。電器部件的失效概率是1×10-2。

5 結(jié)語

文章討論了灰色關(guān)聯(lián)法在分析吊車故障中的應(yīng)用，故障樹底可以用來判斷各類故障模式可能性的大小。在實際的吊車操作過程中減少不必要的診斷麻煩，從而提升了工作效率。此外，灰色關(guān)聯(lián)法可以用于分析各類機械裝置的可靠性。

［1]王宇杰，龐兵.機械故障智能診斷方法研究［J].黑龍江科技信息，2011（06）.

［2]龔雪.工程機械智能故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J].機床與液壓，2011（14）.

［3]吳道俊.車輛疲勞耐久性分析、試驗與優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究［D].合肥工業(yè)大學，2012.

李雪（1983—），男，滿族，遼寧錦州人，大學本科，工學學士學位，助理工程師，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。