雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)＊

閆洪霞，馬 超

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院航空工程學(xué)院，北京 100176）

雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)代表了業(yè)界較高性能的液壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可以模擬多油缸組成的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制，既方便實(shí)驗(yàn)人員快速掌握運(yùn)動(dòng)控制器的基本原理和豐富功能，又可以借助系統(tǒng)開放的算法和通信接口開發(fā)針對(duì)不同行業(yè)的高性能液壓運(yùn)動(dòng)控制解決方案[1-2]。本研究基于智能RMC70運(yùn)動(dòng)器的雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)故障可靠度特征的計(jì)算，既保證了系統(tǒng)的雙向高精度同步，也提高了系統(tǒng)的可靠性[3-5]。

1 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

1.1 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由工作導(dǎo)軌、液壓泵站、電控部分、智能RMC70運(yùn)動(dòng)控制裝置等部分組成，技術(shù)要求如下。

油泵流量：26 L/min。

系統(tǒng)電機(jī)功率：2.2 kW。

轉(zhuǎn)速：1 440 r/min。

電壓：380Ⅴ。

系統(tǒng)工作壓力：100 bar。

系統(tǒng)油缸規(guī)格：負(fù)載拉力為0.1 kN。

系統(tǒng)清潔度：NAS6級(jí)。

系統(tǒng)油液介質(zhì)：46#抗磨液壓油。

1.2 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)原理

雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖

2 可靠性模型建立

2.1 液壓設(shè)備可靠性主要數(shù)量特征之間關(guān)系

雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性主要數(shù)量特征之間關(guān)系如圖2所示。

圖2 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性主要數(shù)量特征之間關(guān)系

其中，R（t）為可靠度，F(xiàn)（t）為失效概率，f（t）為失效概率密度，MTBF為平均故障間隔，λ（t）為失效率分布函數(shù)，MTTR為平均修理間隔時(shí)間t（i），A（t）為有效度。

式（1）中：n（t）為t時(shí)刻時(shí)故障樣本數(shù)；N為樣本總數(shù)。

2.2 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)故障可靠性數(shù)據(jù)

可靠性數(shù)據(jù)來源于XXX液壓件廠雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和部分廠家在實(shí)際生產(chǎn)過程中所記錄的數(shù)據(jù)，在嚴(yán)格遵守相關(guān)原則前提下，共獲得100條真實(shí)可靠的故障數(shù)據(jù)，部分故障數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)表

2.3 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)故障可靠度計(jì)算

對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果如表2所示。

表2 經(jīng)驗(yàn)分析法數(shù)據(jù)計(jì)算表

雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)分布模型擬合結(jié)果如表3所示。

表3 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)典型分布模型擬合

由表3可知：指數(shù)分布和威布爾分布均通過擬合檢驗(yàn)，且優(yōu)度R指＞R威，則證明指數(shù)分布模型對(duì)雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)故障間隔時(shí)間的擬合更加精確，可靠性特征如下：

2.4 液壓系統(tǒng)模型

可靠性建模有3個(gè)假定的條件：液壓元件只具有正常與失效2種狀態(tài)、液壓元件的壽命特征服從指數(shù)分布、液壓元件的失效是相互獨(dú)立的。雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)各元件可靠性預(yù)計(jì)值如表4所示。雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)可靠度曲線如圖3所示。

表4 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)各元件可靠性預(yù)計(jì)值

圖3 雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)可靠度曲線

3 小結(jié)

本文根據(jù)雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)的特性，重點(diǎn)介紹了基于智能RMC70運(yùn)動(dòng)器的雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)故障可靠度特征的計(jì)算。研究結(jié)果已經(jīng)反饋給生產(chǎn)制造單位并得到了認(rèn)可，對(duì)雙缸液壓運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性水平的提高有重要意義。