陸繼山，馮廣斌，孫華剛，張云峰

(軍械工程學(xué)院軍械技術(shù)研究所，河北石家莊 050003)

基于模糊數(shù)學(xué)的某供輸彈液壓系統(tǒng)可靠性研究

陸繼山，馮廣斌，孫華剛，張云峰

(軍械工程學(xué)院軍械技術(shù)研究所，河北石家莊 050003)

利用模糊數(shù)學(xué)知識建立了供輸彈液壓系統(tǒng)可靠性分配的模糊數(shù)學(xué)模型，根據(jù)業(yè)內(nèi)專家對國內(nèi)某自行火炮供輸彈液壓系統(tǒng)的評價意見，對液壓系統(tǒng)的權(quán)重集、分值集和失效率等因素進行了統(tǒng)計處理和求解分析，解決了以往對該系統(tǒng)可靠性把握不準的問題，對未來該型供輸彈液壓系統(tǒng)的故障預(yù)測和失效分析具有一定的參考價值。

供輸彈液壓系統(tǒng);模糊數(shù)學(xué);可靠性分配;求解分析

0 前言

液壓系統(tǒng)因其傳遞功率大，靜態(tài)速度剛度大而在工程上得到廣泛應(yīng)用［1］?；鹋谝簤合到y(tǒng)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(tǒng)是未來數(shù)字化火炮武器平臺的核心部分和技術(shù)關(guān)鍵，在未來信息技術(shù)高度發(fā)達的數(shù)字化戰(zhàn)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(fā)射陣地，這就要求火炮要在盡可能短的時間內(nèi)快速發(fā)射大量的炮彈，對目標實施“多發(fā)同時彈著”打擊，然后迅速轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)“打了就跑”的戰(zhàn)術(shù)［3－4］，供輸彈液壓系統(tǒng)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(yīng)的動力，它的可靠性對于火炮射擊進程的正常發(fā)揮起著重要作用。因此，研究液壓系統(tǒng)的可靠性有著重要意義。

1 供輸彈液壓系統(tǒng)工作原理

供輸彈液壓系統(tǒng)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(jié)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(lián)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(dāng)壓力過大時，安全閥被打開，液壓油經(jīng)過安全閥流回油箱［3］，系統(tǒng)傳動路線如框圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)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(tǒng)可靠性分配的是指利用模糊數(shù)學(xué)知識建立可靠性分配的數(shù)學(xué)模型，并進行求解分析，并確定其中的因素集、因素權(quán)重集和分值集等要素，進而作為判斷系統(tǒng)中機械構(gòu)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(guān)原則，可將該型供輸彈液壓系統(tǒng)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(jié)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(fù)雜性、工作環(huán)境、可維修性、工作時間比、加工費用七個因素出發(fā)權(quán)衡每個單元的權(quán)重［5］?？蓪⒁蛩丶瘜懗葾={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(quán)重集

表1 因素權(quán)重集統(tǒng)計表

按照這一方法，對30位業(yè)內(nèi)專家就該型供輸彈液壓系統(tǒng)的評判打分進行了調(diào)查，得出如表2所示的結(jié)果。

表2 供輸彈液壓系統(tǒng)因素權(quán)重集調(diào)查統(tǒng)計表

通過上表得出供輸彈液壓系統(tǒng)的權(quán)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(tǒng)的集流板電磁閥單元相應(yīng)數(shù)學(xué)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(guān)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(yīng)各單元的評價分數(shù)如表3所示。

表3 供輸彈液壓系統(tǒng)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(tǒng)失效率分配表

根據(jù)表4所得結(jié)果，可以得出該型供輸彈液壓系統(tǒng)失效率指標:

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

3 結(jié)束語

采用模糊數(shù)學(xué)知識建立數(shù)學(xué)模型的方法，根據(jù)某供輸彈液壓系統(tǒng)的工藝水平，復(fù)雜程度等7個方面的因素分析計算得出系統(tǒng)的的失效率指標，進而判斷出所設(shè)計制造的產(chǎn)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(guān)材料、尺寸等參數(shù)，以求快速達到所要求的工作標準，能夠大大節(jié)約生產(chǎn)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(tǒng)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(yè)出版社，2010.

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

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

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

［7］趙德孜，溫衛(wèi)東，段成美.機械系統(tǒng)設(shè)計初期可靠度模糊分配方法的研究［J］.機械科學(xué)與技術(shù)，2005(7):852－856.

Reliability Study about Loader Hydraulic System Based on Fuzzy Mathematics

LU Jishan，F(xiàn)ENG 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。