对于刚进大学的大学生来说,可能对于发表论文的事情,感觉离他比较遥远,但是你可以再自己在低年级的时候就对论文发表进行一定的了解,这样就可以根据自己的经验发表出比较好的学术论文。现在学术型论文还是相对于其他论文比较有优势,对于学术性论文是关于相关的,或者是同一个事物的,这种长远考虑是比较有优势的。想要顺利的发表一篇学术性的论文,就要敢想敢做,如果你连想都不敢想,那么你的同学对于发表论文这件事更加不会讲关于一个自己的思维能力,那么机会来临的时候,你就可以突破思维的局限,解除自己的限制,然后取得最后的成功。俗话说,成功是留给有准备的人的,所以想要发表论文,第一个就是要做到有思想上的准备,那就是我要发表学术性的论文。做到敢想之后,还有另一个比较重要的就是发现大学生活中写论文的机会,并且牢牢把握住它,关于论文撰写你要了解报告文献综述和初稿等问题,都可以和导师以及任课老师进行一定交流,导师是你对论文的一个关键性了解。最重要的就是要抓住机会,这个方面有三点比较重要,那就是要主动积极的和导师沟通,一定要坚持到底,并且热情地去做每件事情,还要对论文的总体结构有一个现状分析问题,问题分析和相对应的对策分析。当然还要切记在和导师进行沟通的时候,要礼貌和主动做是作为一个学生应该做到的。导师对你的指导和一些问题的纠正要虚心求教,再改完之后发给老师修改之后也要给老师查看,自己要对自己的事情有一定的全局把握及时的进行处理。再进行经验的累积之后,对于学术论文的发表是比较重要的,导师在选择的时候会喜欢那种积极向上主动好学的学生,就算没有机会出现,他们也会主动的去问一些有关于做论文的一些东西
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机电一体化技术及其应用研究摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词 机电一体化 技术 应用1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种MEMS器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。1.9 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以,人们呼唤保护环境,回归自然,实现可持续发展,绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。2 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面:2.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢---连铸---轧钢综合调度系统、冷连轧等。2.2 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。2.3 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。2.4 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的经济效益,提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。2.5 现场总线技术(FBT) 现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20mA,DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。参考文献1 杨自厚. 人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J].冶金自动化,1994(5)2 唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J].冶金自动化,1996(4) 3 唐怀斌. 工业控制的进展与趋势 [J].自动化与仪器仪表,1996(4) 4 王俊普. 智能控制[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,1996 5 林行辛. 钢铁工业自动化的进展与展望[J].河北冶金,1998(1)6 殷际英. 光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社,20037 芮延年. 机电一体化系统设计[M]. 北京:机械工业出版社,2004.电机功率转换的原理引言: 电机调速实质的探讨,是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践,很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律,并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而,这种观点尚缺乏理论和实践的证明,值得商榷。 本文根据电机功率转换的普遍原理,提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制,转速调节是功率控制的响应,其关键为如何通过电功率控制轴功率。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理,凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。主磁极的作用是建立主磁场,电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明,而且功能独立,无疑符合以上定义。而交流(异步)电动机通常以定子、转子划分构成,需加说明。 根据所述电枢定义,异步机的轴功率产生于转子,因此,异步机真正的电枢是转子。问题在于定子,一方面定子励磁产生主磁场,故定子是主磁极。另一方面,定子又通过电磁感应为电枢(转子)输送电磁功率,却不产生轴功率,因此定子又具有电枢的部分特征,这里我们把它称为伪电枢。定子的这种复合功能,是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察,电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为: PM=MΩ (1) 或 Ω=PM/M (2) 公式(2)除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外,同时表明,电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节,前者简称功率控制,后者简称转矩控制。 1. 功率控制 功率控制是以轴功率PM为调速主控量, 作用对象必然是电枢或伪电枢。电磁转矩在调速稳态时,取决于负载转矩的大小。 即 M=Mfz (3) 当负载转矩一经为客观工况所确定之后,电磁转矩就唯一地被决定了,因此电磁转矩不仅与调速控制无关,而且不能随意改变其量值。 电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程,转矩的变化是转速响应滞后的结果,此时,功率控制造成电磁转矩响应。 设电机调速前的稳态转速为Ω1,轴功率为PM1,调速后的稳态转速为Ω2,相应的轴功率变为PM2。 由于电磁转矩: M=PM/Ω (4) 故调速时,电磁转矩变为: M=PM2/Ω 由于受惯性的作用,在t=0的调速瞬时Ω=Ω1,故 M=PM2/Ω1 t=0 此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1=PM1/Ω1不等,转矩平衡被破坏并产生动态转矩,电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡,其变化规律为: Ω1=(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2 (5) 电磁转矩则为:M=PM2/(Ω1-Ω2)e-t/T+Ω2 随着时间增大,动态转矩减小,直至电磁转矩与新的负载转矩平衡,即: M=PM2/Ω2=Mfz, 转速稳定在Ω2不变,电机调速结束。 上述的调速过程可以由图1的框图说明。图1 功率控制的调速流程 功率控制作用的是电枢,主磁场或主磁通量保持不变,根据电机理论,电机的额定电磁转矩正比于主磁通量,受限于电枢的最大载流量。因此功率控制调速时,电机的额定电磁转矩输出能力不变,属于恒转矩调速。 2. 转矩控制 根据公式(2),电机转速在轴输出功率不变的前提下,与电磁转矩成反比。由于受电磁转矩以额定转矩为上限的约束,转矩控制实际上只能在额定转矩以下实现,因此属于恒功率调速。 电磁转矩的独立控制方法主要依据转矩公式: M=CMΦmIS (直流机) (6) 或 M=CMΦmI2COSφ2 (交流机) (7) 受控的物理量为主磁通Φm,由于主磁通量Φm产生于主磁极,因此转矩控制实际上是磁场控制,作用对象为主磁极。转矩控制调速同样要保证稳态时的转矩平衡,即: M=Mfz 由于调速稳态时,电磁转矩发生了变化,因此要求负载转矩适应于电磁转矩变化,即要求负载跟踪电机。 转矩控制实际是弱磁调速,主要用于额定转速以上的调速。鉴于本文重点讨论的是功率控制,故不赘述。 二、功率控制的方法与性能 电机调速的轴功率控制只能通过电功率间接控制来实现。以异步机为例,图2是其等效三端口网络。 图2.异步机的等效网络 其中电枢(转子)除产生轴功率输出外,还产生以感应电压u2和电流i2为参量的电功率响应。由于该功率与转差率成正比,故称转差功率,其端口简称Ps口。 如果电机转子为笼型,其绕组呈短路状,Ps口为封闭不可控的。反之为绕线型,Ps口则是开启可控的, 转子可以通过Ps口输出或输入电功率。由此可见,异步机的功率控制调速有两种方式,一种是通过伪电枢间接对电枢实现轴功率控制;另一种是通过Ps口直接控制电枢轴功率。 前者主要适用于笼型异步机,后者则适用于绕线型异步机。 1. 定子伪电枢功率控制。 图3.异步机定子功率控制调速 作为伪电枢,定子向电枢(转子)传输的电磁功率: Pem=P1-△P1 (8) 电枢的轴功率则为: PM=Pem-△P2 (9) 故 PM=P1-(△P1+△P2) (10) 可见,控制伪电枢的输入功率P1或增大其损耗△P1就可以控制电枢的轴功率,后者显然是低效率、高损耗的调速,不宜推荐。 控制P1调速的唯一方法是调压━━变频, 即所谓的变频调速。由于: P1=m1U1I1COSφ1 (11) 故对于电压源供电调节端电压U1是控制功率P1的必须手段。问题的关键是为什么不能单纯调压,而必须辅以变频?这是定子除了伪电枢的功能之外,还同时兼主磁极之故。 前已叙及,功率控制的要点有: ① 保持主磁通量不变 ② 作用对象是电枢或伪电枢 ③ 控制目标是轴功率 如果单纯调压而频率不变,定子的主磁极功能就要受到严重影响。根据电机理论,做为主磁极,定子的主磁通量: Φm=E/4.44W1kr1f1 =KE1/f1 ≈KU1/f1 (12) 恒频调压的结果,主磁通Φm将随U1下降而减小,形成了前述的转矩控制。更主要的是此时不但未能控制功率P1,反而增大了电机损耗,与目的绝然相悖。 设负载为恒转矩性质,由转矩平衡方程,电磁转矩: M=Mfz=const 又 M=CMΦmI1COSφ1 =CMΦmI2COSφ2 (13) 设功率因数不变,定转子电流I1、I2将随主磁通Φm下降而正比增大,其结果功率P1不变,但定转子损耗: △P1=m1I 12 r1 △P2=m2I 222 r1 将按电流的平方律增大。根据式(10),轴功率控制虽能实现,却属低效率高损耗的调速。 为此,异步机定子的功率控制调速,必须要将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离开。针对同一定子绕组,一方面使主磁极产生的磁场保持稳定,同时又要控制其向电枢传递的电磁功率。 于是变频调速建立了一条重要原则,就是调压变频,且保证V/F(压频比)为常数,这样就确保了上述控制要求的实现。顺便指出,近代变频调速的矢量控制,实际上就是遵循这一原理。矢量控制的核心思想,是把磁场与转矩游离开,分别加以控制,认为调速的根本在于转矩,而事实上游离的却是磁场和电磁功率,虽然结果无误,但理论上必须加以澄清。 2. 转子功率控制 对于绕线转子异步机的调速,可以利用转差功率端口━Ps口直接控制轴功率。方法是由Ps口移出或注入转差功率。需要指出: ① 所述的转差功率应区别经典电机学中的转子损耗转差功率,为此将后者称为转子损耗功率,记以△P2。 ② 转差功率有电能与热能之分,分别记以Pes和Prs,两者性质不同,对调速的影响也不同。 图4.异步机转子功率控制调速 当在转子的Ps口引入电转差功率Pes时,转子的轴功率: PM=(Pem±Pes)-△P2 (14) 式中的Pem为定子向转子传输的电磁功率,电转差功率的负号表示从Ps口移出,正号表示从Ps口注入。Pes属电功率,故与电磁功率相合成,结果使轴功率PM发生变化,电机转速得到相应调节。 电转差功率调速的典型实例是串级调速和双馈调速,前者的电转差功率为负,流向为从转子移出,故实现的是额定转速以下的调速。后者的电转差功率可以双向流动,既可以移出,又可以注入,因此可以实现低同步和超同步两种调速。 当Ps口引入的是热转差功率Prs时, 转子的轴功率则为: PM=Pem-(△P2+Prs) (15) 显然热转差功率的引入,增大了电枢(转子)的损耗,轴功率随Prs的增大而减小,其典型例子是异步机转子串电阻调速。 三、功率控制的理想空载转速,效率与机械特性 根据电机学,电动机的理想空载转速主要取决于电枢的电磁功率,因有: Ω0=Pem/M (16) 由于电磁转矩为负载所决定,理想空载转速Ω0就决定于某一负载条件下电磁功率的大小。 功率控制调速的电枢功率可以综合表达为: PM=∑Pem-∑p2 (17) 相应的转速: PM/M=∑Pem/M-∑p2/M (18) Ω=Ω0-△Ω (19) 其中Ω0=∑Pem/M为功率控制调速的理想空载转速,因此调节电枢的电磁功率可以改变电机的理想空载转速。换言之,电机的理想空载转速取决于电枢的电磁功率。又,△Ω=∑p2/M 为电机的转速降。由此表明增大电枢损耗,可以增加电机转速降。 电机调速的效率表达为: η=PM/(P1-∑pi) =PM/(Pem-△P2) 因此,在一定的轴功率PM输出条件下,控制电磁功率的调速是高效率的节能型调速,而控制损耗功率的调速必然是低效率的耗能型调速。 公式(18)同时刻画出了功率控制调速的机械特性,当连续改变电磁功率∑Pem时,如果损耗功率不变,电机的理想空载转速随∑Pem连续变化,其机械特性为一族平行的曲线。而增大损耗,电磁功率不变时,电机理想空载转速不变,改变的只是转速降,其机械特性为一族汇交型曲线。如图5给出了两种调速的定性曲线。 图5 a.电磁功率调速特性 b.转速降调速特性 综上所述,可以得出以下结论: ① 电磁功率控制调节的是理想空载转速,损耗功率控制调节的是转速降。 ② 电磁功率控制是高效率节能型的调速,其机械特性必为平行曲线族。损耗功率控制属低效率耗能调速,其机械特性必为汇交型曲线族。 四、异步机调速的分类与方法 与按n= 60f1/p·(1-S)表达式不同,根据本文所述的电机调速功率控制理论,异步机调速可分类表示如下: 性质/方案 控制点/变量 方法 要点 五、结论 1. 电机调速的基本原理有两种,一为轴功率控制,二是转矩控制。转矩控制实际是磁场控制,适于恒功率调整。 2.轴功率控制的作用对象是电枢或伪电枢, 并最终只能通过电功率控制来实现。其中,电磁功率调节的是理想空载转速,损耗功率改变的是转速降。前者为高效节能型,后者为低效耗能型,两者的机械特性亦由此决定。 3. 轴功率控制的调速具有恒转矩特性,电磁转矩的变化是转速响应滞后所造成的,调速稳态时,电磁转矩只决定于负载,与控制无关。 4. 变频调速和电转差功率控制调速同属电磁功率控制调速,两者性能一致,并无本质差别。
我给你拟定的题目是《轨距对机车车辆稳定性影响的研究》下面是文章的大体框架,你可以看一下。基于惯性力与轮对蛇行频率及波长间的关系,研究轨距对机车车辆稳定性的影响,并通过对各种轨距下单轮对走行部和转向架式走行部的特征值计算,验证分析结果.结果表明:对于单轮埘走行部,轨距越宽,车辆稳定性临界速度越高,对于转向架式走行部,轨距越宽,机车车辆稳定性临界速度越低;采用弹性定位后,可以提高单轮对走行部的稳定性临界速度;转向架采用弹性定位之后,优化的悬挂设计可以使机车车辆达到很高的稳定性临界速度;对于转向架式走行部,速度对稳定性的影响程度与轴距的影响程度相当,在其他条件不变的情况下,轴距增大20%,相当于其稳定性临界速度可提高20%;车轮踏而等效锥度和名义滚动圆半径对单轮对或转向架式走行部稳定性临界速度的影响与轨距的影响程度相同,锥度加大或轮径减小,均会降低机车车辆的稳定性。如果你觉得可以。望采纳。机 联车 系车 我辆论文哪里找!
机车车辆整车可靠性指标的探讨摘要:通过对机车车辆整车的可靠性指标进行探讨,提出了MDBF、MDBFF和上线率作为机车车辆制造企业产品可靠性指标的建议,为制造企业进一步满足用户要求、开展产品可靠性的研究奠定基础。关键词:机车车辆;可靠性指标;平均故障间隔距离;平均功能故障间隔距离;基本可靠性;任务可靠性0引言随着我国国民经济的快速发展,交通、物流与日俱增。铁路运输担负了全国货运总量的70%和客运总量的60%。作为承担铁路运输的装备———机车车辆运用的安全准点,是保证铁路运输的关键因素之一。因此要求机车车辆具有很高的可靠性。最新的国际铁路行业标准IRIS更是明确提出了对RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)的要求。因此提高产品的可靠性,已是铁路装备制造企业参与国际竞争的关键因素。由于我国对机车车辆整车可靠性的相关研究还处于初步阶段,目前只能参照其他系统的可靠性标准,凭经验及大致的统计数据来提出可靠性的要求,尚未建立成熟的可靠性指标和验收体系,使得机车车辆整车可靠性管理不尽人意。因此开展机车车辆可靠性要求的研究,建立科学规范的机车车辆可靠性指标和验收体系对于机车车辆制造企业具有深刻的意义。由于机车车辆整车的可靠性指标及其验证方法极为复杂,本文仅对其可靠性指标的建立进行探讨,并提出建议。1机车车辆整车可靠性指标现状目前从机车车辆整车的技术文件中可以看到,涉及到的可靠性指标基本上为机破率、临修率和碎修率。然而,在具体使用机破率、临修率和碎修率来考核机车车辆整车的可靠性时将存在着一些问题。根据IEC60050(191)的定义,可靠性是“产品在规定的条件下和规定的时间区间(t1,t)2内完成规定功能的能力”,它的定量化指标———可靠度,就是“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能的概率”。因此,实际上讨论可靠性就是讨论故障概率。机车车辆机破率,是以在用机车车辆总运行公里数除以从时间t=0至时间t=t1的累计机破故障数量而得到的比率。机车车辆临修率,是以在用机车车辆总运行公里数除以从时间t=0至时间t=t1的累计机车非修程入库检修的故障数量而得到的比率。机车车辆碎修率,是以在用机车车辆总运行公里数除以从时间t=0至时间t=t1的累计机车非修程不入库检修的故障数量而得到的比率。这都是一种累积故障概率(F()t)。首先,由于这种累积故障概率考核的是所有在用的特定机型的机车车辆,那么在用的机车车辆的运行公里数的大小对累积故障概率的影响很大。运行公里数越大,累积故障概率越小。同时由于每一台(批)机车车辆投入运用的时间不同,按照产品故障浴盆曲线的原理,出现的故障类型和概率是不同的。而我们就特定时间统计所有机车车辆的运用,就可能出现故障类型和概率的偏差。其次,可靠性分为固有可靠性和使用可靠性,也可分为基本可靠性和任务可靠性。机破率、临修率和碎修率,考核的是固有可靠性、基本可靠性,还是考核使用可靠性、任务可靠性,必须加以说明,否则容易对可靠性产生不同的理解,从而采取不同的可靠性保证方案。第三,机破率的统计,以导致任一列车晚点5 min(以京广线为例)的设备故障为机破故障。然而,在实际运行中,当设备故障后,影响列车晚点的因素是多方面的,它不仅与故障类型、系统的可维修性有关,还与司乘人员的技术水平、产品设计的冗余等有密切关系。如:机车运行途中硅机组因电容击穿显示主接地故障,司乘人员隔离部分电机维持运行,正点到达,未造成机破,但实际上产品出现了故障;有时,也可能因培训不到位,司乘人员对产品不熟悉,可能操作不当,使得列车晚点而导致机破,但产品本身却未出现故障。从上述分析可以看出,机破率、临修率和碎修率难以真实、全面的反映产品的可靠性,对推动制造企业提高产品可靠性的作用有限。因此,有必要对机车车辆整车的可靠性指标加以研究与探讨。2机车车辆整车可靠性指标国际电工委员会(IEC)、欧洲标准(EN)均针对轨道交通制定了可靠性要求,即IEC 62278、EN 50126、EN50128、EN 50129等。但这些标准仅给出了轨道交通适用的可靠性典型参数示例,不具有实际的操作指导意义。通过对比IEEE有关标准和机车车辆实际运行经验,在考虑机车车辆整车可靠性指标时,建议使用平均功能故障间隔距离(Mean Distance Between Functional Failure,MDBFF)、平均故障间隔距离(Mean Distance Between Fail-ure,MDBF)以及机车车辆上线率(On Line Service Rate)三个指标来综合衡量机车车辆整车的可靠性。MDBF作为机车车辆整车基本可靠性的特征量,可以反映出整车运用对维修人员、维修时间、维修费用、备品备件需求的要求。一个系统基本可靠度低,即使能够满足任务可靠度的要求,也会导致系统维护成本高。或者说通过设备冗余的保证,虽然能够满足任务可靠度,但其后发生的维修成本也是不可忽视的,由此带来的系统复杂程度增加,系统基本可靠性也会降低。从国际轨道交通装备制造企业设立的质量指标来看,有6项指标属于MDBF要衡量的范围。具体如下:1)零公里故障:产品到段尚未正式投入运用阶段出现的故障。2)早期故障:产品投入运用至定义的最短修程阶段出现的故障。3)运行故障:产品在正常运行中出现故障但能到达目的地。4)非定期检修:不在规定的修程时间所进行入库检修和不入库检修。5)停机故障:产品在运行中突然停机,但因重联或连挂的原因能够被牵引到达目的地。6)使命故障:产品在运行中故障而不能到达目的地。MDBFF作为机车车辆整车任务可靠性的特征量,可以反映出整车在规定的时间段内或任务段内完成规定功能的能力。这个特征量与我们现行通用的机破率有近似之处,但量纲不同。作为制造企业,为了保证整车的任务可靠,不得不在整车设计中考虑一定的设备冗余,同时又得兼顾系统的简化,这是一对矛盾。MDBF和MDBFF两项可靠性指标反映的是机车车辆在承担运输任务过程中的质量状况,它们均不能反映机车车辆不承担运输任务时的质量状况。有时,上线运行的机车车辆质量状况良好,没有出现故障,但在段备用的机车车辆质量状况却不佳,甚至不能上线运行。虽然MDBF和MDBFF两项可靠性指标能满足要求,但备用机车车辆的质量状况却无法满足用户的要求。因此,国际铁路行业引入了上线率这一指标。机车车辆上线率的定义是上线运行的机车车辆数与良好的备用机车车辆数之和除以总机车车辆数。上线率指标客观地反映了制造企业的服务质量、产品的可维护性和可用性水平,也影响了用户运输的可靠性,是用户目前关注的焦点之一。因此,机车车辆整车上线率也应当作为可靠性的指标。综上所述,可以将MDBF作为基本可靠性指标,衡量机车车辆整车对维修人员、维修时间、维修费用、备品备件需求的要求。将MDBFF作为任务可靠性指标,衡量机车车辆整车完成规定功能的能力。上线率作为整车可靠性的关联指标。3 MDBF和MDBFF的测算由于机车车辆是大型机电产品,不能简单以电子零部件或机械零部件来测算可靠性数据。虽然零部件本身故障模式的种类并不多,但成为整机产品后,需考虑的因素就比较多了,如各零部件所具有的故障模式的组合,由于零部件的组合而组成的(不是来自零部件的故障)故障模式的复合。因此从整机来看,形成大量近似函数的复合,其形式变得复杂。实际测算中,可以用威布尔概率纸测算故障概率直线的斜率,以获得形状参数m来确定故障的性质(m=1,偶然性故障;m>1,耗损性故障)。用指数分布来概算故障率λs,系统的每个单元都服从指数分布,则单元可靠度R(i)t=e-λit系统可靠度R(st)=e-λ1te-λ2te-λ3t……e-λnt=e-λst系统故障率λs=λi平均故障间隔时间MTBF=1/λs考虑到传统上机车车辆故障是按照运行公里数进行统计,加之机车车辆在段备用的时间对平均故障间隔时间将产生影响,因此建议采用平均无故障间隔距离(MDBF)来代替平均故障间隔时间进行可靠性的概算,仍然要统计1/λs。以配属三个机务段的某车型某年十月份的故障统计,来测算该车的MDBF和MDBFF,可以看出其与机破、临修的差异,如表1和表2所示。通时,RC回路中的冲击电流过大(为电容器最大工作电流的2.55倍),使电容器加速老化,出现降级或损坏。电阻的功率为最大工作功率的1.55倍,不能满足电阻的工作要求。2)采用改造后参数(R=12.4Ω,C=18μF),在整流桥90°开放,晶闸管导通时,电容的放电电流的峰值只为改造前取值的1/3,电阻的功率也比改造前参数取值下降100 W左右。晶闸管关断时,电容器的放电电流峰值为改造前的1/2,更好地改善了整流元件的工作条件。3)改造后,在整流桥90°导通时,电容器的极限工作电流值只为最大工作电流的1.2倍,电阻的极限工作功率为最大工作功率的1.4倍。考虑到整流桥90°换向为瞬时发热,电阻有一定的散热时间,电阻出现烧损的可能性较小。4结语2007年底在新乡机务段和准格尔机务段,按照上述改造方案各试改了5台SS4改型机车,运行至今没有再次出现RC回路电阻和电容烧损击穿问题。说明该改造方案能解决SS4改型机车RC回路电阻和电容烧损击穿故障。并且该改造方案简单,改造成本低,适合在其他SS4改型机车进行批量改造。参考文献:[1]张有松,朱龙驹.韶山4型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,[2]2001.[2]蒋家久.电力机车牵引绕组阻尼电路参数匹配对设备安全的影响[2][J].铁道机车车辆,2005(4).
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