第35卷：第9期 2015年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 9 , pp2620-2624
September,2015
基于油液光谱Wiener过程的综合传动装置失效预测
刘勇1，2，马彪，郑长松1，谢商育”
1.北京理工大学机械与车辆学院车辆传动国家重点实验室，北京100081
2.中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051 3.中国人民解放军驻627厂军代室，湖南湘潭470050
摘要原子发射光谱是分析油液中微小磨损颗粒元素浓度的重要方法。作为一种非直接测量方法，油液光谱数据是车辆综合传动装置可靠性评估中的系统性能劣化的重要监测指标，可用于系统失效评估与剩余寿命预测。针对油液光谱数据这类型的一元劣化失效，随机过程尤其是Wiener过程模型具有良好的计算分析性质，在基于性能劣化的可靠性分析中应用日趋广泛，通过对车辆综合传动装置运行中的实时采样，共取得50个油液光谱样本。采用其中三种指示元素的线性回归方程来计算综合传动装置运行申每个瞬时的特征值与均值。基于正漂移Wiener过程，建立了综合传动装置的劣化失效预测模型，并基于R语言环境进行了随机微分方程的伤真与求解。得到了油液光谱中的Fe，Cu和Mo元素含量增长趋势的预测结果以及三种指示元素各自的首中时间。经比较，劣化失效周期的预测值较之条件维护时间延长了27Mh(15.9%）。维护时间的延长，能够有效的减少全寿命周期内的维护次数，并最终降低维护成本。研究结果表明，该方法适用于综合传动装置的磨损与失效预测、全寿命周期费用与维护计划的优化。同时，也可推广至其他复杂机械系统的失效预测与评价等相关领域。
同油液光谱分析；Wiener过程；综合传动；失效预测
关键词
中图分类号：U46312
引言
文献标识码：A
D0I: 10., 3964/j. issn, 10000593(2015)09-262005
类经验数据过于严格，已无法适应当前的技术进步，势必要被实时、在线的可靠性评估方法所替代，
目前针对一元劣化失效的研究，已经建立了多种退化过
近年来，车辆综合传动装置等复杂时变机电系统的可靠性、安全性与实用性受到广泛的重视，当系统不能再提供所需功能时，即被认为失效。一般来说，失效被分为劣化与窦发两种类型，且突发失效通常在劣化达到极限时发生，因此，劣化失效预测和条件维护逐渐成为重要的研究领域]。
综合传动装置中的磨损部件及其性能劣化机理复杂，金属磨粒来自于不同的摩擦副表面且在油液中均匀混合， MOA量原子发射光谱仪可分析油液申微小磨粒的元系浓度[，这使得油液光谱数据成为综合传动性能劣化的重要监测指标，即一元劣化失效，但是对于综合传动装置，基于油液光谱数据的可信维护间隔或阀值还未见于国内外各类标准中。目前，大多数的运行时间与维护周期，尤其是主动维护间隔，都是经由历史数据、相似系统或专家经验给出的。这
收稿日期：2015-01-16，修订日期：2015-04-22
程模型，如随机变量模型、累积损伤模型、边缘分布模型、 Gamma过程，Wiener过程等。其中，Wiener过程模型具有良好的计算分析性质，在基于性能劣化的可靠性分析中应用日趋广泛，Wang采用参数变换方法，基于Wiener过程建立了金属裂纹的增长过程模型彭宝华等通过金属化膜电容器可靠性评估验证了Wiener过程性能劣化的评估方法]，但是，目前大量研究工作主要针对可靠性建模方法与应用研究，将Wiener过程引人票统劣化失效预测与主动维护方面仍是空白
本研究采用正漂移Wiener过程对车辆综合传动装置油液光谱数据分析研究，不仅评估系统磨损程度与工作状态，更重要的是依据一元劣化指标来预测系统性能劣化最终达到阔值的运行时间或里程数并制定相应的维护策略
基金项目：国防科工局（十二五)传动基金项目（VTDP-3503)，总装"十二五"预研项目（40402010104)和国家自热科学基金项目(51475044)资助
作者简介：刘
」男勇，1980年生，北京理工大学机械与车辆学院博土研究生
*通讯联系人
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