一种特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法，属于数学建模【技术领域】。本发明针对特种车辆润滑油供给系统可靠性问题的特点，在考虑了油液的流向和多状态特性的情况下进行特种车辆润滑油供给系统可靠性建模，并在模型中对供油支路与超压回油支路间的复杂可靠性逻辑关系进行了合理描述，具体而言，其通过自定义操作符描述油液状态对系统可靠性的影响以及各单元间复杂的可靠性逻辑关系，并利用操作符间的有向连线表示油液传递流向，从而基于特种车辆润滑油供给系统的任务成功流建立了特种车辆润滑油供给系统的可靠性模型，提高了可靠性模型的可信度。
【专利说明】一种特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法【技术领域】
[0001]本发明涉及数学建模【技术领域】，特别是涉及一种特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法。
【背景技术】
[0002]特种车辆润滑油供给系统的主要功能是以稳定的油压向发动机、传动箱等复杂装置持续提供油液，一般由油底壳、油泵、多级油滤、压力油箱、定压阀、管路等组成。典型的特种车辆润滑油供给系统原理如图1所示。
[0003]油泵Pl将油底壳Ul中的润滑油输入压力油箱U2中，继而实现对特种车辆液压和润滑系统供油。油底壳Ul与油泵Pl之间一般设置两个并联的粗油滤LF1、LF2，对油液进行第一次过滤；油泵Pl与压力油箱U2之间设置一个精油滤LF3，对油液进行第二次过滤；当压力油箱U2中油液压力高于安全上限时，定压阀RV打开，将一部分油液由超压回路输送回油底壳U1，达到泄压效果。
[0004]可靠性模型是用来表示系统及其组成单元之间可靠性逻辑关系的模型，目前采用框图法进行可靠性建模，描述系统内各单元之间以及系统与基本单元之间的逻辑关系。模型一般由方框和连线组成，方框表示系统组成单元，方框间的连接方式表示可靠性逻辑关系。框图法能够明确表示的逻辑关系包括:串联、并联、旁联、表决。目前，利用框图法建立的特种车辆润滑油供给系统的可靠性模型如图2所示。
[0005]图1中两个粗油滤LFl与LF2有一个正常工作就可以保证润滑油供给系统处于正常状态，可靠性逻辑关系 按并联处理；定压阀RV与系统具体工作状态密切相关，为了使用框图形式描述，将其与其他单元间的可靠性逻辑关系按串联处理。以P表示成功概率，图2中特种车辆润滑油供给系统可靠性框图模型对应的可靠性数学模型为:
[0006]P (系统)=P (Ul)* {1-[1-P(LFl) ] [1-P(LF2)]} *P (Pl) *P(LF3)*P(U2)*P (RV)
(I)
[0007]上述利用框图法建立的可靠性模型认为系统的工作状态仅与各单元状态有关，且各单元间的可靠性服从串联、并联、旁联等相互独立的逻辑关系。这与特种车辆润滑油供给系统的特点并不相符，具体分析如下:
[0008](I)特种车辆润滑油供给系统的工作状态不仅取决于各单元的状态，而且与油液状态有关。图1所示特种润滑油供给系统中，超压回路是否处于工作状态并不是由各单元的状态决定的，而是由压力油箱中的油液压力决定的，可靠性框图模型不能考虑油压状态对系统可靠性的影响；
[0009](2)特种车辆润滑油供给系统某些单元可靠性间存在复杂的相关性，难以通过串联、并联、旁联、表决等简单逻辑关系表示。图2所示的可靠性框图模型中，定压阀RV与其它单元间为串联关系，即认为一旦定压阀RV发生损坏则系统无法工作，实际上当压力油箱中压力不超过安全上限时，即使定压阀RV损坏系统仍能正常工作，此类可靠性问题不能用框图模型中的逻辑关系予以描述。[0010]可以看出，通过框图法建立的可靠性模型，无法真实描述特种车辆润滑油供给系统的可靠性问题，模型可信度较低。因此，如何提供一种适用于特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法，以提高可靠性模型的可信度成为了亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0011](一)要解决的技术问题
[0012]本发明要解决的技术问题是:针对现有技术中的缺陷，提供一种适用于特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法，以提高可靠性模型的可信度。
[0013](二)技术方案
[0014]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法，包括以下步骤:
[0015]S1、定义特种车辆润滑油供给系统可靠性操作符，所述操作符由图形和箭头组成，所述图形内以字母表明操作符类型，所述箭头表示任务成功流信号的输入输出关系，以字母C表不操作符本身，字母S表不操作符输入信号，字母R表不操作符输出信号，当存在多个输入或输出信号时，通过在字母后增加数字进行区别；所述操作符类型包括a、b、c、d四种；
[0016]操作符类型a，用于描述仅提供信号输出的单元，即信号发生单元，所述信号发生单元任务成功的概率Pk为操作符正常的概率P。，即类型a操作符对应的数学模型为:
[0017]Pe = Pc (2)
[0018]操作符类型b，用于描述单输入、单输出、仅有“正常”和“失效”两种状态的可靠性单元，即单输入输出单元，任务成功的概率为输出信号R对应的成功概率Ρκ，对于两状态单元，Pr等于输入信号成功的概率Ps乘以操作符正常的概率匕，即类型b操作符对应的数学模型为:
[0019]Pe = PS*PC (3)
[0020]操作符类型C，用于描述可靠性并联关系，即逻辑关系“或”，逻辑关系“或”操作符的任务成功概率为输出信号R对应的成功概率Ρκ，即类型c操作符对应的数学模型为:
[0021]Pe — Psi+Ps2_Psi*Ps2 ⑷
[0022]其中，字母S1、S2表不所存在的两个操作符输入信号，Psi> Ps2分别表不输入信号S1、S2成功的概率；
[0023]操作符类型d，用于描述油液从压力油箱中流出后分为供油支路和超压回油支路的现象；除故障状态外，输入S具有两种正常工作状态，即常压工作状态和超压工作状态，分别记为S (I)、S (II)，常压工作状态下类型d操作符仅有一个输出R1，任务成功概率为输出信号Rl对应的成功概率；超压工作状态下类型d操作符具有两个输出Rl和R2，其中Rl为供油支路输出，R2为超压回油支路输出，且Rl、R2总是同时处于输出成功状态或输出故障状态，那么类型d操作符对应的数学模型为:
[0024]
【权利要求】
1.一种特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、定义特种车辆润滑油供给系统可靠性操作符，所述操作符由图形和箭头组成，所述图形内以字母表明操作符类型，所述箭头表示任务成功流信号的输入输出关系，以字母C表示操作符本身，字母S表示操作符输入信号，字母R表示操作符输出信号，当存在多个输入或输出信号时，通过在字母后增加数字进行区别；所述操作符类型包括a、b、c、d四种； 操作符类型a，用于描述仅提供信号输出的单元，即信号发生单元，所述信号发生单元任务成功的概率Pk为操作符正常的概率P。，即类型a操作符对应的数学模型为: Pr = Pc ⑴ 操作符类型b，用于描述单输入、单输出、仅有“正常”和“失效”两种状态的可靠性单元，即单输入输出单元，任务成功的概率为输出信号R对应的成功概率ρκ，对于两状态单元，Pe等于输入信号成功的概率Ps乘以操作符正常的概率匕，即类型b操作符对应的数学模型为:
Pr = PS*PC (2) 操作符类型C，用于描述可靠性并联关系，即逻辑关系“或”，逻辑关系“或”操作符的任务成功概率为输出信号R对应的成功概率ρκ，即类型C操作符对应的数学模型为:
Pr 一 Psi+Ps2_Psi*Ps2 ⑶ 其中，字母S1、S2表不所存在的两个操作符输入信号，PS1、PS2分别表不输入信号S1、S2成功的概率； 操作符类型d，用于描述油液从压力油箱中流出后分为供油支路和超压回油支路的现象；除故障状态外，输入S具有两种正常工作状态，即常压工作状态和超压工作状态，分别记为S (I)、S (II)，常压工作状态下类型d操作符仅有一个输出R1，任务成功概率为输出信号Rl对应的成功概率；超压工作状态下类型d操作符具有两个输出Rl和R2，其中Rl为供油支路输出，R2为超压回油支路输出，且Rl、R2总是同时处于输出成功状态或输出故障状态，那么类型d操作符对应的数学模型为:[常压工作状态(4)
k=?=4=尽(//,,超压工作状态 52、利用步骤SI定义的操作符和任务成功流向建立特种车辆润滑油供给系统可靠性模型图，在所述模型图中，利用类型a操作符表示油底壳供油；利用类型b操作符表示油滤LF1、油滤LF2、油滤LF3、泵P1、压力油箱U2和定压阀RV ;利用类型c操作符表示油滤LFl与LF2间的并联关系；利用类型d操作符表示供油支路和超压回油支路与油液状态间的逻辑关系，模型图中各条有向连线上的数字表示各段油液信号流的编号； 53、利用操作符运算法则和步骤S2建立的系统可靠性模型图推导特种车辆润滑油供给系统可靠性数学模型。
2.如权利要求1所述的特种车辆润滑油供给系统的可靠性建模方法，其特征在于，步骤S3具体为:从油液信号起点出发，按照式(I)至式(4)所示的各操作符对应的运算法则依次计算各条油液信号流对应的成功概率，根据所述各条油液信号流对应的成功概率计算得到常压工作状态系统可靠度和超压工作状态系统可靠度，将所述常压工作状态系统可靠度和超压工作状态系统可靠度相加得到润滑油供给系统的可靠度。
【文档编号】G06F17/50GK104021253SQ201410275740
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】鲍珂, 王秋芳, 张忠, 肖磊, 赵品旺, 刘树林, 赵金龙, 焦娜, 柳月 申请人:中国北方车辆研究所