T-CCMA 0056-2018 土方机械 液压挖掘机多样本可靠性试验方法

ICS53.100P97T/CCMA0056—2018土方机械液压挖掘机多样本可靠性试验方法Earth-movingmachinery—Hydraulicexcavator—Testmethodforreliabilityofmultiplesamples2018-02-08发布2018-02-08实施中国工程机械工业协会发布IT/CCMA0056—2018前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14试验方法 35失效分类与评价方法 4附录A(规范性附录)作业生产率试验方法 8附录B(资料性附录)可靠性试验记录表 11附录C(资料性附录)总体可靠性水平评价示例 T/CCMA0056—2018Ⅲ本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国工程机械工业协会提出并归口。本标准由中国工程机械工业协会质量工作委员会组织制修订。本标准起草单位：中机科(北京)车辆检测工程研究院有限公司、柳州柳工挖掘机有限公司、青岛雷沃挖掘机有限公司、徐州徐工挖掘机有限公司、山东临工工程机械有限公司、三一重机有限公司、日立建机(中国)有限公司、成都神钢建设机械有限公司、小松(芎州)工程机械有限公司、住友建机(唐山)有限公司、斗山工程机械(中国)有限公司。本标准主要起草人：邸鹏远、詹大桂、何周雄、陈维雄、张宏、夏金玲、田大庆、王飞、陈健、迟峰、T/CCMA0056—20181土方机械液压挖掘机多样本可靠性试验方法本标准规定了液压挖掘机(以下简称挖掘机)多样本可靠性试验的试验方法、失效分类及总体可靠性水平评价方法。本标准适用于预期生产周期内定型后的挖掘机多样本可靠性试验。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T14685建设用卵石、碎石GB/T21153土方机械尺寸、性能和参数的单位与测量准确度GB/T25602—2010土方机械枫器可用性术语GB/T25614土方机械声功率级的测定动态试验条件GB/T25615土方机械司机位置发射声压级的到定动态试验条件3术语和定义GB/T25602—2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1失效failure整机或零部件不能完成其规定功能或其性能指标恶化至规定范围以外的现象，但在一定时间内的易损件更换除外。3.2由于设计、制造等计划和实施中的错误而使产品承受规定能力内的负荷时，产品本身固有缺陷所造成的失效。[GB/T25602—2010,3.4.11]3.3由另一产品的失效直接或间接引起的产品的失效。[GB/T25602—2010,3.4.8]2T/CCMA0056—2018由操作、维修、贮存等不正确应用所引起的失效。[GB/T25602—2010,3.4.12]3.5在规定时间内，可用时间除以可用时间与不可用时间之和，用百分比表示。注：改写GB/T25602—2010,定义3.2.5。3.6跑合期run-inperiod新产品释放全部性能的工作期。[GB/T25602—2010,3.6.31]3.7修理时间repairtime在规定条件下，修复不能完成其规定功能的产品所需的时间。注1:该时间通过工时测量。注2:为了更换组成元件，将其从上机拆除所需的修理时间不计入主机的修理时间，如果组成元件通过修理后重新[GB/T25602—2010,3.6.123.8平均失效间隔时间meantimebetweenfailuresMTBF机器总作业时间与产品出现的当量失效数(失效次数与加权系数的乘积)的比值。注：改写GB/T25602—2010,定义3.6.28。3.9平均失效间隔时间(MTBF)的观测值observedMTBF机器可靠性试验总时间除以失效总次数。3.10平均失效间隔时间(MTBF)的试验区间testedMTBFinterval在试验条件下MTBF真值的可能范围，即在所规定的置信度下MTBF的区间估计值。3.11可能导致人身伤害或财产重大损失，或引起产品完全丧失必要功能的失效。注：改写GB/T25602—2010,定义3.4.13。3.12可能降低或停止系统功能和/或超过8h修理时间的失效。[GB/T25602—2010,3.4.15]3.13一般零部件损坏、裂纹、过度磨损，需要停机修理，能在8h修理时间内予以排除的失效。T/CCMA0056—201833.14轻微失效minorfailure不会导致停机，或在2h内能够排除的失效。4试验方法4.1试验方案4.1.1抽样要求：在预期生产周期内，采用随机抽样的方式抽取不少于15台。4.1.2可靠性试验可在专用试验场地进行，也可结合现场施工进行。4.1.3挖掘机的可靠性试验总时间(单样本)与其工作质量等级的对应关系见表1。表1可靠性试验总时间与工作质量等级的关系工作质量等级/kg可靠性试验总时间/hm≤60006000<m≤600003000m>6000050004.1.4可靠性试验以挖掘作业为主，选月90°或120°回转、上/下挖掘的作业方式，挖掘机工作质量等级与作业对象、作业方式、作业时间的对应关系见表2,挖掘机的最小卸载高度不应低于其最大卸载高度的2/3。表2作业工况与工作质量等级的关系工作质量等级/kg作业对象作业方式作业时间(含转场行走时间)/hm≤6000土方上挖/下挖500/5006000<m≤20000土方上挖/下挖1500/150020000<m≤36000土方上挖/下挖750/750石方上挖/下挖750/75036000<m≤60000石方(风化岩)上挖/下挖900/2100m>60000石方下挖5000注：上挖与下挖分别为物料堆放于停机面的上方与下方。4.1.5试验期间，挖掘机转场行走时间不应超过可靠性试验总时间的5%,连续2h以下的作业时间不计入可靠性试验总时间。4.1.6挖掘机的平均生产率不应低于其最大生产率的85%。4.2.1挖掘机应经制造商质量检验部门检验合格，且处以完备状态。4.2.2挖掘机可靠性作业期间其环境温度和海拔高度应满足制造商的规定。4.2.3司机应接受过挖掘机操作专业培训。4T/CCMA0056—20184.3试验程序按制造商的规定进行跑合试验，检查各系统运行是否正常。4.3.2.1根据挖掘机的工作质量等级选择适宜的试验场地，按规定的作业方式、作业对象进行挖掘机可靠性试验。4.3.2.2试验期间，按制造商的规定定期保养。4.3.2.3每班次试验结束后，将试验结果按附录B中表B.1记录。4.3.2.4试验期间出现的失效，应按附录B中表B.2记录。如果是挖掘机的首次失效(轻微失效除外),需在表中“失效现象及其损坏情况”中注明为首次失效。4.3.2.5试验期间，因意外事故引起挖掘机重大损坏时，可另行取样重新进行试验。挖掘机达到可靠性试验总时间时，进行下列项目的性能复试：——噪声测试：按GB/T25614与GB/T25615的要求进行；——作业生产率试验：按附录A的要求进行。5失效分类与评价方法失效按发生原因分为固有缺陷失效、从属失效、误用失效三类，每类失效按失效造成的危害程度及排除失效的难易程度分为致命失效、主要失效、一般失效和轻微失效四个级别。失效分级及判定规则见表3失效分级及判定规则分级原则0∞重要总成报废或主要部件严重1)发动机损坏；2)车架、动臂、斗杆、转台等重要构件断裂；3)车轮脱落；4)转向、换向机构失灵或损坏；1严重影响挖掘机功能，主要性能指标达不到规定数值，应停机修理，需更换外部重要零部件或拆开机体更换内部零件，修理时间1)主要性能下降；2)主要液压元件损坏；5T/CCMA0056—2018分级原则2挖掘机功能下降或导致停机，用二)当气温在5℃以上时发动机连续三次不能启动；2)变速箱齿轮不能正常啮合；3)变速箱、主要液压元件及万向节发生异常响声；温度超过110℃;5)发动机连续二次自动熄火造成停机；6)漏水、漏油较严重；7)液压系统中管道、管接头损坏与更换；8)焊接部位焊缝开裂长度大于5%的相对长度；9)键、销损坏与更换；10)各仪器、仪表失灵或损坏；3用更换易损备件和用随车工具1)渗水、渗油较严重；2)转向灯、照明灯不亮；3)焊接部位开裂(焊)长度小于5%相对长度；5.2失效评价规则5.2.1一次固有缺陷失效应判定为一个失效次数，且只能归属于四种失效级别中的一种。固有缺陷失效产生从属失效时，应按产品造成的最严重的后果来断定其失效类别及级别。计算评价指标时，只计固有缺陷失效和从属失效，不计误用失效。5.2.2在判断失效时，应详细了解试验挖掘机发生失效的使用条件，包括负荷状态、累积工作时间等失效信息。5.3总体可靠性水平评价方法5.3.1单一样本可靠性水平评价方法5.3.1.1平均生产率平均生产率按式(1)计算：式中：Q均——平均生产率，单位为立方米每小时(m3/h);V——可靠性试验总时间内，挖掘机完成土、石方量的总和，单位为立方米(m3);T。——可靠性试验总时间，单位为小时(h)。6T/CCMA0056—20185.3.1.2平均失效间隔时间平均失效间隔时间按式(2)计算：式中：MTBF——平均失效间隔时间，单位为小时(h);R——产品出现的当量失效数，(当R₆<1时，令R₆=1),按式(3)计算： 式中：k;——产品出现第i级失效的失效次数；E;——第i级失效的加权系数，见表3。各挖掘机总作业时间完成后，将特征量计算结果记入表B.3。5.3.2总体样本可靠性水平评价方法5.3.2.1评价方法用多样本MTBF数学期望值来评价批量产品的可靠性水平。5.3.2.2多样本MTBF数据源对同一生产批次样本量的MTBF按式(2)进行计算，将计算结果计入表4,作为多样本MTBF的数据源。表4多样本MTBF数据源挖掘机代号失效时间/h加权系数MTBF/h1235.3.2.3置信水平的确定取置信水平为0.95。5.3.2.4数学期望的计算计算方法如下：a)MTBF的区间统计：统计MTBF的最小值、最大值，选择区间使其能覆盖最小值和最大值组成的区间，将这一区间分为k个小区间，此区间长度(组距)可以不相等，统计MTBF(平均失效间隔时间)在各小区间内出现的频数及频率。7T/CCMA0056—2018b)确定分布类型：MTBF频数分市和频率分布直方图选其一绘制成直方图，样本数r≥15,频率接近于概率，直方图的外廓曲线接近于总体样二的概率密度曲线，观察直方图的外廓曲线，选择分布类型，并进行假设检验。c)样本置信区间：根据可靠性试验总时间及样本鸡测值，取置信水平为0.95,利用分布类型的分位数表计算分布类型的置信上、下限系数θu(C,r)和θL(C′,r)。将MTBF观测值乘以对应的置信限系数得到样本的置信区间。d)样本数学期望：对概率密度函数进行积分，计算实际样本置信区间上的数学期望。8T/CCMA0056—2018(规范性附录)作业生产率试验方法A.1试验条件A.1.1试验环境无雨雪，无雾，气温5℃~35℃,风速不大于5m/s。A.1.2试验场地A.1.2.1试验场地为平整的硬实地面，试验场地应有能够完成A.2.2规定动作及运输车辆通行的空间。A.1.2.2物料堆放于停机面之下，见图A.1。试验初始时物料顶面与挖掘机停机面在同一高度平面，物料体积应满足试验挖掘机在无需移动下车的情况下便捷挖掘，挖掘深度h1为该机规定的最大挖掘深度的1/2。图A.1物料堆放于停机面之下试验场地示意图A.1.3试验用物料A.1.3.1试验用物料是具有良好级配的粒径10mm～40mm的建筑用碎石，堆积密度1500kg/m3~1800kg/m3。物料堆积深度及堆积总量应满足试验要求。A.1.3.2按GB/T14685中7.13检测碎石堆积密度。从物料完成称量、自卸车卸料后的碎石中取样，但碎石试样不需烘干或风干，即检测自然状态下的堆积密度。A.1.4试验仪器试验用仪器在试验前应进行检查和校准，测量准确度应符合GB/T21153的规定。A.1.5试验用挖掘机挖掘机作业工况选择回转90°典型工况进行挖掘装载作业。A.1.6配套用自卸运输车试验时配备与试验挖掘机相适应的自卸运输车用于装载物料。自卸运输车额定装载物料量与数量T/CCMA0056—20189要满足挖掘机连续作业循环次数所装载的物料量，另外也可以使用足够容量并且能够完成物料质量称量的其他容器代替运输车装载物料。A.2试验方法A.2.1试验前准备A.2.1.1挖掘机正式开始试验前应使水温、油温达到正常工作状态，A.2.1.2挖掘机停放于物料一侧，其停放位置应便于挖掘作业，自卸运输车停放位置，挖掘机回转90°卸土的位置示例如图A.2所示。图A.2挖掘机试验作业工况示意图A.2.1.3挖掘机使用节能模式(经济模式)试验，发动机以该模式下的额定转速运转。没有设置节能模式的单一模式挖掘机，试验时发动机应使用额定转速运转。A.2.1.4试验初始位置为铲斗底板平放在物料面上，见图A.2。A.2.2试验过程A.2.2.1启动发动机，挖掘机工作装置从初始位置开始动作，同时开始计时，挖掘机在其两条履带宽度范围内(轮胎式挖掘机则为两个前轮宽度范围内)无需移动下车的情况下挖取位于前方的物料，抬起动臂过程中回转90°将物料卸载到自卸运输车上。A.2.2.2挖掘机连续完成表A.1规定的挖掘装载循环作业次数，至最后一个作业循环后铲斗应停放在初始位置，发动机熄火。表A.1挖掘机作业循环次数挖掘机工作质量/kg作业循环次数/次6000≤t<1000010000≤t<1900019000≤t<50000A.2.2.3记录或测量试验环境、作业循环次数、试验作业时间T、燃油消耗f、挖掘物料的总质量W。T/CCMA0056—2018A.2.3试验结果按式(A.1)、式(A.2)分别计算挖掘机燃油消耗量、作业生产率：a)挖掘机燃油消耗量：G——挖掘机燃油消耗量，单位为千克每小时(kg/h),精确到小数点后2位；f——规定作业循环次数的燃油消耗，单位为克(g);T——试验作业时间，单位为秒(s)。b)挖掘机作业生产率：Q——挖掘机作业效率，单位为千克每小时(kg/h),精确到小数点后2位；W——规定作业循环次数挖掘物料的总质量，单位为千克(kg)。T/CCMA0056—2018(资料性附录)可靠性试验记录表可靠性试验记录见表B.1、表B.2和表B.3。表B.1单一样本可靠性试验台班记录表试验地点记录员气温/℃土方□石方□上挖下挖目90回转□120°回转□检查时间检查项目液压油温℃计时表/h台班燃油消耗量/kg作业量失效物料体积/m³平均生产率/(m³/h)失效类别表B.2单一样本可靠性试验失效汇总表类别T/CCMA0056—2018表B.3多样本可靠性试验特征量汇总表挖掘机代号平均失效间隔时间(MTBF)/h工作可用度/%123:T/CCMA0056—2018(资料性附录)总体可靠性水平评价示例C.1单一样本可靠性试验数据如某公司37t级挖掘机可靠性试验时间为3000h的单一样本可靠性试验数据见表C.1。表C.单一样本可靠性试验数据汇总表挖掘机代号失效时间/h加权系数MTBF/h挖掘机代号失效时间/h加权系数MTBF/h10.1253.50.123082065.40.1253.50.82952.30.10.1952.30.820190.19382986.325680.1228910.10.8785.20.850.829990.8924.80.830.80.823350.840.80.14720.1214323080.124690.18940.127830.10.150.166470.826450.16540.80.10.8433.90.80.1242470.125000.18330.18700.80.10.821040.12300.180.123990.192341.72366.8T/CCMA0056—2018挖掘机代号失效时间/h加权系数MTBF/h挖掘机代号失效时间/h加权系数MTBF/h265.80.13000909.30.1625685.80.10.88550.127270.88820.12323.10.80.82688.40.829060.12931.20.123070.1296.60.10.80.10.80.80.80.1241.50.146822460.10.823.10.827274530.80.162122370.1747.20.825680.125280.8286723260.123390.129360.10.821170.822160.1956060.10.8388.40.84410.80.865222420.82457.626708590.8513.50.10.80.82225.60.82357.50.82525242041950.82976.80.8C.2MTBF的区间统计将36台样机可靠性试验数据按MTBF从小到大进行递增排列，如下表C.2所示。T/CCMA0056—2018表C.2单一样本可靠性试验汇总表序号MTBF/h序号MTBF/h14412469362546385652678993821432307230825002727272730003000由表C.2可知MTBF的最小值为441h,最大值为3000h,为保证每个小区间内都包含若干个观察值，将区间[0,3000]分成6个小区间，组距(小区间长度)为5001,统计MTBF(平均失效间隔时间)在各小区间内出现的频数见表C.3。表C.3可靠性试验统计量汇总表样本数r/台分布密度/r;/r/△t12237445464T/CCMA0056—2018C.3确定分布类型将MTBF频数分布和频率分布直方图是相同的绘制成直方图如图C.1。8642025027502250175012507500由于样本数r足够大，频率接近于概率，直方图的外廓曲线接近于总体样本的概率密度曲线，MTBF频数的趋势假设符合X2分布，则有：记X事件为液压挖掘机可靠性试验，则X1,X2,X3,…,X34,X35,X36为对应的36台挖掘机可靠性试验独立事件。对X事件在置信水平C=0.95,即水平α=0.05下进行假设检验：,其中r=36……(C.1)按式(C.1)并查标准X2分布的分布函数表即可的概率P(A;)的估计见式(C.2):P(A)—A;区间内估计概率密度；P(θ1)——θ;处估计累计概率密度。计算结果