[發(fā)明專利]一種千米深井提升機(jī)制動(dòng)器可靠性智能評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011299077.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112528533B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧昊;朱真才;彭玉興;周公博;沈剛;湯裕;李翔;王威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/27;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發(fā)明涉及一種千米深井提升機(jī)制動(dòng)器可靠性智能評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)方法，包含建立提升機(jī)制動(dòng)器數(shù)字孿生模型、數(shù)據(jù)采集與同步、可靠性評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)，其中，提升機(jī)制動(dòng)器數(shù)字孿生模型可準(zhǔn)確反映提升機(jī)制動(dòng)器的實(shí)際物理特性，數(shù)據(jù)采集與同步可實(shí)現(xiàn)提升機(jī)制動(dòng)器物理實(shí)體與其數(shù)字孿生模型的實(shí)時(shí)映射，進(jìn)一步基于提升機(jī)制動(dòng)器數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)可靠性評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)，通過將數(shù)字孿生技術(shù)與可靠性分析方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)制動(dòng)器可靠性評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)更新，解決了因提升機(jī)制動(dòng)器部分參數(shù)難以直接監(jiān)測(cè)、可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)困難、或數(shù)據(jù)樣本不足，而難以開展可靠性評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種千米深井提升機(jī)制動(dòng)器可靠性智能評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)方法，屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性研究技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)目前大多數(shù)煤井都是淺井，深至地面500～800m，而煤炭資源埋藏深度在1000～2000米的約占總儲(chǔ)量的53％，必須采用千米深井提升系統(tǒng)。制動(dòng)器是提升機(jī)最關(guān)鍵的安全保障設(shè)備，制動(dòng)失效將引發(fā)嚴(yán)重事故。然而，千米深井提升帶來的高速、重載和大慣量對(duì)提升機(jī)實(shí)施可靠制動(dòng)提出了更高要求。因此，實(shí)時(shí)評(píng)估千米深井提升機(jī)制動(dòng)器的可靠性水平，準(zhǔn)確獲取提升機(jī)制動(dòng)器關(guān)鍵部件的剩余壽命，對(duì)提高提升機(jī)制動(dòng)過程的可靠性、減少惡性事故的發(fā)生以及避免人員傷亡或設(shè)備損壞等具有重要意義。

提升機(jī)的制動(dòng)過程復(fù)雜多變，制動(dòng)器在高速重載工況下產(chǎn)生的熱-結(jié)構(gòu)耦合作用更易引起制動(dòng)器件材料性質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。同時(shí)，提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)不可避免地存在著與磨損、材料老化等緊密相關(guān)的多種性能退化機(jī)制，從而引起制動(dòng)器多種失效模式。目前針對(duì)千米深井提升機(jī)制動(dòng)器的可靠性智能評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)還不夠成熟，在制動(dòng)器的服役過程中，制動(dòng)器將在正常制動(dòng)和緊急制動(dòng)等情況下，承受不同制動(dòng)速度、制動(dòng)次數(shù)和制動(dòng)溫度的作用，且制動(dòng)器關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)以及性能參數(shù)等也存在不確定性和時(shí)變特性，多種失效模式并存也增加了可靠性評(píng)估的復(fù)雜程度，忽略這些因素的影響將難以準(zhǔn)確評(píng)估提升機(jī)制動(dòng)器的可靠性水平和剩余壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種千米深井提升機(jī)制動(dòng)器可靠性智能評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)方法，能夠克服千米深井提升機(jī)制動(dòng)器小樣本多失效模式下的安全制動(dòng)問題，提高實(shí)際工作效率。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種千米深井提升機(jī)制動(dòng)器可靠性智能評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)方法，用于針對(duì)目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器進(jìn)行可靠性智能評(píng)估，通過如下步驟i至步驟ii，獲得目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器所對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生模型，然后基于數(shù)字孿生模型，按預(yù)設(shè)第一周期時(shí)長(zhǎng)執(zhí)行如下步驟A至步驟H，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器的實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估；

步驟i.根據(jù)目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料屬性參數(shù)、以及制動(dòng)工況參數(shù)，結(jié)合制動(dòng)盤、制動(dòng)閘瓦、蝶形彈簧之間的物理作用關(guān)系，建立目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器所對(duì)應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)有限元仿真模型，然后進(jìn)入步驟ii；

步驟ii.基于指定正常制動(dòng)工況與指定緊急制動(dòng)工況下，根據(jù)目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器與三維結(jié)構(gòu)有限元仿真模型在制動(dòng)閘瓦和制動(dòng)盤接觸所產(chǎn)生制動(dòng)力矩的差異，針對(duì)三維結(jié)構(gòu)有限元仿真模型參數(shù)，以及制動(dòng)盤、制動(dòng)閘瓦、蝶形彈簧之間的物理作用關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，獲得目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器所對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生模型；

步驟A.檢測(cè)獲得目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器對(duì)應(yīng)指定各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、各項(xiàng)材料屬性參數(shù)、各制動(dòng)工況參數(shù)的數(shù)據(jù)、以及對(duì)應(yīng)指定各制動(dòng)性能參數(shù)的數(shù)據(jù)，并將該各個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)映射到數(shù)字孿生模型中，實(shí)現(xiàn)與數(shù)字孿生模型中相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)的同步更新，然后進(jìn)入步驟B；

步驟B.分別針對(duì)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、各項(xiàng)材料屬性參數(shù)、以及各制動(dòng)工況參數(shù)，建立數(shù)字孿生模型對(duì)應(yīng)參數(shù)的一組隨機(jī)數(shù)據(jù)，且該組隨機(jī)數(shù)據(jù)分布滿足步驟A所獲目標(biāo)提升機(jī)制動(dòng)器對(duì)應(yīng)該結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料屬性參數(shù)、以及制動(dòng)工況參數(shù)的概率分布；進(jìn)而獲得各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、各項(xiàng)材料屬性參數(shù)、以及各制動(dòng)工況參數(shù)之間不同隨機(jī)數(shù)據(jù)的組合，即構(gòu)成數(shù)字孿生模型所對(duì)應(yīng)的各組隨機(jī)參數(shù)組合，然后進(jìn)入步驟C；