性能失效

性能失效（共5篇）

性能失效 篇1

作为石油勘探行业的从业人员,都清楚地知道石油钻井机械设备对石油钻井工艺及技术水平影响重大,石油钻井机械设备水平直接影响着钻井质量、完井情况及质量、勘探进度等。目前来说,石油钻井行业是一种高风险的投资行业,如何保证油井的质量是各国积极探索的课题之一。为了解决这一课题,高质量的钻井设备和井下机械设备营运而生,全面保证钻井质量和钻井作业安全,进而保证石油行业的效益。

一、石油钻井机械性能失效的表现形式及成因

(一)设备疲劳作业:设备每隔一段时间就需要全面维修一次,使其完全恢复精度和额定出力,也就是我们通常所说的“设备大修”。但随着我国石油开采的深入进行,石油开采环境及工作条件越来越恶劣,工作强度大大增加,设备的维修次数和大修周期受此影响无法进行,长时间的运行使其产生疲劳失效。

(二)部分设备上的零件因为钻井载荷大而发生变形和断裂:由于石油勘探行业的特殊性,设备的运行很大程度上要受到地质条件的影响,因此在钻井过程中,机械经常要承受巨大的冲击载荷,有时载荷峰值很高,瞬间就能使设备性能失效。

(三)发生零件挤压塑性变形:由于石油钻井机械载荷冲击大,某些零件会发生挤压塑性变形,超过标准后,就会引发传动不灵等问题。

(四)设备摩擦磨损:首先是易损件,长期使用必然需要更换;相对运动的零件,即使有润滑,长期使用后总会发生磨损;因载荷影响产生的零件磨损,也就是因装配和固定中产生误差,在重载荷和冲击载荷的作用下产生的非正常摩擦磨损。

(五)零件松脱:长期使用后,设备零件出现松动脱落,引发设备失效。

(六)堵塞渗漏:因人为原因设备维护不当,造成设备堵塞渗漏,引发设备失效。

二、石油钻井机械的保养与维护措施

(一)针对所有设备积极开展预防性维护工作。每月初都要根据设备运行情况制定具体的维护计划,提前预防易发的设备故障隐患。为提高维修质量及效率,给每台设备建立了“病历”,一旦出现故障,通过查阅就可以一目了然地看出曾经出现过的问题和解决办法,以便快速地“对症下药”。

(二)针对本单位设备数量多、技术含量高、维修难度大的实际情况,利用数码相机等高科技因素建立了“修理文件包”,涵盖了每台设备的大修、维护情况及解决方案,便于准确掌握各类设备的维修周期,熟知设备的易损部件,提前为设备准备备件。

(三)不断加强对维修人员的技能培训,以提高他们对故障的分析和处理能力;不断加强对维修人员的素质培训,以增强他们的团队意识和积极的工作态度。积极开展维修人员培训,逐步加大深入培训力度,提升设备维修人员的整体技术水平和爱岗敬业的素质。

(四)以“突出工作重点,预防设备隐患”为主,坚持自查自检和专业日常检查指导相结合的方针,加大对设备的巡检力度,增加巡检次数,查找设备故障隐患和违规操作行为。采取预防维修、预知维修相结合的维修策略,明确了巡检责任,要求巡检人员制定符合实际的集设备巡检路线、点检内容、点检标准、设备状态评价、现场记事于一体的设备巡检记录。这样就从根源上消除了设备隐患,提高了设备的可靠性。

(五)为了降低设备维修成本,按照“整体规划,逐步实施”的原则积极实施精益化管理,规定设备维修费用定额,不断优化以“零缺陷”和“低成本”为核心的管理流程。初步建立了自主维修维护体系,利用小改小革等行之有效的措施和方法降低设备的维修费用,提高设备的完好率和运转率。

(六)提高操作者的素质,激励全员参与到设备管理中来,做到群防群治。将每台设备细化分解到人头,明确维修责任和考核细则。在平时工作中,所有操作者不仅要严格按照润滑管理的“五定”要求对设备进行润滑保养,还要做好设备的操作保养记录,加强与维修人员的沟通联系,对可能出现的设备问题及时进行反映。同时,加强对设备操作人员的培训,提高他们的责任心和自觉意识,要求所有操作者必须遵守《设备操作维护保养规程》和《特殊设备使用作业指导书》。同时,签订师徒协议,扎实开展以老带新的“传、帮、带”工作,注重对新员工的技能传授,进一步规范他们的操作行为。

结语:

总之,石油钻井机械性能失效是石油勘探行业遇到的一个普遍的问题,但通过对石油钻井机械设备的预防性维护维修完全可以解决这一问题。作为石油勘探行业,一定要从自身实际入手,要求机械设备的管理人员、操作人员、技术人员加强对石油钻井机械设备的日常保养与维修工作,消除一切安全隐患,最大限度地提高设备正常运转及生产效能,以提高劳动生产率,为石油钻井企业创造出更多的经济效益。

参考文献

[1]宋立娜.提高大型石油钻机轮式移运性的设想.石油和化工设备.2010(05).

[2]彭世英,王长虹,梁熊.浅谈石油钻井机械设备保养维修[J].中国井矿盐.2011(01).

[3]徐小兵.全液压钻机的维护和故障排除[J].广东科技.2011 (16).

[4]贺洪强.浅谈石油钻井机械设备维修保养[J].中国石油和化工标准与质量.2011(02).

[5]李武,彭景.浅谈石油钻井机械设备保养维护[J].企业技术开发.2011(18).

[6]李玉国.浅谈石油钻采机械设备常见故障及防治[J].中国石油和化工标准与质量.2011(04).

性能失效 篇2

关键词：石油钻井,机械性能,失效问题,解决对策

在石油开采过程中, 石油钻井设备的机械性能是非常重要的, 如果在石油开采过程中发生故障, 就会发生一些严重的事故, 这样的结果不仅造成经济上的损失, 更严重的是对生命的损害。会直接影响石油钻井的质量就是石油钻井技术, 因此, 提升石油井机械性能不仅能提升石油本身的质量, 还能够保障工作人员的生命安全。

1石油井机械性能失效的表现形式

(1) 石油井机械设备零件的局部塑性变形。由于在石油钻井作业过程中, 对机械设备的冲击较大, 同时负荷相对较重, 很容易发生机械设备中零件间的挤压而导致的变形。例如, 石油钻井泵上面的传动齿轮, 假如齿轮的坚硬程度不能达到设计要求, 那么在长期重负荷下就会发生挤压导致变形, 时间长了齿轮的作用就失效了。

(2) 疲劳失效。由于石油钻井的工作环境和工作条件都比较恶劣, 在维修石油钻井机械设备的周期和次数上受到了工作环境和条件的影响, 长时间的工作会造成机械设备疲劳失效, 这种失效是不能够修复的。例如, 石油钻井机械设备中的发电机等相关的轴类零件, 因为工作, 时间太长, 逐渐产生断裂而导致机械性能失效。

(3) 石油钻井机械设备零件因为负荷过重而导致零件局部的断裂或是变形。由于石油钻井的机械设备常常会受到冲击载荷, 而此时的峰值会瞬间变得很高, 并且在这过程中有很多的传动是被硬连接上的。例如, 在使用钻杆动力钳进行卸扣的过程中, 会因为卸扣的力度过大导致钳的主轴发生断裂或是变形。

(4) 摩擦磨损产生的失效。受到摩擦磨损的导致失效的零件有很多:一种是易损类, 离合器、刹车块、离合器摩擦片、离合器气囊等都属于易损类的零件, 在工作中这些零件受到一定程度的磨损就应该对其进行及时更换;一种是摩擦副当中因磨损而导致失效的钢制件, 刹车块就是因磨损而失效的易损件, 当刹车块的磨损已经超过了规定的标准时就必须要更换;另一种是石油钻井机械设备之间相对运动、摩擦、磨损而导致零件机械性能失效, 在机械设备运转的过程中, 总会有与之相对运动的机械零件, 不管这些零件的润滑条件多好, 总会在运行的、过程中产生零件的磨损。还有一种就是在日常工作中因重负荷而产生的非正常的磨损[1]。

2关于石油钻井机械性能失效问题探究

针对机械设备开展一系列预防性的维修和检查。应该对石油开采相关设备制定出科学详细的维护、检查保养计划, 并且一定要在日常的石油开采工作中落实, 在制定维护、检查保养计划过程中应该对每台机器的实际情况都能够做出具有针对性的措施, 及时发现隐患, 有效排除隐患, 并且要详细记录维修和检查的次数和机械实际状况, 方便以后的维修和检查。

一般情况下, 石油企业在开采石油过程中, 所使用的都是一些大型机械设备, 并且使用数目也是比较多的, 很多都是高科技机械设备, 因此, 在这些机械设备的维修过程中, 对维修要求也是较高的。正因为如此, 石油企业应及时对一些典型机械设备维修案例进行存档, 在遇到同样问题时能够做出及时、快速、有效的处理。要准确掌握机械设备维修周期, 及时对机械设备进行保养和维护, 定期及时地更换需要更换的零件[2]。

企业经营的目的就是盈利, 因此, 降低投入资本、扩大石油生产, 增加利润就是企业经营的核心目的。因此, 就应该构建属于企业自身的检查维修体系, 尽可能减少机械设备的检查和维修的费用。

在石油钻井开采作业过程中, 所有的机械设备都是有相应的操作人员进行操作的, 因此, 加强维修人员和操作人员的专业水平和操作技术才是石油钻井工作的关键。这样不仅能够保证工作效率, 还能够降低机械设备发生故障的几率, 同时还要不断增强工作人员自身分析和解决问题的能力, 增强工作人员的团队合作意识, 让施工团队能够保证积极、向上、健康的活力。

在石油开采工作开展过程中应该做到预防机械设备发生故障为主, 维修和检查机械设备为辅。企业领导者应该经常进行突击式的巡视, 如果发现违反规定操作的工作人员要进行教育批评。并且在实际巡查过程中一定要具有较强的目的性, 在巡查时及时做好记录, 防止遗漏, 有效提升石油井机械设备自身所具备的可靠性[3]。

为了方便企业管理, 可以实行一台机器一人包办制, 不管是机械设备发生故障还是进行检查和维修都与其紧密相关, 不仅明确了工作责任, 还对工作人员提升自身能力具有促进作用, 促使工作人员在实际工作操作中更加规范、小心、细心, 在日常的机械设备检查方面对机械设备的工作原理做出更深层的认识和了解。

还要对操作人员进行有效的培训, 在培训过程中培养工作人员的责任心, 从真正意义上增强工作人员爱护机械设备的责任和意识, 并且在培训中相互沟通、相互学习, 逐渐提升工作人员的整体专业技能和综合能力。

3结语

综上所述, 当前我国石油井机械性能的失效是社会经济发展过程中一个相对比较严重的问题, 通过对石油井机械性能失效的表现形式进行分析的过程中发现, 石油开采受到环境和条件等方面的约束, 机械设备性能的失效也具有很多原因。因此, 应加深对石油井机械性能的认识和了解, 探求科学、有效的解决方法, 提升石油的开采能效, 更好地为社会经济的发展做出贡献。

参考文献

[1]周惠久, 涂铭旌, 邓增杰, 朱维斗.再论发挥金属材料强度潜力问题——强度、塑性、韧度的合理配合[J].西安交通大学学报, 2014, 04:1~20+127.

[2]李鹤林.开展金属材料强度的研究——提高石油钻采机械质量和寿命[J].石油钻采机械通讯, 2015, 03:1~17.

性能失效 篇3

1、对飞机阻力的影响

空中飞行的飞机在一台发动机失效后, 飞机的阻力系数要增大。它主要包括两个部分:一是停车发动机的风车阻力;另一个是由于一台发动机失效后, 为了阻止飞机机头偏转和滚转, 需要偏转副翼和方向舵, 要产生的一定的阻力, 这部分阻力叫做偏航阻力。

2、起飞性能

在起飞的过程中单发停车, 飞机的推力会随即减小一大半, 最多可以达到80%, 所以需要更长的滑跑距离来使飞机加速到抬轮速度Vr, 此时需要考虑剩余跑道能否让飞机安全起飞。因此出现了一个起飞决断速度V1的概念, 让机组成员在单发停车后正确做出决断:是继续起飞还是中断起飞?

3、爬升性能

由于发动机停车, 在同样的上升速度下, 飞机的最大剩余拉力减小, 所以最大爬升性能和最大上升梯度都要减小。同时, 可用功率减小, 而平飞所需的功率增大, 因而剩余功率减小, 上升率也随之减小, 最大上升率和陡升速度较小。

4、巡航性能

单发失效后, 由于拉力 (或推力) 减小, 阻力增大, 飞机巡航性能将显著变差。当双发飞机单发失效后, 可用拉力 (或推力) 将减小一大半, 同时阻力增大, 平飞所需要的拉力 (或推力) 增大, 所以平飞最大速度减小。现在不妨假设一发失效后阻力系数是不变的, 由于可用拉力 (或推力) 减少一半, 所以有:极曲线

所以Vmax1=0.7Vmax2

也就是说, 单发飞行, 平飞最大速度会减少至少30%, 对飞行安全造成严重的威胁。由于不对称拉力时平飞最大速度减小和平飞最小速度的增加, 所以平飞速度范围变小。一发停车, 出现附加阻力, 飞机极曲线会向右移动。如图1, 有利迎角增加, 其对应的升力系数Cmax增大, 所以飞机的平飞有利速度会减小, 飞机空中巡航飞行时, 遇一发失效, 双发飞机推力减小一半, 失效发动机由于涡轮和风扇自转产生附加阻力;同时为保持一发失效飞行, 操纵舵面偏离中立位置, 也会使飞机阻力增大, 如果飞机带侧滑, 则阻力更为增大。所以一发失效后飞行性能明显变差, 具体是:高度能力降低。一发失效高度能力是指以长航程速度巡航、油门为最大连续推力、净上升梯度不小于1.1%的最大飞行高度。如果一台发动机失效, 又放下起落架, 由于起落架产生很大的阻力, 将使飞机高度能力更低。由此可见, 当多发飞机一台发动机或多台发动机失效后, 对飞机气动性能和操作性能影响是十分巨大的, 一旦处置不好就会酿成严重后果。

5、复飞

复飞飞机在着陆过程中因为各种原因不能继续着陆情况下所采取的应急措施, 对于双发飞机来说不仅要求它具有双发复飞的能力, 而且也要求它有一定的单发复飞能力, 但是在进行单发复飞时, 由于只有一台发动机工作, 而停车的发动机还产生了阻力增量, 从而使飞机的复飞性能大大下降。

二、实际飞行中停车迫降的处置

1、运输类飞机-奖状

(1) 导致发动机失效的原因1.压气机的喘振2.燃烧室熄火3.涡轮叶片断裂

(2) 压气机的喘振的定义和现象

定义:但发动机工作状态严重偏离了设计值, 气流在叶片同道内发生严重的气流分离, 引起气流在压气机中忽断忽续的、轴向的、周期性的、低频高幅的震荡现象。现象:EGT上升、N值摆动、发动机振动加剧, 发动机发出低沉的“突突”声, 严重时“放炮”, 严重时进气道吐“白烟”、“白雾”, 喷管“喷火”

(3) 压气机的喘振的预防措施和处理方法

预防措施:1、操纵油门的动作要柔和, 不要粗猛2、操纵飞机要柔和, 杆舵协调, 防止进气口流场畸形3、防止进气道结冰4、启动时注意防喘5、避免外来物体损伤发动机6、加强进气道维护

处理方法:1、收油门2、除以ITT温度, 防止超温3、顶杆增速, H下降, MA上升4、使发动机连续点火5、加强引气6、避免外来物体损伤发动机7、停车

(4) 燃烧室熄火的现象

发动机声音不正常;转速和排气温度突然降低;油门操纵失灵;单发熄火向失效发倾斜

(5) 燃烧室熄火的预防措施

1、高空收油门要防止转速过小2、高空操纵油门要特别柔和3、加强发动机点火4、防止吸入前面飞机的尾流5、低空防止吸入飞鸟6、检查喷嘴的质量、保持燃料的清洁;防止加错油

(6) 涡轮的意义

衡量发动机总体性能的好坏

(7) 涡轮叶片断裂的预防

1、连续使用最大状态时间不能超过规定2、防止外来物损伤3、引气量不要太多4、防止发动机超转

总结:一发失效后, 飞机的受力平衡点遭到破坏, 飞机的滑跑, 爬升, 巡航性能都有所下降, 这时, 飞行员必须采取中断起飞或迫降等特勤处置程序。不论是在心里还是技术上, 都是我们需要准备的。实践证明, 只要飞行员能熟练掌握一发失效的处置方法和注意事项, 做到有备而无患, 那么在飞行中, 如果出现一台发动机失效时, 飞行员能根据飞行状态和飞行性能变化的特点, 果断, 及时。准确地采取处置措施, 是完全可以保证飞行安全的。

参考文献

[1]刘晓明、苏彬:《飞行性能与计划》, 中国民航飞行学院, 2000年。

[2]黄仪方等:《航空气象》, 中国民航飞行学院, 2000, 155-164。

性能失效 篇4

随着网络信息技术的发展,采用无线网络通信技术进行数据传输和信号通信成为未来保密通信传输的重点发展趋势,在无线网络通信中,由于网络的自组织特征和分布性特点,导致网络容易遭到外界非法入侵和攻击,产生网络失效和通信中断。无线网络采用以太网接口支持网关以10 Mb/s,100 Mb/s自适应信号传输和通信数据调度,这一过程中由于受到网络的攻击,导致网络失效,需要通过网络中节点的可通信性能评估方法,实现对网络通信系统的优化设计,提高网络的安全性能,研究相关的系统设计方法受到人们的重视。

传统方法中,对失效网络中节点的通信性能优化评估方法有基于BP神经网络控制的失效网络中节点自组织定位方法、基于RS 232接口调试和VIX总线数据调度的通信性能评估和系统设计方法、基于嵌入式网关ARM处理的无线网络通信系统设计方法等[1,2,3],上述方法在进行无线网络的通信系统设计过程中,由于没有采用失效节点的优化定位模块设计,导致在网络遭到入侵的情况下对失效节点的评估性能不好,网络的安全性和鲁棒性不佳。对此,相关文献进行了系统的改进设计,其中,文献[4]提出一种基于三端线性稳压控制的失效网络节点通信性能评估模型,进行了无线网络通信系统的优化设计,提高了网络传输的吞吐量,导致该设计方法需要的存储开销过大,系统的集成度不高,性能不好。文献[5]提出一种基于频谱混叠分离的失效网络中节点可通信性能评估方法,对网络系统中的抽样信号进行频谱混叠失真抑制处理,实现对失效网络节点的准确定位和挖掘,在此基础上进行通信系统优化设计,提高了系统的安全性和兼容性,但是该系统在混叠谱处存在零点的时候,符号间隔均衡器将放大该频率点处的噪声,影响通信的信道均衡性[6]。针对上述问题,本文提出一种基于VXI总线交互式动态配置的失效网络中节点可通信性能评估系统设计方法,构建无线网络的实体对象模型,进行通信系统的总体设计,采用分数间隔均衡匹配滤波检测方法进行网络失效节点的检测设计,提高网络的抗干扰性能,在此基础上对失效网络中节点定位模块进行硬件电路设计,实现了失效网络中节点可通信性能评估。最后通过仿真实验进行了性能验证,展示了本文设计系统的优越性能。

1 无线网络通信的实体对象模型及系统总体设计描述

1.1 无线网络通信的实体对象模型

为了实现对失效网络中节点可通信性能评估,进行无线网络通信系统的优化设计,首先需要构建无线网络通信的实体对象模型。无线通信网络包括4类基本实体对象:目标、观测节点、信道均衡模块和数据感知节点,通过远程任务管理单元构建自组织网络结构[7,8,9,10]。传感节点与观测节点进行交互,获取无线通信网络感兴趣的对象及其属性。网络通过观测节点发布查询请求,部署在监测区域的应用支撑层采用异构节点组成,实现远程访问和网络查询、管理。无线通信网络的体系结构设计如图1所示。

无线通信网络应用支撑层、网络基础设施和网络应用业务层构成了无线通信网络的实体模型结构。网络适配层部署在无线通信网络节点中,完成无线通信网络接入服务。配置中间件完成无线通信网络的各种配置工作,例如路由配置,拓扑结构的调整等。无线通信网络中间件和平台软件采用层次化、模块化的自组织网络技术,提高了无线通信网络数据管理能力。无线通信网络中的节点数目众多,在受到网络攻击的时候,容易导致通信节点失效,由于节点高密度部署,网络需要根据用户通信协议层进行节点定位,在链路层、网络层、传输层中进行数据传输和通信的移动性管理和任务管理。无线通信网络的传输介质可以是无线、红外或者光介质。数据链路层通过媒体访问控制(MAC)层协议提供有效的通信链路,在网络发送节点和接收节点之间进行路由设计。文件级CDP工作在代理端,数据链路层标记数据并发送到原CDP系统模型中,进行通信系统的功能切换和数据存储及组织管理。

无线通信网络系统通过应用感知技术对数据进行监控,EBRS(Event Based CDP Restore System)是以原CDP系统模型为基础,插入事件标签来完成数据的一致性控制,进行失效网络中节点的可通信能力评估,并对日志进行存储和管理。综上分析,得到无线网络通信的实体对象模型框图描述如图2所示。

1.2 无线网络通信系统的总体设计描述

在上述构建的无线通信网络总体结构模型设计的基础上,进行无线网络通信系统设计,无线网络通信系统的总体结构模型由下面几个部分组成:

(1)计算元件(CE):代表无线通信网络网格的计算资源。

(2)存储元件(SE):对原始通信数据进行特征采集,对本地信息进行UNIX内核的写入。

(3)MANTIS OS调度器(RB):获取足够的堆栈空间,根据选择的任务进行动态重编程,内核使用事件驱动,分配给每个任务适当的站点。

副本管理器在无线通信网络系统设计中,为了满足网络失效状态下的程序动态下载功能,对每个节点进行程序与服务的动态加载,控制数据的传输,设计事件驱动机制,为访问副本目录在内核中提供可装载程序。

根据上述总体设计方案,在Tiny OS的体系结构的基础上构建无线通信网络系统,采用嵌入式无线通信网络设计方法,系统由一个调度器和EBRS Server组件组成。通过Time Marker构建硬件抽象组件。Tiny OS的组件层次采用网络协议栈负责数据打包和路由的分发,在无线通信网络系统中,失效网络节点的路由和传输数据的资源体系结构如图3所示。

图3中,Tiny OS组件库通过NCC编译器的编译进行软件设计,为了保证每一个节点的通信性能,调用runNext Task(TRUE)进行task或者post关键词声明,自动完成连线工作,通过Task Basic的接口定义,进行Task Basic接口的通信协议设计和调度,得到无线通信网络nes C编译的调度程序如下:

根据上述接口程序设计,基于VXI总线交互式动态配置方法,运行Run Task事件进入无限循环任务,实现无线通信网络的均衡滤波处理,提高通信网络的信道均衡性能。综上分析,得到本文设计的无线网络通信系统的Tiny OS通信架构如图4所示。

在上述进行了系统的实体模型分析和系统总体设计的基础上,进行系统的模块化设计和软件设计,为实现失效网络节点的可通信性能评估提供模型基础。

2 系统的硬件设计与实现

2.1 无线通信网络系统的通信信道均衡器设计

构建无线网络的实体对象模型,进行通信系统的总体设计描述,采用分数间隔均衡匹配滤波检测方法进行网络失效节点的检测设计,提高网络的抗干扰性能,在此基础上对失效网络中节点定位模块进行硬件电路设计,为了提高无线通信网络的抗干扰性能,避免网络攻击带来的节点失效,首先进行信道均衡滤波处理,设计自适应均衡器进行无线网络通信的信道均衡,基于VXI总线交互式动态配置,得到滤波器框图描述如图5所示。

均衡器通常是用滤波器来实现的,使用滤波器来滤除因为网络节点失效带来的失真脉冲。自适应均衡器一般包含两种工作模式,即训练模式和跟踪模式。在本文设计中,采用训练模式进行幅度均衡,对失效网络节点的通信信道进行自适应均衡,设计相位均衡器,用以校正相-频特性,得到失效节点的时延-频率特性结果。在信道均衡过程中,自适应算法所采用的最优准则有最小均方误差(LMS)准则,在动态调整滤波器的阶数的时候补偿信道的深度零点,实现对失效网络的恶劣信道判决,提高节点的横向均衡性能,无线网络信道均衡算法设计过程描述如下:

(1)设置参数

L为抽头参量(即滤波器长度);m为非平稳性迭代步长,0<m<2(LSmax),其中Smax是抽头输入x(n)的平方误差。

(2)初始化系数设置

通常,令权重系数ŵ(0)=0。

(3)计算方程及递推公式

增益向量矢量为:

在n时刻均衡器的收敛速度为L×1抽头输入向量。

计算时变系统的跟踪速度ŵ(n+1):n+1时刻抽头权向量估计对n=0,1,2,⋯,得到自适应信道均衡的递推公式为:

在上述算法设计和框图设计的基础上,采用总线模块,结合SCPI驱动仪器,得到本文设计的无线通信网络的失效网络节点通信信道均衡器的硬件电路如图6所示。

2.2 失效网络中节点可通信性能评估控制器设计

在上述均衡器模块设计的基础上,进行失效网络节点的通信性能评估的控制器设计,主控制器是整个系统的核心,为了达到高性能、低功耗网络通信控制的目的,采用以ARM920T为核心的32位RISC微处理器构建失效网络中节点可通信性能评估控制器电路。无线通信系统的供电电压为DC 3.3 V和1.25 V,为了减小杂波干扰,在LM1117芯片加上128 MB的FLASH芯片进行信号存储和波形抑制,对ARM处理器和无线通信网络模块进行Linux内核映像处理,使用前面提到的调度和网络节点定位策略,采用层次化的网格结构进行通信性能的评估,对连通性差的节点定位调制。在此基础上,采用2片SDRAM芯片UART0并联构建32位的Cross BowRAM存储器,失效网络中节点可通信性能评估控制器的电路设计图如图7所示。

由图7可知,失效网络中节点可通信性能评估控制器的电路集成有LCD控制器,另接DM9000网络变压器,进行以太网通信的接口电路的串口通信,在Linux操作系统中进行时序信号分析和数据显示,实现对失效网络节点的可通信性能的评估和网络通信优化设计。

3 系统仿真实验与性能测试

为了测试本文设计的无线通信网络系统在网络失效时节点的可通信性能优化控制和评估中的应用,进行仿真实验。实验中,系统软件的开发平台采用开放源码的Linux操作系统,系统主程序的编写采用Linux内置TCP/IP协议设计并实现数据通信,失效网络节点从telos B节点到本机TCP端口的转发过程中以fpacket.cpp为数据包写入指定长度的数据,读写进程之间采用TCPComm类函数完成控制程序的加载,系统仿真的软件实现流程如图8所示。

根据上述仿真环境和参数设定,进行失效网络节点的通信性能测试和评估,通过Internet/Intranet对通信数据进行实时监测和采样,得到失效网络节点通信数据的时域采样波形如图9所示。

根据上述对失效网络节点的通信数据采样,以此为训练集,进行通信性能评估,以节点通信的误码率和吞吐性能为测试指标,得到仿真结果如图10所示,从图10可知,采用该设计方法进行失效网络中节点可通信性能评估,能提高网络的抗干扰性能,节点通信的误码率降低到最小,提高网络数据传输的吞吐量,提高网络安全性,展示了较好的应用价值。

4 结语

性能失效 篇5

前失效制动是Ⅱ型双回路制动系统应急制动的一种。应急制动必须在行车制动只有一处失效的情况下,在适当的一段距离内使车辆停住,应急制动必须是可控制的。前失效制动是在前轮制动器失效,即前制动器无法提供前制动力的情况下,只有后轮制动器提供整车需求的制动力。

本文在对国内某新型皮卡做整车道路前失效制动测试过程中,发现前失效的制动距离偏大,已接近法规值,且车辆制动状态不稳定,制动距离波动范围较大。因此,本文针对空载前失效制动性能进行单独分析,依据整车道路制动性能测试数据,结合台架试验和制动相关理论计算进行原因分析,最后提出改进措施并加以验证。

1、前失效制动性能试验

前失效的制动性能是通过发动机脱开的0型试验来检验的,GB 12676-1999规定N1类制动初速度为70km/h,制动踏板力小于700N时的制动距离Smax、充分发出的制动减速度MFDDmi小于法规值。

三组前失效制动距离Smax、充分发出的制动减速度MFDDmin经修正后,数据对比如表1:

根据3辆车性能数据与法规值对比,前失效制动距离在法规值附近波动,充分发出的制动减速度均小于法规值,且车辆状态不稳定,制动性能数据波动较大。

2、原因分析

式(1)中,t1为制动器起作用时间,t2为制动力增长时间,jmax为最大减速度,v为制动初速度(定值)。式(2)中,a为质心到前轴距离,L为轴距,hg为质心高度,Φ为附着系数。

充分发出的制动减速度公式:

式(3)中,vb和vc分别为制动初速度的80%和10%,为定值,Sb为试验车速从v到vb的行驶的距离,Sc为试验车速从v到vc的行驶的距离,MFDD与S成反比关系,且S为MFDD的唯一影响因素,下面只对制动距离S进行原因分析。

根据制动距离公式和最大减速度公式进行分析、排查如图2:

因GB 12676规定制动初速度70km/h,为定值,所以导致前失效制动距离过大的原因主要有需液量过大、制动器制动力小、整车参数变化等四个方面。

2.1 需液量过大

对后制动器管路系统按下面公式(4)进行供需比计算校核:

式(4)中,S1:总泵面积;S3:后轮缸面积;V4:软管膨胀量;L1:总泵单腔行程;L3:后轮缸紧急行程;L4:软管长度

计算结果如下表2:

乘用车经验值要求λ≤0.6时较为理想,前失效时的供需比0.41<0.6,满足设计要求。

2.2 制动器制动力小

根据制动器制动力计算式(5)进行分析:

式(5)中,P2为后制动器管路压力,d2为后制动器分泵缸径,n2为后制动器单侧油缸数目,BF2为后制动器效能因数,r2后制动器有效半径,R为轮胎滚动半径。

导致制动器制动力小的因素主要有三个:后制动器规格小(d2、r2)、行车效能因数小(BF2)、后分泵油压过低(P2)。下面分别对这三个因素进行分析:

2.2.1 后制动器规格小

设计之初,己对制动系统进行匹配计算,前、后制动器提供的制动力需满足整车前后轴在各附着系数下的制动力需求。表3为整车参数、表4为后制动器等相关参数,如下:

整车理论需要的制动力计算公式如下:

式(6)中,a为汽车质心离前轴的距离,b为汽车质心离后轴的距离,hg为汽车质心高度,L为汽车轴距,μ为附着系数。

经计算校核后制动器满足整车后轴需求的制动力,数据如下表5:

2.2.2 行车效能因数小

按QC/T 239-1997《货车、客车制动器性能要求》进行后制动器台架效能试验,本皮卡后制动器与标杆车后制动器的台架效能试验数据对比如下表6:

根据第三次效能试验(V=80 Km/h)得出的制动力矩Mb进行输出力的计算:

再根据效能因数计算公式进行计算:

数据对比如下表7:

通过对比得知,本皮卡后制动器效能因数小于标杆水平,且低于国内经验值(2.2),所以后制动器效能因数小为前失效性能差的一个重要影响因素。

2.2.3 后分泵油压过低

经整车制动力需求计算(见2.2表5),整车空载在0.8附着系数路面上,车辆抱死理论需求的制动力为4485.8N,而后制动器在5Mpa的制动力(4517.2N)可以满足,即空载状态,触发ABS调节的后制动器油压为5Mpa,且ABS应在此油压左右调节。

皮卡试验车进行前失效制动试验时有轻微抖动和抱死现象,初步判断ABS异常调节后制动器油压,于是进行前失效试验动态油压检测,制动过程图如下:

从上图可以看出,ABS进行调节时,后制动器压力约在2Mpa至10Mpa之间调节,且大多在5Mpa油压以下波动,并且ABS两次全循环调节间隔较大,导致试验时后轮抱死,出现抖动现象。ABS异常调节导致的后分泵油压过低为前失效制动性能差的主要影响因素。

2.3 整车参数变化

由前失效时的最大减速度公式可以得知,整车参数中的质心高度hg和质心到前轴的距离a对前失效最大减速度有较大影响,下面按整车参数的设计值与实际值进行计算对比、分析:

通过表8可知,质心位置的上移、前移导致最大减速度减小和制动距离增加,所以整车参数的变化对制动距离有一定影响,但因整车质心参数不易整改,忽略此方面带来的影响。

3、改进措施

3.1 提升后制动器行车效能因数

在后制动器结构不变的情况下,影响行车效能因数的是摩擦片的摩擦系数,可从以下三方面来调整摩擦系数:

a.减少有机物含量,提高热稳定性;

b.增加高温增磨材料,减少热衰退;

c.调整纤维,石墨配比,增加摩擦系数的稳定性,同时减少磨损。

按以上方法先后进行了9组摩擦片配方的优化、调整,然后对优化的摩擦片进行定速试验,各温度下的摩擦系数和磨损率如下表9、表10:

通过表9、表10中9组摩擦片的性能数据对比可以看出,9#配方的摩擦系数较稳定,在0.42左右浮动,且其磨损率较小、较稳定。

先后对这9组中的2#、3#、5#、9#配方进行了效能试验,试验数据对比如下:

通过上表可知,2#、3#、5#配方摩擦片的速度稳定性未满足要求,而9#配方各项性能均达标,且第三次效能试验80km/h的制动力矩最大,经过公式(7)、(8)计算,9#配方效能因数为2.74,远优于标杆水平(2.34)。

3.2 优化ABS软件数据

对ABS进行第二次高附标定,优化其内部软件数据。标定、优化后的空载前失效动态油压数据如下图:

图中后轮缸压力单位为bar,图示量程为-300-400,刻度为每格70bar,图示后轮缸压力:(-300+70×5) bar=5Mpa,与理论计算相符。

4、整车试验

对3台试验车更换9#配方摩擦片和最新ABS样件,进行空载前失效制动性能试验,1#车制动过程图如下:

如上图所示,后制动器压力在5Mpa上下调节,ABS调节正常,经过校正后的制动距离与充分发出的制动减速度如下表所示:

经过系列整改后,空载前失效制动距离由105m减小到65.9m,减小了39.1m。

5、结论

1)经以上分析,影响前失效制动性能的因素为后制动器行车效能因数、后分泵油压、整车质心参数。因整车质心参数不易整改,排除其带来的影响,通过提升后制动器行车效能因数和优化、调整ABS油压调节,前失效制动性能明显提升。

2)本文对最大减速度分析时,只对整车参数的影响进行了分析,未将轮胎的滚动摩擦性能等影响考虑在内。

摘要：以国内某Ⅱ型双回路皮卡前失效性能为研究对象,根据整车道路试验结果,结合鼓式制动器的台架试验数据,并对比理论计算数据进行原因分析。针对前失效制动距离过大提出相应改进措施,并进行试验验证。试验结果表明,理论分析计算和改进措施有效,为后期后鼓式制动器的设计和整车制动系统匹配提供了技术支持。

关键词：鼓式制动器,前失效制动距离,效能因数,质心

参考文献

[1]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2000.

[2]王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3]中华人民共和国国家标准.GBl2676.1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》.