基于层次分析法综合评价液压油的性能.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 4 ． 2 01 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 1 5 基于层次分析法综合评价液压油的性能 程安国， 陈惠卿， 汤 涛 中国石化润滑油有限公 司 北京研究院 ， 北京 1 0 0 0 8 5 摘要 液压油的性能优劣直接影响设备能否长期、 稳定、 安全的运行 ， 目前评价液压油性能的指标较多， 简单的对比单个指标的优劣 不能合理地反应液压油的整体品质， 该文以注塑机用液压油为例 ， 采用层次分析法 ， 综合对比液压油的性能指标。依据层次分析法确 定各性能指标的权重系数， 并建立综合评价模型。通过计算验证该模型的可信度， 结果表明 模型满足检验要求 ， 计算结果可信。 关键词 层次分析法 ； 液压油； 综合评价； 抗氧化性能 中图分类号 T Q 0 8 5 ． 4 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 4 0 049 一 o 4 Co mp r e h e n s i v e Es t i ma t i o n t h e Hy d r a u l i c Oi l o f P e r f o r ma n c e Ba s e d o n AHP CHENG An - gu o ,C HE N Hu i q i n g , T A NG T a o B e U i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S i n o p e c L u b r i c a n t C o ． ， L t d ． ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 5 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e h y d r a u l i c e q u i p me n t o p e r a t i n g s t a b l y a n d s a f e l y f o r a l o n g t e r m wa s i n flu e n c e d d i r e c t l y a n d s e r i o u s l y b y t h e p e r f o rm anc e o f h y dra u l i c o i l ． T h e r e we r e many k i n d s o f i n d e x for e v a l u a t i o n p e r f o rm anc e o f h y dra u l i c o i l ， a n d t h e s i mp l e c o mp a r i s o n o f s i n g l e i n d e x wa s g e n e r a l me tho d t o a p p rai s e and g e t t h e b e s t p r o d u c t ， wh i c h c o u l d n o t b e c o mp r e h e n s i v e ， o b j e c t i v e and r e a s o n a b l e ． I n thi s p a p e r , t a k i n g a p p l i - c a t i o n h y dra u l i c o i l for i n j e c t i o n mo l d i n g ma c h i n e s for e x a mp l e ， the ana l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s w a s u s e d t o c o mp a r i n g o f the p e rfo rmanc e i n d e x o f h y dra u l i c O i l c o mp r e h e n s i v e l y ． An d th e n b a s e d o n t h e AHP , th e we i g h t c o e f fic i e n t o f e a c h p e rfo r ma n c e i n d e x wa s d e t e rm i n e d ． a n d the c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n mo d e l wa s e s t a b l i s h e d ． T h e r e s u l t o f the c o n s i s t e n c y t e s t o f the mo d e l s h o we d than i t me t th e r e q u i r e me n t s wi th the h i g h e r c r e d i b i l i t y ． Ke y wo r d s AHP ； h y dra u l i c o i l ； c o mp r e h e n s i v e e s t i ma t i o n ； a n t i - o x i d a t i o n p r o p e r t y O 引言 液压油 常被 比喻为液压系统 的血液 ， 在液压系统 中液压油起着传递能量、 润滑、 密封、 冷却等关键作用n ， 优质的液压油有助于提高设备的工作效率、 降低能量损 耗， 减少机械部件的磨损， 降低设备的维护维修费用 ， 为 机械设备安全、 可靠、 持久地运行起着重要作用 。液 压油品质的优劣通常是将液压油各个指标进行简单的 对比， 但评价液压油的性能指标多， 而又相互关联彼此 影响， 许多要考虑的性能指标优先程度难以量化 ， 往往 是凭决策者 的主观 印象进行选择 ， 极易造成选择不全 面或选择失误 ， 因此建立一个科学、 合理、 全面的评价 方法是非常必要的。 从数 学分析和优化设计 的角度而言 ， 上述液压油 性能评价 问题属 于多因素 、 多准则条件下 的多方案排 序和优选的问题， 即多目标决策的问题 ， 而且各方案的 具体内容均已给定 ， 需要按一定的评价准则对各个方 案进行综合的分析、 评估、 排序及优选， 通常这些准则 通常不是一个， 而是多个， 且各准则之间存在一定的层 收稿 日期 2 0 1 5 0 1 2 9 作者简介 程安 国 1 9 8 5 一 ， 男 ， 山西朔州人 ， 助理 工程师 ， 硕士 ， 主要从 事 润滑油研发工作 。 次关系。 层次分析法 A n a l y t i c H i e r a r c h y P r o c e s s 是将定性与 定量结合 ， 有效解决多 因素、 多准则决策 问题的方法圆 。 由于原理简单、 易于运算， 能够对多因素、 多准则进行 综合评价的特点， 已经广泛地应用于物流、 房地产、 区 域规划、 经济分析、 军事、 教育等领域 ， 但其在液压油 性能评价 中， 尚未见 到相关 的文献报道 。基于上述 调 研， 笔者将层次分析法引人液压油性能评价中， 以此建 立液压油性能综合评价的决策模型， 并通过计算分析 该决策模型的适用性和可靠性。 1 层次分析法 层次分析法是2 O 世纪7 0 年代初期美国运筹学家T ． L ． S a a t y 提 出的一种简 洁而实用 的多准则决 策方法 】 。 在处理多因素、 多准则的复杂决策问题时， 它是将复杂 问题层次化 ， 分解为不 同的层次结构 ， 通过两两比较对 方案的各因素进行优劣等级排序 ， 并结合决策者的判 断， 获得决策方案的相对重要性的总排序， 为决策者提 供可靠的理论依据。 运用层次分析法建模可分为建立层次结构模型、 构造各层次的判断矩阵、 构造权函数和一致性检验， 层 次总排序和一致性检验四个步骤【6 】。 4 9 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 4 ． 2 01 5 2 ． 2 构造判断矩阵及一致性检验 结合注 塑机工况 ， 采用 T ． L ． S a a t y 两两 比较 方法对 比准则层内的5 个 因素 的对决策层影响的重要性 ， 构造 的液压油品质判 断矩阵并计算权重 ， 结果见表4 。 表4液压油品质 C判断矩阵及权重 C Z1 Z2 Z 3 Z4 Z 5 ∞ 注 A 一 5 ． 1 0 8 3 ， C I O ． 0 2 7 1 ， R ／ I ． 1 2 ， C R O ． 0 2 4 2 0 ． 1 ， 满 足一 致性要求 。 黏温性能是反映油 品黏度随温度变化的大小 的指 标。液压油在工作过程中的温度变化较大， 不同地区、 不同季节也会使油温发生较大的变化 ， 要使液压油保 持合适的粘度 ， 必须要求液压油有较好的黏温性能， 以 满足液压系统的要求 。结合注塑机工况， 构造黏温性 能判断矩阵并计算权重 ， 见表 5 。 表 5 黏温 性能的判断矩 阵及 权重 Z1 P1 P1 1 P2 1 ， 2 P3 1 ， 3 P4 1 P2 P 3 P 4 2 3 1 l 3 1 1 ， 3 1 1 ， 3 1 3 1 ∞ 0 ． 3 5 3 6 0 ． 2 5 1 8 0 ． 0 9 6 6 0 ． 2 9 5 9 注 A 一 4 ． 0 6 05 ， C I O ． 0 2 02， R ／ 0 ． 9 ， C R O ．0 2 24 0 ． 1 ， 满足一致 性要求 。 液压设备在工作时 ， 受到湿空气、 冷却系统等影 响， 水分有可能进入液压油油箱。进入油箱的水受到 油泵， 马达等液压元件的剧烈搅动后， 使液压油容易乳 化 ， 如果乳化液是稳定的， 会加速液压油变质 ， 降低其 润滑性 、 抗磨性 ， 甚至还会腐蚀和锈蚀元件。因此 ， 抗 乳化性能是评价液压油的重要指标。结合注塑机工 况 ， 构造抗乳化性能判断矩阵并计算权重 ， 见表6 。 表6 抗乳化性能的判断矩阵及权重 Z 2 P1 P2 P3 P 4 ∞ P 1 1 1 2 4 0 ． 3 7 0 1 P 2 1 1 2 3 O ． 3 4 5 1 P 3 1 ／ 2 1 ／ 2 1 2 0 ． 1 8 5 0 P 4 1 ， 4 1 ／ 3 1 ／ 2 1 0 ． 0 9 9 9 注 A w 4 ．0 1 0 4 ， C I O ． 0 0 3 5 ， R ／ 0 ．9 ， C R O ． 0 0 3 8 0 ． 1 ， 满足一致性要求。 液压油在使用过程中不可避免发生氧化， 特别是 当空气 、 水分 、 杂质 、 金属催化剂等有利 于或加 速氧化 的因素存在时， 氧化更明显 ， 因此要求液压油有较好的 抗氧化性能尤为重要。结合注塑机工况 ， 构造抗氧化 性能判断矩阵并计算权重 ， 见表7 。 表7抗氧化性能的判断矩阵及权重 Z 3 P1 P2 P1 1 l ， 3 P2 3 1 P3 4 3 P4 2 1 P3 P 4 1 ， 4 1 ／ 2 1 ／ 3 1 1 3 1 ， 3 1 ∞ 0 ． 0 9 60 0 ． 21 0 8 0 ． 5 0 7 3 0． 1 8 5 8 注 A 一 4 ．0 6 2 7 ， C I O ．0 2 0 9 ， R ／ 0 ． 9 ， C R O ． 0 2 3 2 0 ． 1 ， 满足一致性要求 。 液压设备在运转时， 液压泵和元件会产生摩擦和 磨损， 尤其在启动和停止时摩擦力大 ， 更容易引起磨 损。因此， 要求液压油具有良好的抗磨性能， 以减少液 压元件磨损 ， 尤其是高压系统。结合注塑机工况， 构造 抗磨性能判断矩阵并计算权重， 结果见表8 。 表 8 抗磨性能的判断矩 阵及权重 Z 4 P1 P 2 P 3 P4 ∞ P1 1 3 2 1 0．3 5 0 7 P2 1 ／ 3 1 1 ／ 2 1 ， 3 0． 1 0 9 3 P3 1 ／ 2 2 1 1 ／ 2 0． 1 8 9 2 P4 1 3 2 1 0．35 0 7 注 A ～ 4 ．0 1 04， C I O ．0 0 3 5 ， R ／ 0 ． 9 ， C R O ． 0 0 3 8 0 ． 1 ， 满足一致性要求 。 液压油 中混有气泡时， 不仅会造成系统压力下降 ， 能量传递不稳 ， 也容易产生气蚀现象使设备损坏。气 泡在受压时， 产生局部高温， 促使油品热解、 汽化， 加速 油品老化。因此 ， 要求液压油具有较好的空气释放 性。结合注塑机工况 ， 构造空气释放性判断矩阵并计 算权重， 结果见表9 。 表9 空气释放性的判断矩阵及权重 Z 5 Pl P2 P1 1 1 P 2 1 1 P 3 3 3 P 4 2 2 P3 P4 1 ／ 3 1 ／ 2 1 ， 3 1 ／ 2 1 4 1 ， 4 1 t ， 0． 1 3 5 7 0． 1 3 5 7 O．51 1 4 0． 2 1 71 注 A 一 4 ． 1 2 2 9 ， C l O ．0 4 1 0 ， R ／ 0 ． 9 ， C R O ． 0 4 5 5 0 ． 1 ， 满 足一致性要求 。 上述各层次判断矩阵的一致性比率 C R计算结果 均小于0 ． 1 ， 满足一致性检验要求 ， 可将各∞ 值作为权 函数。 2 ． 3 层次总排序及一致性检验 为确定方案层中的四个油品对 目 标层液压油品质 影响的总排序， 本节计算了组合权函数及一致性检验 ， 结果见表 l O 。 由表 1 0 中的组合权函数可知 ， 方案层中的油品 P 1 、 油品P 2 、 油品P 3 、 油品P 4 对总 目标层液压油品质的 51 5 2 2 7 4 9 4 7 5 3 ∞ ∞ 粥 鹃 ∞ n n n 3 1 4 5 l 佑 4 l 4 4 2 6 6 m 液 压 气 动 与 密 i ／20 1 5年 第 0 4期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 1 6 船舶用立式离心泵轴封的设计优化 邱 勇 ， 王 辉 江苏振华泵业制造有限公司， 江苏 姜堰2 2 5 5 0 0 摘要 对船舶用立式离心泵轴封进行 了工况分析， 并对其轴封进行设计 ， 结合应用实际进行设计优化， 经现场使用状况良好 ， 达到了 预期的使用寿命， 大大提高了密封的可靠性。 关键词 立式离心泵 ； 轴封； 设计； 优化 中图分类号 T B 4 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 4 0 0 5 2 0 3 Op t i mi z a t i o n De s i g n o f M a r i ne Ve r t i c a l Ce n t r i f ug a l P ump S h a f t Se a l Q I UY o n g , W A NGHu i J i a n g s u Z h e n h u a P u mp C o ． ， L t d ． ， J i a n g y a n 2 2 5 5 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t W o r k i n g c o n d i t i o n s o f t h e ma r i n e v e r t i c a l c e n t r i f u g a l p u mp s h a ft s e a l i s a n a l y z e d ． T h e s h a f t s e a l i s d e s i g n e d ． Co mb i n e d wi t h p r a e ． d e a l a p pl i c a t i o n ， the d e s i gn a n d o p t i mi z a t i o n o f ma r i n e v e r t i c a l c e n t r i fug a l p u mp s h a f t s e a l a r e ma d e ． Th e s h a ft s e a l i s u s e d i n g o o d e o n d i - d o n ． Th e e x p e c t e d l i f e o f t h e s h a ft s e a l i s a c h i e v e d ． An d the r e l i a b i l i t y o f the s e a l i s i mp r o v e d g r e a t l y ． Ke y wo r d s v e rti c a l c e n t r i fug a l p u mp ； s h a ft s e a l ； d e s i gn ； o p t i mi z a t i o n ． O 概述 泵是各类船舶 中必不 可少 的通用设 备 ， 广泛应用 收稿 日期 2 0 1 5 0 1 0 7 作者简介 邱勇 1 9 7 3 一 ， 男， 江苏姜堰人 ， 工程师， 本科， 主要从事船舶用 泵、 密封的技术及质量管理工作。 于海 、 淡水系统 ， 消防 、 油路 、 蒸汽系统等。而机械密封 是 阻止其工作介质沿泵轴的泄漏 。由于船舶工作环境 的特殊性 ， 其振动、 摇摆、 倾斜大， 海水介质具有腐蚀 性、 泥砂含量高 ， 海微生物吸附以及间断运行等， 都会 影响密封的使用寿命和安全稳定运行。据不完全统 权重值分别为0 ．2 4 0 8 ， 0 ． 1 7 8 1 ， O ．3 2 3 7 ， 0 ．2 5 7 5 ， 可知油 品P 3 对液压油品质优劣选择的影响比重最大， 因此 ， 可认为对注塑机液压系统而言 ， 油 品P 3 的综合性能评 价是最优的。 表 1 0 以液压油品质C为目标的计算结果 组合一致性检验 计算的组合一致性检验 比率 C R O ． 0 1 6 3 0 ． 1 ， 不仅通过一致性检验 ， 且远优于指标 要求， 因此上述的组合权函数计算结果可靠性高， 可作 为决策的参考依据。 5 2 3 结语 液压油的品质受黏温性能 、 抗乳化性能、 抗氧化性 能、 抗磨性能等多个因素的影响， 结合液压设备的工况 采用系统化、 层次化、 定性和定量相结合的层次分析法 将这些影响的权重量化， 通过分析量化后各性能指标， 能够科学地、 系统地、 准确地得出综合性能评价最优的 产品， 为决策者提供具有参考价值的决策依据。 参考文献 [ 1 ] 陈惠卿． 工程机械用液压油的选择 [ J ] ． 液压气动与密封 ， 2 0 1 2 ， 1 2 4 6 5 1 ． [ 2 】 于红旗 ， 弓清忠． 液压油的正确使用与维护[ J ] ． 农机使用与 维修 ， 2 0 0 9 ， 4 5 5 - 5 7 ． [ 3 】 李柏年． 模糊数学及应用【 M】 ． 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