Q8關斷活門不工作故障分析

畢麗娜

（新鄉航空工業（集團）有限公司，河南 新鄉 453049）

為更高效地消除產品故障，選用科學的方法和工具探究故障原因十分必要。基于FTA的分析方法，并以Q8關斷活門故障為案例進行了實踐運用。與使用一般方法進行故障原因分析相比，FTA分析方法可全面系統地分析事故原因，完整地展現出導致故障的相關因素，使分析結果更加全面、具體。

1 故障描述

用戶對設備進行檢查時，保障人員給Q8產品接通電源后，發現活門卡滯，無關閉和打開的動作，無論是正向通電還是反向通電，活門均無動作。在近8年時間內，共計29套產品發生故障，其中活門卡滯故障19套，活門打開/關閉后電機不停止10套。

2 產品結構

Q8產品主要由活門部分和電動機構兩部分組成。活門部分包含殼體、活門組件，電動機構部分包含電機、插頭座、減速器。

3 Q8產品工作原理

當電動機構正向通電時，輸出一個正向扭矩，帶動活門軸正向旋轉，使活門打開，活門完全打開后，從電動機構中反饋出一個開位電信號給系統控制盒；當電動機構反向通電時，輸出一個反向扭矩，帶動活門軸反向旋轉，使活門關閉，活門完全關閉后，從電動機構中反饋出一個關位電信號給系統控制盒。

進行FTA故障樹分析前，按照產品裝配結構和工作原理，將產品主要部件按功能進行層層分解，有助于查找造成故障的有關零部件及相關影響因素。

4 FTA故障樹分析

文章重點分析電動機構部分的“電機線圈短路”故障排查過程，其余結果事件均按此思路進行排查。

根據故障核實結果，本次故障樹分析將頂事件設定為“Q8地面通電檢查活門卡滯”（以下簡稱故障）。

（1）根據產品功能結構，分析Q8故障的原因可能為“活門機械部分卡滯”和“電動機構輸出軸卡滯”。根據電動機構功能結構，分析“電動機構輸出軸卡滯”原因可能為“電機通電轉動功能失效”“減速器卡滯”“插頭座斷路”（如圖1所示）。

圖1 電動機構輸出軸卡滯原因

（2）根據電機工作原理，分析“電機通電轉動功能失效”原因可能為“電機斷路”“機械部分卡滯”“電機短路”（如圖2所示）。

圖2 電機通電轉動功能失效原因

（3）根據電機結構，分析“電機短路”原因可能為“電機線圈短路”“電機電路短路”（如圖3所示）。

圖3 電機短路原因

（4）根據電機工作機理分析，“電機線圈短路”問題產生的原因有三個：“電機受潮”“自動斷電功能失效，電機持續工作，線圈發熱燒蝕”“堵轉導致線圈發熱燒蝕”（如圖4所示）。

圖4 電機線圈短路原因

①當“產品使用不當浸水”和“密封膠失效”同時發生時，造成“電機受潮”（如圖5所示）。

圖5 電機受潮原因

②按照工作機理分析，“堵轉導致線圈發熱燒蝕”原因為“減速器卡滯”“電機內部卡滯”“外部負載過大，超過4N·m”（如圖6所示）。

圖6 堵轉導致線圈發熱燒蝕原因

a）“減速器卡滯”產生的原因為“減速器進入多余物”“齒輪磨損變形”；

b）“電機內部卡滯”產生的原因為“電機內部進入多余物”“電機軸承卡滯”；“電機軸承卡滯”產生的原因為“潤滑不良”“異物進入軸承滾珠位置”。

③可導致“電機線圈短路”問題的第三個原因是“自動斷電功能失效”，按照工作機理分析，造成電機“自動斷電功能失效”的原因為“無極限信號輸出”“金屬多余物導致微動開關觸點短接”（如圖7所示）。

圖7 自動斷電功能失效原因

a）按照工作機理分析，造成“無極限信號輸出”的原因為“微動開關故障，長閉觸點不斷開”，由于微動開關為外購件，經咨詢廠家技術人員，其原因為“金屬異物短接”“高溫烘烤，使用不當”。

b）“限動件一側電氣限位角度小大于55°”問題，根據零件結構分析，產生的原因為“限動件使用中旋轉位移”“限動件限位角度加工超差＜110°”“限動件限位角度位置加工偏移”。

底事件解析：

a）底事件-限動件使用中發生旋轉位移：導致關方向機械限位角度增大，而開方向機械限位角度減小。導致活門關閉后，電機無法停止。如圖8a。

b）底事件-限動件限位角度加工超差：導致關方向和開方向機械限位角度均減小。導致活門打開及關閉后，電機無法停止。如圖8b。

c）底事件-限動件限位角度加工向一側偏移：導致一側機械限位角度增大，而另一側機械限位角度減小。導致活門打開或關閉后，電機無法停止。如圖8c。

圖8 底事件解析

（5）Q8地面通電活門不工作故障樹，可由圖1-圖7綜合繪制。

5 底事件排查，故障復現

（1）對故障電動機構進行分解檢查，驗證底事件。未發現進水、密封膠失效、多余物、磨損現象，微動開關工作正常，故可排除X18-X21、X26-X31原因。

（2）對故障電動機構中的限動件進行分解測量：要求110°±30′，實測111°28′。

（3）加工與電動機構件限動件狀態一致的限動環，裝在試驗件A、試驗件B上進行加載功能振動，然后通電檢查，記錄故障情況，見表1。

表1 故障復現情況

6 解決方案

（1）將限動件機械限位角度要求＞110°，更改為以限動件中心線為基準，單邊角度＞55°。解決“限動件限位角度加工超差”“限動件限位角度加工向一側偏移”問題。

（2）增加定位措施，防止限動件旋轉。解決“限動件使用中發生旋轉位移”問題。

7 分析過程總結

在產品故障原因分析過程中，運用FTA故障樹分析法，以產品結構和工作原理為關注點，進行分析，分析出37項基本事件（底事件）。學習GJB/Z768《故障樹分析指南》標準，開闊了對故障事件的分析思路，從產品的結構和工作機理進行分解分析，將所有零部件都納入分析范圍，避免缺項漏項，更全面更準確地查找出原因，有效解決問題。