飞机加油车液压锁的故障模式影响分析

陈思远，黄春生

(中国航空油料有限责任公司北京分公司，北京 100621)

0 引言

故障分析技术是可靠性分析的重要内容，其中故障模式影响分析FMEA是开展质量设计、生产及服务的重要分析方法和有效工具。

对于故障分析技术的研究，吴国祥等[1]研究了FMEA对于企业质量控制中的作用。黄磊等[2]分析研究了液压支架掩护梁的故障树，对其中故障模式进行了分析。武文娟等[3]对矿用减速器的可靠性进行了分析，将减速器的各个单元制定了详细的研究路线。李勇等[4]使用FMEA的方法对液压支架进行分析，给出了详细的分析流程。

机场使用的特种车辆对于可靠性要求高，升降平台所使用的液压锁在日常生产中的故障率较高，因此需要针对其结构进行分析，采用定性的研究手段对液压锁进行研究，从而对设备进行合理化改造，提高车辆使用的可靠性。

1 液压锁组件功能分析

FMEA的实际作用在于故障发生前的分析及预防，并非故障发生后的补救，因此需要在液压锁整体失效前完成FMEA工作[5]。

飞机加油车所配备的液压锁结构简单，零部件较少，但是对于液压锁的密封性以及零部件的耐磨性有较高的要求。另外，飞机加油车液压锁的使用受限于飞机加油口的位置，实际中难以统计液压锁的实际使用时间，对于故障的定量分析难度高。因此，需要针对飞机加油车液压锁的FMEA分析手段设计一种适用于飞机加油车液压锁的分析方法，在有限的数据条件下完成对液压锁故障模式进行的定性分析，并根据故障模式设计对应的预防措施。

1.1 分析方法

如图1所示，需要从组件功能、系统划分与可靠性框图三方面进行分析，以满足FMEA的分析需要。

图1 分析逻辑图

分析组件功能是实现系统划分的前提。对于组件功能的分析，先需要确定组件的工作状态以及作用形式，再分析液压锁整体机理。系统划分是制作可靠性框图的前提，通过各零部件的功能与作用进行划分，将各组件分为不同的系统，再对可靠性框图进行研究。通过可靠性框图可以分析各系统之间的逻辑关系，进而对液压锁进行FMEA分析。

1.2 组件功能

液压锁结构示意如图2所示。导向杆受到液压锁的制动作用，平台制动操作人员进行作业。液压油由注油口进入内部提供压力，弹簧受到压力作用使导向套发生运动，抱紧底盖卡爪，从而实现锁紧导向杆的目的。

图2 液压锁结构示意图

1.3 系统划分

液压锁系统主要由四个子系统构成，分别为供油系统、密封与润滑系统、运动系统与锁止系统。

其中供油系统由外部管道与内部空腔组成，主要负责液压油的正常导入与导出，包含排气口、排油口与注油口；密封系统由密封圈组成，具体包括顶盖密封圈与底盖密封圈，可以实现液压油不外泄；运动系统实现内部组件的正常运动与回位，包含弹簧、耐磨圈与导向套；锁紧系统为导向杆锁紧机构，外部导向杆由卡爪进行锁止，卡爪与底盖为一个整体，因此锁紧系统包括衬套、底盖与螺栓。

1.4 可靠性框图

根据1.3中讨论，可以获得液压锁各子系统的功能性关系。如图3所示，得到液压锁系统可靠性框图。

图3 液压锁系统可靠性框图

各系统之间相互独立、相互制约，各系统共同作用液压锁系统才可以正常作用。任一子系统失效，则会影响整个液压锁系统的功能，致使整体失效。

2 FMEA的实施

根据液压锁的内部结构与现场维修历史记录，列出液压锁系统的所有故障模式。

根据严重度将故障模式划分为三级，表1列出了Ⅰ级、Ⅱ级及Ⅲ级故障模式，其中，Ⅰ级故障直接导致液压锁系统无法正常工作；Ⅱ级故障导致液压锁锁紧效果受到影响；Ⅲ级故障不影响液压锁，功能几乎不受影响，但影响元器件的使用寿命。此外，根据各结构所存在的故障模式进行分析，根据不同的产生原因，分析所带来的故障影响。由于供油系统与锁止系统是液压锁的动力源与功能源，因此单独分析各类故障对这两种系统的影响情况。由此，建立如表1所示的液压锁FMEA表格。

表1 液压锁的FMEA

续表1

3 解决方案

3.1 Ⅰ级故障解决方案

由于Ⅰ级故障直接导致部件失效，单独对其进行分析研究并提出修改方案，可以降低部件失效概率。如表2所示，将所有Ⅰ级故障模式整理归类，并进行分析。

表2 液压锁Ⅰ级故障

根据表2所归类的Ⅰ级故障模式进行分类，故障模式主要有泄露、疲劳、磨损和断裂。

通过实际工作中的信息收集，可知Ⅰ级故障中最常见的是底盖卡爪与衬套磨损。导致卡爪与衬套磨损过度的原因有正常磨损与非正常磨损两种，非正常磨损的原因是外部导向杆受到径向载荷，内部卡爪或衬套受力不均匀，导致磨损过度。为了解决非正常磨损应对外部支撑杆进行导向约束，减少径向载荷的影响。

对于顶盖、缸体与底盖的泄露问题，定期进行带压测试，可以预防渗漏问题发生；弹簧存在的问题主要是疲劳失效，因此在使用过程中做到定期检查，就可以避免此类故障发生。另外，对于螺栓断裂的问题，在实际中避免液压锁受到外力冲击以及螺栓安装使用力矩扳手即可避免此类故障发生。

3.2 其他故障解决方案

其他类型故障主要为变形、破损与泄漏。将Ⅱ级故障与Ⅲ级进行分析，如表3所示。

表3 液压锁其他故障

密封圈效果减弱的问题可以通过定期检查，观察密封圈周围是否存在跑冒滴漏渗等问题，根据检查结果及时进行修复。衬套破损是受到外力影响，由于在实际过程中导向杆附近的工作空间较为空旷，受到外力影响的情况较少。对于顶盖、缸体与底盖的变形问题，主要由于温度的变化，因此在车辆使用过后及时停入车库，可降低温度的影响，与此同时再加大检查力度，即可避免变形故障的产生。

4 结束语

通过对特种车辆所配备的液压锁的内部各个系统进行分析，建立液压锁系统的FMEA分析表格，对潜在的故障进行了分析，根据故障的严重程度进行了分类，对影响液压锁系统的潜在故障进行了整理，并对各种故障类型进行了分析并给出了解决方案，以此提高了系统的可靠性。