坦克裝甲車輛液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

一、簡介

隨著液壓技術(shù)在坦克裝甲車輛上的不斷廣泛應(yīng)用，液壓系統(tǒng)的可靠性問題日顯突出和重要。液壓系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，對某些裝甲工程車輛是致命的，直接導(dǎo)致其失去工作能力，不能執(zhí)行任務(wù)，對一些具有液壓助力系統(tǒng)的坦克、裝甲車輛同樣有很大的影響，如操縱不助力、偏駛等，會直接影響其機(jī)動性能的發(fā)揮。因此，對已有坦克裝甲車輛液壓系統(tǒng)進(jìn)行有效的可靠性評估是很有必要的。通過各種途徑收集了6種坦克裝甲車輛車型的302例故障數(shù)據(jù)，得出了其液壓系統(tǒng)故障的特點(diǎn)。

（1）故障發(fā)生沒有明確的時(shí)間點(diǎn)，其液壓系統(tǒng)工作與車輛發(fā)動機(jī)摩托小時(shí)沒有直接的聯(lián)系，因此無法得到其系統(tǒng)平均無故障間隔時(shí)間（MTBF）具體數(shù)值。

（2）統(tǒng)計(jì)的結(jié)果反映不出油液污染對系統(tǒng)的影響，原因在于分隊(duì)沒有油液污染度的檢測儀器，只能采集油液樣本送往團(tuán)以上單位進(jìn)行油液分析，歷時(shí)較長且分隊(duì)維修人員對油液污染度不夠重視，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)無法反映油液污染對系統(tǒng)的影響。

（3）由元件密封圈老化，管接頭松動、斷裂、脫落以及螺紋拉傷等原因引起的漏油占到了所有故障的64.90%，說明泄漏是系統(tǒng)主要的故障模式。

（4）執(zhí)行元件（液壓缸、發(fā)動機(jī)）的動作不正?；虿荒軇幼魉急戎剌^大，這些是執(zhí)行任務(wù)時(shí)最不愿看到的，將成為進(jìn)行某型裝甲突擊車故障樹分析（FTA）的重點(diǎn)。

（5）統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)某些故障由于操作人員的誤操作導(dǎo)致，因此操作人員可靠性對系統(tǒng)工作可靠性影響很大。

前面得到了坦克裝甲車輛液壓系統(tǒng)故障的特點(diǎn)，下面以某型裝甲突擊車為例，從實(shí)際與實(shí)用角度出發(fā)，進(jìn)行其液壓系統(tǒng)可靠性評估。

二、裝甲突擊車液壓系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)及分析

1.液壓系統(tǒng)簡介

全車液壓系統(tǒng)主要包括3部分：風(fēng)扇液壓系統(tǒng)、控制系液壓系統(tǒng)和懸掛系液壓系統(tǒng)。主要完成動力艙冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動控制、各水上滑板和百葉窗的驅(qū)動控制以及油氣懸掛的驅(qū)動控制。

2.液壓系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)及分析

統(tǒng)計(jì)調(diào)查了裝備此型裝甲突擊車單位2個(gè)，車輛52臺，得到故障案例83例。對故障案例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、歸納與分析，如圖1和表1所示。

圖1　某型裝甲突擊車液壓系統(tǒng)故障分布

表1　某型裝甲突擊車液壓系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)

從表1中可以看出全系統(tǒng)管接頭發(fā)生故障37次，故障頻率最高，懸掛系的蓄壓器發(fā)生故障15次，故障頻率次之，液壓控制系元件壓力表發(fā)生故障10次，故障頻率第三。從圖1可以看出，裝甲突擊車液壓系統(tǒng)各故障模式的比重，顯然漏油故障（此處包括前三項(xiàng)）是全系統(tǒng)的最主要故障模式，占到了55.42%，爆裂故障模式次之，占到了26.51%，其次是漏氣和打不開故障模式。

通過圖表和上面的分析，可以容易得到液壓系統(tǒng)易發(fā)故障的元件：油管及管接頭、蓄壓氣、閥類元件。這些元件在維護(hù)和保養(yǎng)時(shí)要有所側(cè)重。

3.故障模式影響分析及危害度分析

故障模式影響及危害度分析（FMECA）分為兩步，即故障模式影響分析（FMEA）和危害度分析（CA），把兩部分統(tǒng)一分析。FMEA是指對系統(tǒng)各個(gè)組成元件的故障模式及其影響進(jìn)行分析，并提出可能的解決方法。CA是按每一故障模式的嚴(yán)酷度類別、故障模式的發(fā)生概率等級以及故障發(fā)現(xiàn)和查明難易度等級所產(chǎn)生的影響對其進(jìn)行分類，以便全面地評價(jià)各種可能的故障模式的影響。因此，危害度包括3個(gè)方面內(nèi)容：①故障發(fā)生概率等級F1；②故障嚴(yán)酷度F2；③故障發(fā)現(xiàn)和查明的難易程度F3。表2給出了F1、F2、F3的推薦值。

表2　F1、F2、F3的推薦值

選取該液壓系統(tǒng)中的分系統(tǒng)油氣懸掛系進(jìn)行FMECA，如表3所示。對全系統(tǒng)每一元件每一故障模式進(jìn)行危害度分析后，可以得到：

（1）前文提及的漏油故障雖然發(fā)生頻率很高，但是其對全系統(tǒng)的危害不大，易發(fā)現(xiàn)且易于排除。

（2）閥類元件發(fā)生失靈、打不開等故障的頻率不高，但其對系統(tǒng)的危害度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過元件漏油產(chǎn)生的危害度。如溫控閥的感應(yīng)失靈導(dǎo)致風(fēng)扇分系統(tǒng)不工作；蓄壓器閉鎖閥打不開直接導(dǎo)致不能減震，油氣懸掛系失靈；首下滑板電磁閥打不開致使首下滑板打不開嚴(yán)重故障。同時(shí)，由于閥類元件的特點(diǎn)，故障難于定位和排除。

表3　系統(tǒng)元件FMECA表（部分）

三、故障樹分析及故障定位分析

此型裝甲突擊車液壓系統(tǒng)復(fù)雜，液壓元件均為高精密元件，且部（分）隊(duì)故障診斷與排查設(shè)備簡陋，一些高技術(shù)含量的故障診斷設(shè)備（如超聲波流量計(jì)）很少裝備，因此采取故障樹分析（FTA）方法分析故障，以及以故障樹為依據(jù)進(jìn)行故障快速定位既易于掌握且實(shí)用。

故障樹分析方法是已被公認(rèn)的可靠性、安全性分析的重要工具之一，它提供了一種自上而下、由簡到繁、逐層演繹的系統(tǒng)的故障分析，適用于分析復(fù)雜系統(tǒng)。它用圖形的方法有層次的逐級描述系統(tǒng)在失效的進(jìn)程中，各種中間事件的相互關(guān)系，從而直觀的描述系統(tǒng)是通過什么途徑而發(fā)生失效的，最終得到發(fā)生故障的底事件。頂事件是系統(tǒng)最不愿意出現(xiàn)的故障，如圖2所示以懸掛失效為頂事件進(jìn)行故障樹分析，圖中圓圈表示的是所有的底事件。

圖2　懸掛失效故障樹圖

通過FMECA和FTA，只是確定了故障對系統(tǒng)的影響以及產(chǎn)生故障的各種可能原因，并不能確定故障定位。在進(jìn)行故障定位時(shí)，應(yīng)根據(jù)故障樹分析圖確定的所有底事件，并遵循先易后難、先機(jī)械電氣后液壓以及流體流向原則確定排查順序，如圖3-18所示，利用這種方法可以在最短的時(shí)間內(nèi)排除故障，并且利于維修人員掌握，簡易實(shí)用。

圖3　懸掛失效故障排查定位圖