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        基于狀態(tài)的機(jī)械附件維修策略

        2011-09-22 05:35:10季學(xué)強(qiáng)
        關(guān)鍵詞:作動(dòng)筒鋼索大修

        季學(xué)強(qiáng)

        (國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠,安徽 蕪湖 241007)

        應(yīng)用傳感器和信息技術(shù),及時(shí)獲取裝備疲勞、磨損、老化等信息,針對(duì)損傷狀態(tài),提前采取修理措施,降低故障發(fā)生率。裝備損傷狀態(tài)信息檢測(cè)和分析是基于狀態(tài)維修的前提,需在機(jī)上大量布置損傷信息感知、采集設(shè)備?,F(xiàn)有飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)只安裝了少量的系統(tǒng)參數(shù)傳感器,遠(yuǎn)不能滿足基于狀態(tài)修理的狀態(tài)檢測(cè)需要。傳統(tǒng)的定時(shí)大修模式,裝備停飛時(shí)間長(zhǎng),資源消耗量大,排除使用耗損的同時(shí)也增加了離位修理帶來(lái)的磨合故障,且對(duì)離散故障預(yù)防效果有限。所以,需針對(duì)現(xiàn)有飛機(jī)裝備條件,研究損傷規(guī)律,探索基于狀態(tài)維修應(yīng)用策略。本文通過(guò)對(duì)某型飛機(jī)使用故障和修理故檢信息統(tǒng)計(jì)、分析,按基于狀態(tài)修理思想,利用可靠性維修的決策方法,初步探索某型飛機(jī)機(jī)械附件基于狀態(tài)維修模式應(yīng)用策略。

        1 使用故障統(tǒng)計(jì)分析

        1.1 故障統(tǒng)計(jì)

        選擇飛行大修飛機(jī)10架,依據(jù)飛機(jī)履歷本記載,統(tǒng)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)故障信息。

        1.2 故障時(shí)間分布規(guī)律

        統(tǒng)計(jì)到故障信息291條,除去預(yù)期機(jī)械磨損故障62條,正常到壽信息41條,有分析價(jià)值的非預(yù)期故障188條,非預(yù)期故障隨飛行時(shí)間變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

        圖1 非預(yù)期故障隨飛行時(shí)間變化趨勢(shì)圖

        隨著飛行時(shí)間增加,故障呈明顯增多趨勢(shì),到設(shè)計(jì)規(guī)定的1000飛行小時(shí)大修前期,故障率最高,800~1000飛行小時(shí)區(qū)間,故障總數(shù)53次,是0~200飛行小時(shí)故障的13倍。通過(guò)延長(zhǎng)首翻期特檢,故障減少,但仍明顯高于新機(jī)出廠狀態(tài),特檢后到一次大修前,故障數(shù)又呈急劇增加趨勢(shì)。新機(jī)耗損期出現(xiàn)在交付后800~1000飛行小時(shí),特檢飛機(jī)耗損期約在特檢后300~500飛行小時(shí)。

        對(duì)2架專(zhuān)檢飛機(jī)故障統(tǒng)計(jì)分析,通過(guò)飛機(jī)全面離位分解大修,每100飛行小時(shí)單機(jī)機(jī)械附件故障數(shù)降低到接近新機(jī)出廠水平,機(jī)械附件可靠性得到有效恢復(fù)。

        2 故障模式分析

        2.1 故障原因分布

        故障原因分布見(jiàn)圖2。電氣故障17次,無(wú)明顯時(shí)間分布規(guī)律,屬隨機(jī)故障。軟管接頭漏油12次,與接頭設(shè)計(jì)缺陷有關(guān)。污染故障18次,疲勞故障11次,磨損故障115次。

        圖2 故障原因分布

        2.2 疲勞故障分析

        疲勞故障11次,其中座艙壓力調(diào)節(jié)器的內(nèi)部管路焊接結(jié)構(gòu)疲勞失效5次,冷氣瓶及其卡箍裂紋3次,機(jī)輪軸承故障2次。疲勞故障時(shí)間分布見(jiàn)圖3。故障主要發(fā)生1000飛行小時(shí)后,耗損期特性明顯,為降低故障風(fēng)險(xiǎn),根據(jù)故障影響后果,進(jìn)行預(yù)防性維修,到1000飛行小時(shí),需對(duì)冷氣瓶.機(jī)輪軸承進(jìn)行探傷檢查。

        圖3 疲勞故障時(shí)間分布曲線

        2.3 磨損故障分析

        磨損故障115次,故障產(chǎn)品分布見(jiàn)圖4,其中油泵等高速運(yùn)轉(zhuǎn)件磨損故障23次,作動(dòng)筒密封圈磨損漏油28次,操縱鋼索磨損7次,艙蓋密封帶磨損漏氣7次,液壓油箱磨損故障3次。

        圖4 磨損故障產(chǎn)品分布

        1)高速轉(zhuǎn)動(dòng)件磨損故障時(shí)間分布見(jiàn)圖5。故障規(guī)律符合浴盆曲線,(800~1000)飛行小時(shí)故障明顯增多。

        圖5 高速轉(zhuǎn)動(dòng)件磨損故障時(shí)間分布

        2)作動(dòng)筒類(lèi)附件磨損故障,主要為起落架收放作動(dòng)筒,艙蓋升降作動(dòng)筒,減速板收放作動(dòng)筒等長(zhǎng)行程作動(dòng)筒,占作動(dòng)筒磨損故障的82%,主要為密封圈漏油,故障發(fā)生到產(chǎn)品失效有較長(zhǎng)的故障發(fā)展期。作動(dòng)筒磨損故障時(shí)間分布見(jiàn)圖6。

        圖6 作動(dòng)筒磨損故障時(shí)間分布

        3)鋼索磨損或斷絲故障時(shí)間分布見(jiàn)圖7,前緣襟翼操縱鋼索磨損故障6次。故障主要發(fā)生在500飛行小時(shí)以后,其中發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)鋼索斷絲故障1次,因油門(mén)鋼索斷裂直接影響飛行安全,因此,外場(chǎng)維護(hù)加強(qiáng)檢查,特檢和大修時(shí)進(jìn)行對(duì)油門(mén)鋼索固定換新。

        圖7 鋼索磨損或斷絲故障時(shí)間分布

        4)由外場(chǎng)故障統(tǒng)計(jì),液壓閥、液壓開(kāi)關(guān)、操縱拉桿、搖臂等故障率非常低,除平尾舵機(jī)11次故障、前緣襟翼舵機(jī)3次故障外,其它分散性故障涉及7類(lèi)產(chǎn)品,每類(lèi)產(chǎn)品故障最多不超過(guò)2次,時(shí)間分布見(jiàn)圖8,故障原因主要為滲漏或污染卡滯,屬隨機(jī)故障。對(duì)此類(lèi)故障,定時(shí)修理不能有效提高可靠性。

        圖8 液壓開(kāi)關(guān)類(lèi)產(chǎn)品故障時(shí)間分布

        3 基于大修故檢信息的液壓附件技術(shù)狀態(tài)分析

        3.1 故障統(tǒng)計(jì)

        按結(jié)構(gòu)、功能和使用環(huán)境,選擇兩用活門(mén)、減壓活門(mén)、電磁開(kāi)關(guān)等6種典型液壓附件共50件產(chǎn)品進(jìn)行故檢信息統(tǒng)計(jì),分析壽命期內(nèi)耗損規(guī)律及一次大修和二次大修技術(shù)狀態(tài)變化趨勢(shì)。

        3.2 故障分析

        統(tǒng)計(jì)到故檢故障信息共34次,一次大修故障18次,二次大修故障16次。配合尺寸超差是液壓附件主要故障形式,主要為制造原因。比較一次大修、二次大修故障數(shù)據(jù),14條超差尺寸無(wú)明顯變化。深度小于0.1 mm表面輕微腐蝕1次,拋光除去腐蝕,二次大修時(shí)未再出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。50件附件未發(fā)現(xiàn)彈簧性能退化,密封件老化、磨損故障。

        3.3 分析結(jié)論

        在壽命周期內(nèi),開(kāi)關(guān)類(lèi)液壓附件無(wú)明顯磨損、老化、疲勞等損傷,故障原因主要為制造超差,一次大修到二次大修,零件尺寸狀態(tài)無(wú)明顯磨損趨勢(shì)。綜合使用故障分析,一般液壓附件無(wú)耗損期,定期分解大修,對(duì)可靠性作用不大,反而增加裝配差錯(cuò)和磨合故障。

        4 某型飛機(jī)機(jī)械附件修理策略

        4.1 邏輯分析

        為降低故障后果對(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練的影響,充分利用裝備故障可靠性,減少裝備壽命期內(nèi)維護(hù)成本和資源消耗,按基于狀態(tài)修理思想,根據(jù)附件耗損規(guī)律和故障后果,確定維修保障模式。按故障前維修、定時(shí)維修、故障后維修的模式開(kāi)展裝備保障,邏輯決斷流程見(jiàn)圖9。

        1)有明顯耗損期產(chǎn)品,依據(jù)周期檢查,研究耗損發(fā)展規(guī)律,在故障前進(jìn)行修理,必要時(shí)結(jié)合定時(shí)大修,排除損傷,恢復(fù)可靠性。無(wú)明顯耗損期的故障,定時(shí)修理效果有限,以故障修理為主。

        2)耗損發(fā)展到故障的容限期長(zhǎng)短,無(wú)容限期或容限期較短的附件,現(xiàn)有裝備條件下,狀態(tài)監(jiān)測(cè)困難,不適用故障前維修模式。

        3)耗損信息可檢測(cè)性,通過(guò)檢測(cè)耗損后的特特參數(shù)或觀察到耗損現(xiàn)象,在故障前開(kāi)展維修。

        4)故障后果,影響飛行安全或重要任務(wù)性能的附件,不易故障后維修,應(yīng)定時(shí)大修,結(jié)合可靠性增長(zhǎng)措施,降低外場(chǎng)故障發(fā)生率,避免故障后果。

        圖9 修理策略邏輯分析圖

        4.2 修理策略

        1)特檢、大修是重要保障模式

        考慮到機(jī)體結(jié)構(gòu)疲勞、磨損修理需要,機(jī)械附件磨損、疲勞故障耗損期大多分布在(800~1000)飛行小時(shí),特檢、大修是仍是現(xiàn)有裝備維持可靠性的重要保障模式。

        2)附件修理方式

        磨損故障主要分布在交付800飛行小時(shí),有明顯耗損期,采用周期檢查,損傷后修理,定期特檢和大修方式進(jìn)行保障。

        對(duì)油泵、恒速裝置等高速轉(zhuǎn)動(dòng)件,檢查油濾污染狀況和污染物成分,記錄、分析系統(tǒng)工作壓力、空行程等特征參數(shù),根據(jù)參數(shù)變化規(guī)律,分析附件磨損狀態(tài),及時(shí)更換故障件。

        作動(dòng)筒、鋼索類(lèi)附件定期外觀目視檢查,有漏油、磨損的,及時(shí)更換。

        3)一般附件修理方式

        以離散故障為主要特點(diǎn),無(wú)明顯耗損期的附件,根據(jù)附件內(nèi)外部漏油量、啟動(dòng)電流、響應(yīng)時(shí)間等判斷耗損狀態(tài)。主要采用故障后修理模式,飛機(jī)大修時(shí)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè),開(kāi)展針對(duì)性修理,排除損傷或故障。

        拉桿、搖臂類(lèi)附件,定期原位檢查,根據(jù)系統(tǒng)空行程、零件配合活動(dòng)量、摩擦力等技術(shù)狀態(tài)判斷依據(jù),有損耗,離位排除。

        4.3 修理模式比較

        降低故障影響和保障成本,保持可靠性,裝備現(xiàn)有條件下應(yīng)根據(jù)附件的具體故障規(guī)律開(kāi)展基于狀態(tài)維修應(yīng)用研究,采用基于狀態(tài)維修、可靠性為中心維修、傳統(tǒng)定時(shí)維修的復(fù)合修理模式,其與傳統(tǒng)定時(shí)大修模式、可靠性為中心修理模式比較見(jiàn)表1。

        表1 幾種修理模式比較

        5 結(jié)論

        1)現(xiàn)有裝備維修應(yīng)是按基于狀態(tài)維修思想,可靠性維修決策方法,結(jié)合定期大修的復(fù)合修理模式。

        2)基于狀態(tài)修理按基于狀態(tài)維修思想,需研究利用系統(tǒng)可檢測(cè)參數(shù)分析機(jī)械附件損傷狀態(tài),結(jié)合外觀損傷現(xiàn)象檢查,掌握附件技術(shù)狀態(tài),提前修理,盡可能避免和減少故障發(fā)生。

        3)研究機(jī)械附件損傷規(guī)律,利用以可靠性為中心的維修決策模型確定機(jī)械附件維修模式,提高維修科學(xué)性,降低裝備保障成本。

        4)特檢、大修仍是三代裝備保持可靠性不可缺少的重要維修環(huán)節(jié),針對(duì)使用中暴露的設(shè)計(jì)缺陷,開(kāi)展可靠性增長(zhǎng)工程研究。

        [1]孫凱,袁培賢,張耀輝.狀態(tài)維修中的評(píng)估預(yù)測(cè)技術(shù)與展望[J].質(zhì)量與可靠性,2009,(5).

        [2]賈希勝.以可靠性為中心的維修決策模型[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007.

        [3]H·L·列斯尼可夫.以可靠性為中心的維修——數(shù)學(xué)論證[M].空軍第一研究所,1987.

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