趙希純

(河北省鄭口鎮(zhèn)政府,河北 衡水 053000)

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汽車底盤制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與排除

趙希純

(河北省鄭口鎮(zhèn)政府,河北 衡水 053000)

摘要：隨著生產(chǎn)力不斷發(fā)展，汽車工業(yè)的崛起，汽車逐漸成為了我們生活不可或缺的代步工具。汽車由許多保證其使用性能的所謂“總成”組成，制動(dòng)系就是其中一個(gè)。汽車制動(dòng)系是用于使行駛中的汽車減速或者停車，直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。凡制動(dòng)性能不符合制動(dòng)法規(guī)要求的車輛都不允許行使。我國(guó)《中國(guó)人民共和國(guó)機(jī)動(dòng)車制動(dòng)性能檢驗(yàn)規(guī)范》對(duì)汽車的制動(dòng)可靠性能提出了明確要求，所以為了保證行車安全、停車可靠，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng)；故障樹

汽車制動(dòng)性能是汽車安全行駛的重要保障，本文所涉及的內(nèi)容主要包括目前最受關(guān)注的汽車重要指標(biāo)之一的制動(dòng)性能的故障診斷與排除，因此在汽車行駛之前必須把汽車制動(dòng)系的故障排除，以免造成人身傷亡。故障樹分析(Fault Tree Analysis)簡(jiǎn)稱FTA，是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由總體至部分按樹狀逐級(jí)細(xì)化的圖形演繹方法。以故障樹為工具，可以分析系統(tǒng)發(fā)生故障的各種途徑,計(jì)算各個(gè)可靠性特征量,對(duì)系統(tǒng)的安全性或可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。讓分析者對(duì)系統(tǒng)有更深入的認(rèn)識(shí),對(duì)有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、故障及維護(hù)保障知識(shí)更加系統(tǒng)化,從而使在設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)過(guò)程中的可靠性的改進(jìn)更富有成效。

1故障樹的基本原理

故障樹的基本原理是把所研究系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)或故障事件作為故障分析的目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，然后尋找直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，將其作為不希望發(fā)生的故障的第一層原因事件，接著再以這一層中的各個(gè)原因事件為出發(fā)點(diǎn)，分別尋找導(dǎo)致每個(gè)原因事件發(fā)生的下一級(jí)的全部因素，以此類推，直至追查到那些原始的、其故障機(jī)理或概率分布都是已知的因素為止。這樣就得到了按層次分布的依照一定順序和邏輯關(guān)系排列的一系列事件，將這些事件按照它們之間的順序、相互影響和邏輯關(guān)系用各種相應(yīng)邏輯符號(hào)(邏輯門)連接起來(lái)構(gòu)成一顆倒置的樹狀結(jié)構(gòu)，即故障樹。通過(guò)對(duì)這顆故障樹的進(jìn)一步分析，可以識(shí)別最不希望的故障的產(chǎn)生過(guò)程和系統(tǒng)失效的原因(或原因組合)，還可以判定故障發(fā)生的可能性，確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而為改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。因而FTP分析法具有以下特點(diǎn)：

(1)具有很大的靈活性；

(2)FTP是一種圖形演繹方法；

(3)通過(guò)故障樹可以定量地計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)的故障概率及其他可靠性參數(shù)，為改善和評(píng)估系統(tǒng)可靠性提供定量數(shù)據(jù)；

(4)進(jìn)行FTP的過(guò)程是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)更深入認(rèn)識(shí)的過(guò)程。

2制動(dòng)系故障樹分析及建立

鑒于是一種常用的狀態(tài)識(shí)別方法，就以某型汽車氣壓制動(dòng)系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，該車為氣壓雙管路傳動(dòng)系統(tǒng)，前后各有一套傳動(dòng)管路，兩管路系統(tǒng)相互獨(dú)立。如果前管路失效，后管路可保持正常工作，而后管路失效，制動(dòng)踏板阻力將較正常狀態(tài)增加。

故障樹模型是描述對(duì)象結(jié)構(gòu)、功能和關(guān)系的一種定性的因果關(guān)系模型，它體現(xiàn)了故障傳播的層次性和子節(jié)點(diǎn)(即下層故障源)與父節(jié)點(diǎn)(即上層故障現(xiàn)象)之間的因果關(guān)系。首先分別以最為常見的四種故障模式制動(dòng)制動(dòng)不靈、制動(dòng)拖滯。制動(dòng)跑偏、制動(dòng)失效為頂事件建立相應(yīng)的子故障樹，然后以“制動(dòng)系功能失?！睘轫斒录⒕C合故障樹，經(jīng)簡(jiǎn)化后如圖2.1所示。全樹共有133個(gè)基本事件，83個(gè)邏輯門。

圖2.1　制動(dòng)系功能失常故障樹簡(jiǎn)化圖

3制動(dòng)系故障樹分析

通過(guò)對(duì)某車型的維修資料收集，并進(jìn)行整理，然后尋找故障樹的全部最小割集，為了得到頂事件的最小割集，將每一底事件賦予一個(gè)素?cái)?shù)，則每一個(gè)割集也對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)，它是割集內(nèi)相應(yīng)底事件對(duì)應(yīng)的素?cái)?shù)之乘積。然后，這些數(shù)依次相除，若能整除，則消去被除素?cái)?shù)積對(duì)應(yīng)的割集，如此循環(huán)，最后剩下的均是不能整除的素?cái)?shù)積。這些素?cái)?shù)積對(duì)應(yīng)的割集即是頂事件的最小割集。求得圖3.1所示故障樹最小割集222個(gè)，其中一階割集6個(gè)，二階割集216個(gè)。

再采用早期不交變化法，即將若干個(gè)想關(guān)聯(lián)的事件的并集分解成不相容事件的并集，對(duì)頂事件的特征量進(jìn)行精確計(jì)算，部分結(jié)果見表3.1所示：

表3.1　制動(dòng)功能失效累計(jì)發(fā)生概率

故障樹分析法是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的有效工具，其目的在于判明基本故障、確定故障的原因、影響和發(fā)生的概率。故障樹診斷方法是提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)方法[1]，文中將它應(yīng)用于汽車障診斷中，通過(guò)故障樹建立的故障診斷模型清晰地顯示出了故障現(xiàn)象和故障原因之間的復(fù)雜關(guān)系，從而能夠更好地設(shè)計(jì)出故障診斷系統(tǒng)，并取得良好的控制效果。從部分工作時(shí)間的累積發(fā)生概率的結(jié)果可以看出，該型汽車行駛1000km時(shí)，大約有10%左右的制動(dòng)系出現(xiàn)過(guò)故障；當(dāng)行駛到7500km時(shí)大約有89%左右的制動(dòng)系出現(xiàn)過(guò)故障；當(dāng)行駛15000km時(shí)，累積有99%左右的制動(dòng)系出現(xiàn)過(guò)故障。

運(yùn)用故障樹分析法對(duì)制動(dòng)系可靠性進(jìn)行了分析，通過(guò)建立故障樹模型得出制動(dòng)系工作了多長(zhǎng)時(shí)間、行駛了多少里程后，會(huì)出現(xiàn)故障的概率有多大。如果制動(dòng)系出現(xiàn)了故障，再根據(jù)一般規(guī)律判斷出現(xiàn)的故障出現(xiàn)在哪個(gè)部位，從而很輕松的將故障診斷排除。如果沒(méi)有出現(xiàn)故障，則可對(duì)制動(dòng)系進(jìn)行預(yù)防性的檢測(cè)，從而排除潛在的威脅。

制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)狀況的變化直接影響著行車的安全，對(duì)制動(dòng)性能的檢測(cè)與故障診斷排除尤為重要。根據(jù)我國(guó)汽車企業(yè)的生產(chǎn)情況和車輛使用情況來(lái)看，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，汽車液壓和氣壓類助力系統(tǒng)仍將在廣大范圍內(nèi)應(yīng)用[2]。我們?nèi)孕枇私鈧鹘y(tǒng)汽車制動(dòng)系的工作原理，加強(qiáng)日常維護(hù)與保養(yǎng)，熟悉一些常見的故障分析判斷，以使汽車作為一種交通和運(yùn)輸工具更好的為我們服務(wù)。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通的四通八達(dá)，車輛的速度越來(lái)越高，而高車速行駛無(wú)形中給自己和別人增加了危險(xiǎn)性，高車速下，勢(shì)必對(duì)制動(dòng)系可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求，所以必須在因制動(dòng)系故障引發(fā)事故之前將其排除。

雖然設(shè)計(jì)方案可以盡早找到故障部位并排除故障，避免造成人員傷亡，但由于總結(jié)出來(lái)的規(guī)律是常見的故障部位，不能說(shuō)明其他不常見的部位不會(huì)出現(xiàn)故障，而且用于故障樹分析的數(shù)據(jù)可能不足或者不準(zhǔn)確，也存在一些人為誤差，為使結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性，有待于今后數(shù)據(jù)的積累。

參考文獻(xiàn)：

[1]白玉.基于故障樹分析的汽車自動(dòng)變速器異響故障診斷研究.常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2010,06.

[2]陳西平.汽車制動(dòng)系故障診斷與排除.輕型汽車技術(shù),2005,07.

中圖分類號(hào):F407.471

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)04-0015-02

作者簡(jiǎn)介：趙希純(1988.9-)，男，漢，河北省衡水市故城縣人，河北省故城縣鄭口鎮(zhèn)政府，本科，研究方向：汽車服務(wù)工程。