許云飛 秦貴賓

【摘 要】多功能儀表總成是裝載機電器系統(tǒng)的主要元件之一，能通過壓力開關(guān)和傳感器等元件采集整機各部件信息數(shù)據(jù)并處理，實時顯示裝載機電器、液壓、發(fā)動機、傳動等系統(tǒng)的工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障時可及時提醒司機進(jìn)行處理。在整機實際工作過程中，儀表總成經(jīng)常因工作環(huán)境影響、人為損壞及其自身因素導(dǎo)致失效，影響整機的正常工作。文章主要分析儀表總成故障的失效過程，并提出了快速、有效地解決問題的措施。

【關(guān)鍵詞】裝載機；儀表；故障；失效分析

【中圖分類號】TH243 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）08-0059-03

0 引言

儀表總成是裝載機電器系統(tǒng)的必不可少的元件之一，一般包括溫度表、壓力表、液位表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表等指示表針，以及各種狀態(tài)指示燈。儀表總成能通過其內(nèi)部的微型計算機實時監(jiān)控整機運行狀態(tài)，通過壓力開關(guān)和傳感器等元件的輸入信號完成數(shù)據(jù)的采集和處理，以及通過驅(qū)動報警單元對相應(yīng)問題進(jìn)行報警，提醒司機及時處理問題，使整機持續(xù)處于健康運行狀態(tài)。但儀表總成由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在運行過程中受工作環(huán)境等因素的影響，一旦發(fā)生故障不能及時解決，就會對整機正常運行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。所以，需要對儀表出現(xiàn)的故障及時進(jìn)行分析，確保能夠在最短的時間內(nèi)解決問題，確保整機能高效正常工作。

1 多功能組合儀表總成的應(yīng)用

儀表有很多種，裝載機使用的是多功能組合儀表，其主要的組成模塊有指示燈、指示表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表、顯示屏等。

（1）表盤上的指示燈模塊一般為各種功能的指示燈。圖1所示是儀表總成的主要指示燈，當(dāng)停車制動、行車制動、機油壓力、變速箱油壓、液壓油溫等指示燈有任意一個燈亮?xí)r，主故障報警燈閃爍，閃爍的頻率為1～1.2 Hz；當(dāng)停車制動、行車制動、機油壓力、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障指示燈有任意一個燈點亮，且檢測到有發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號時，蜂鳴器工作。

（2）指示表一般有氣壓表、變矩器油溫表、發(fā)動機水溫表、燃油油位表等。比如，燃油的油位指示表上燃油油量一般有3個指示區(qū)域，通過觀察指針?biāo)甘镜膮^(qū)域，可及時獲悉燃油的大概油量范圍。其他指示表一般也是通過觀察指針?biāo)甘镜膮^(qū)域（紅色、綠色標(biāo)示等或具體數(shù)值）來判斷整機零部件的氣壓、溫度等是否正常。

（3）發(fā)動機轉(zhuǎn)速表，用來實時指示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，可通過表針指示點觀察發(fā)動機實時轉(zhuǎn)速，其主要有2種信號輸入方式：模擬信號輸入、數(shù)字信號輸入。

（4）顯示屏可顯示車速、系統(tǒng)電壓、變速箱擋位、故障代碼等內(nèi)容，其通信方式主要有CAN總線通信和串口通信2種方式。

可根據(jù)不同客戶的需求，設(shè)計集成各種功能的儀表總成。在實際工作中，因儀表總成本身的復(fù)雜性，并受整機工作環(huán)境因素的影響，儀表容易出現(xiàn)各種故障，對整機正常工作產(chǎn)生影響。因此，對儀表故障的準(zhǔn)確失效分析并加以改進(jìn)，就顯得尤為急迫。

筆者以某型裝載機多功能儀表總成出現(xiàn)的故障及其失效分析來探討儀表失效問題的改進(jìn)思路和方法。

2 儀表總成故障反饋

某型裝載機在上市半年后，在全國多地集中出現(xiàn)儀表總成指示表指針顯示錯亂、指示燈常亮或不亮等故障。整機工作時間大多在500 h以內(nèi)且分布在不同的地區(qū)，在不同的工況下進(jìn)行工作。針對儀表故障，筆者組建了由研發(fā)、質(zhì)量、采購、供應(yīng)商等單位人員組成的團(tuán)隊對儀表總成進(jìn)行失效分析，以找到故障根源并制定改進(jìn)措施。

3 故障原因分析

故障原因分析按如下思路進(jìn)行：通過分析反饋信息數(shù)據(jù)，確認(rèn)反饋的主要故障表現(xiàn)；收集反饋舊件實物，通過故障舊件在整機上的驗證及相關(guān)電氣測試，確認(rèn)失效功能。進(jìn)行舊件拆檢、鑒定，查找故障具體失效模式；與供應(yīng)商進(jìn)行合作，利用適合的儀器進(jìn)行進(jìn)一步的功能測試，分析儀表失效的根源。從儀表自身制造因素、外界影響因素、儀表設(shè)計功能滿足情況等角度，系統(tǒng)分析儀表失效的原因。

通過對反饋信息的分析發(fā)現(xiàn)，儀表主要的故障表現(xiàn)為指針錯亂、指示燈不亮或常亮。

收集反饋舊件后，在裝載機樣機上進(jìn)行了故障復(fù)現(xiàn)檢測，以確定準(zhǔn)確的故障點。儀表舊件在樣機上進(jìn)行檢測后，再通過電氣測試儀器逐一測試，確認(rèn)了各反饋舊件的具體的失效功能，如水溫表指針顯示錯亂、變矩器油溫變指針錯亂、氣壓表不能準(zhǔn)確顯示等。

對舊件儀表進(jìn)行拆解發(fā)現(xiàn)，儀表內(nèi)的一個電感元件因焊接質(zhì)量問題而脫落。該故障是集中出現(xiàn)的，拆檢16件舊件發(fā)現(xiàn)5件產(chǎn)品為焊接質(zhì)量導(dǎo)致的故障，其他11件產(chǎn)品均存在故障，綜合分析后判斷為儀表電磁兼容功能失效導(dǎo)致。按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（見表1），對儀表總成進(jìn)行了測試后發(fā)現(xiàn)，該型儀表電磁兼容功能確實存在問題，其測試的脈沖參數(shù)“脈沖5a”不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

分析團(tuán)隊對2個主要的失效模式，從儀表本身的制造因素、儀表設(shè)計能力滿足情況、儀表之外電器元件對儀表的脈沖沖擊影響等因素，系統(tǒng)地進(jìn)行了根源分析，找出了可能的原因（如圖2所示）。在此期間，從儀表設(shè)計能力滿足情況分析，設(shè)計上在電流、電壓等參數(shù)正常輸入的情況下，不會對儀表造成異常沖擊而導(dǎo)致上述問題的發(fā)生。

改進(jìn)團(tuán)隊對可能的原因進(jìn)行了逐一確認(rèn)。

對電路板的功能元件整體抗電源干擾能力測試發(fā)現(xiàn)，儀表電路板抗電磁環(huán)境干擾能力確實偏弱，進(jìn)一步分析之后，確認(rèn)是電路板的穩(wěn)壓模塊抗脈沖沖擊能力偏弱，在外界的電磁環(huán)境較復(fù)雜的極端情況下，會導(dǎo)致儀表的CPU損壞失效，從而導(dǎo)致儀表指針錯亂或指示燈顯示異常，確定該原因為要因。

對發(fā)電機輸出電壓脈沖沖擊進(jìn)行測試：由發(fā)電機供應(yīng)商到多地客戶現(xiàn)場，對整機工作時發(fā)電機的輸出電壓和信號等參數(shù)用專業(yè)儀器進(jìn)行測試，在裝載機各種工作狀態(tài)下，通過各電器元件工作狀態(tài)下的測試結(jié)果曲線和數(shù)據(jù)變化進(jìn)行分析，未發(fā)現(xiàn)發(fā)電機輸出異常，確定該原因為非要因。部分測試曲線如圖3所示。

對儀表電路板上的電感元件脫落原因進(jìn)行分析：通過儀表供應(yīng)商的進(jìn)一步分析，確認(rèn)了在用錫焊焊接電感時，錫焊相關(guān)的鋼網(wǎng)張力不足及部分鋼網(wǎng)網(wǎng)孔堵塞，導(dǎo)致焊錫量不足，從而導(dǎo)致電感錫焊質(zhì)量較差，焊接不牢靠，在整機振動較大的情況，會導(dǎo)致電感脫落，確定該原因為要因。此外，供應(yīng)商在出廠前對儀表總成的檢測，其專用檢測儀器在電感處設(shè)定的程序參數(shù)檢測敏感度稍有不足，存在少部分電路板電感焊錫偏少時儀器未進(jìn)行警報報錯的情況，針對出廠設(shè)備檢測參數(shù)存在的問題，供應(yīng)商進(jìn)行了即時改善。

4 制定改進(jìn)措施并實施跟蹤

針對儀表總成故障的失效原因，制定了針對性的措施并實施（見表2）。

供應(yīng)商實施改進(jìn)措施后，裝載機主機廠對改進(jìn)后的新儀表多次進(jìn)行了拆解，確認(rèn)電感元件的焊接已符合要求，并通過專業(yè)的設(shè)備多次對儀表總成的電磁兼容能力是否滿足進(jìn)行測試，確認(rèn)改進(jìn)后的儀表總成符合要求。改進(jìn)后的儀表重新裝機后，對其改進(jìn)效果持續(xù)進(jìn)行1年以上的效果跟蹤，未發(fā)現(xiàn)再有類似的故障反饋，改進(jìn)效果良好。

5 結(jié)語

裝載機多功能儀表總成的可靠性非常重要，因外界電器環(huán)境影響的復(fù)雜性，以及儀表總成功能繁多且比較復(fù)雜，所以出現(xiàn)故障后，必須系統(tǒng)、科學(xué)地進(jìn)行分析，采用舊件失效分析、故障再現(xiàn)測試、生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)確認(rèn)等方法進(jìn)行全面分析，識別出各種可能的因素，并進(jìn)行根本原因確認(rèn)，針對性地制定有效的措施解決問題。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]