米曉莉

（91550部隊(duì)91分隊(duì)大連116023）

某型分離插座活動層不復(fù)位的質(zhì)量分析

米曉莉

（91550部隊(duì)91分隊(duì)大連116023）

論文采用故障樹分析方法，對某型號飛行器地面對接試驗(yàn)中出現(xiàn)的因某型分離插座活動層不復(fù)位所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)無法對接現(xiàn)象進(jìn)行了故障定位與機(jī)理分析；有針對性地提出了采用HJ-2014保護(hù)劑代替DJB-823保護(hù)劑的改進(jìn)措施，并通過后續(xù)相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，充分證明了改進(jìn)工藝的合理性和有效性。

分離插座；活動層復(fù)位；故障樹；風(fēng)險(xiǎn)分析

Class NumberTJ76

1 引言

在某型號飛行器的地面對接試驗(yàn)中，兩只某型分離插座出現(xiàn)了活動層不復(fù)位的異?，F(xiàn)象。為此，通過分析比對插頭與插座的裝配機(jī)理和對接結(jié)構(gòu)，倒查各種可能導(dǎo)致活動層不復(fù)位的故障因素，采用故障樹分析方法［1］進(jìn)行了故障定位與機(jī)理分析；通過落實(shí)HJ-2014保護(hù)劑代替DJB-823保護(hù)劑的改進(jìn)方案，并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，充分驗(yàn)證了故障定位、分析的準(zhǔn)確性與有效性，有效解決了該型分離插座活動層不復(fù)位問題，保證了該型號飛行器正常分離飛行的安全性與可靠性，為其它型號飛行器分離插座的設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒。

2 分離插座工作原理及故障現(xiàn)象

工作原理：插頭與插座［2］插合前先將插頭的大小導(dǎo)柱和插座的大小導(dǎo)套對準(zhǔn)，用插合工具將插頭推向插座直到聽到“啪”的響聲，松開后插頭座不會自動彈開，表明頭座已上鎖到位。解鎖時(shí)，對插頭上拉鎖施加約30N～100N（手動分離插頭約為50N～300N）的力，插頭座即可解鎖。解鎖后，活動層在復(fù)位彈簧的作用下，克服針孔間的分離力［3］及O形密封圈與插座殼體間的摩擦力，使得活動層復(fù)位。

故障現(xiàn)象：地面對接試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩只分離插座出現(xiàn)活動層不復(fù)位現(xiàn)象。技術(shù)人員現(xiàn)場采用工藝插頭對型號上的兩只問題插座重新進(jìn)行插合、分離兩次，頭座分離后，發(fā)現(xiàn)插座活動層均不能正常復(fù)位［4～6］，故障復(fù)現(xiàn)。后采用5倍放大鏡觀察插座，絕緣體表面完好，無磕碰痕跡，與活動層配合的插座內(nèi)孔表面也無明顯摩擦痕跡。

3 故障樹分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合該型分離插座工作原理，以插座活動層不復(fù)位為頂事件列故障樹，對可能導(dǎo)致問題的各種故障因素進(jìn)行綜合比較分析，從而對故障實(shí)施準(zhǔn)確定位。故障樹詳見圖1。

X1活動層外圓尺寸超差：通過對插座結(jié)構(gòu)的分析，活動層主要由插座絕緣體面板和蓋板組成，若插座絕緣體面板及蓋板外圓尺寸超差［7］偏大，則活動層與插座殼體內(nèi)孔會發(fā)生干涉，并產(chǎn)生摩擦阻力，從而使得活動層復(fù)位阻力增大，活動層不能正常復(fù)位。

經(jīng)過測量，插座絕緣體面板和蓋板外圓尺寸加工合格，滿足圖紙要求；同時(shí)對問題產(chǎn)品進(jìn)行拆解，觀察活動層絕緣體外圓面，發(fā)現(xiàn)均無明顯磕碰及磨損痕跡，活動層復(fù)位運(yùn)動。

過程中，活動層絕緣體與插座殼體未發(fā)生干涉；對拆解的活動層絕緣體進(jìn)行尺寸測量，零件尺寸合格。因此X1故障模式可以排除。

X2插座殼體內(nèi)孔尺寸超差：若插座殼體內(nèi)孔尺寸超差（偏?。?，則插座殼體內(nèi)孔與活動層會發(fā)生干涉，并產(chǎn)生摩擦阻力，從而使活動層復(fù)位阻力增大，活動層不能正常復(fù)位。

論文對問題產(chǎn)品的插座內(nèi)孔尺寸進(jìn)行測量，經(jīng)測量，插座殼體內(nèi)孔尺寸滿足圖紙要求，零件合格。因此X2故障模式可以排除。

X3 O形密封圈尺寸超差：通過對插座結(jié)構(gòu)的分析可知，若O形密封圈截面直徑尺寸超差偏大，則會增大O形密封圈與插座殼體內(nèi)孔間的摩擦力，從而增大復(fù)位阻力，使得活動層不能正常復(fù)位。

經(jīng)測量，本批產(chǎn)品裝配的O形密封圈為標(biāo)準(zhǔn)件，復(fù)查同批次零件，O形密封圈截面直徑尺寸合格，滿足圖紙要求；問題產(chǎn)品拆解后，對O形密封圈線徑進(jìn)行尺寸測量，數(shù)據(jù)在公差范圍內(nèi)，零件尺寸合格。因此X3故障模式可以排除。

X4鎖套外圓尺寸超差：鎖套與連接套配合處的外圓尺寸若有偏大超差，則鎖套與連接套將會發(fā)生干涉，從而增大活動層的復(fù)位阻力，使得活動層不能正常復(fù)位。

經(jīng)測量，鎖套外圓尺寸加工合格；問題產(chǎn)品拆解后，觀察鎖套與連接套配合的外圓面，均無明顯磨損及磕碰痕跡，活動層在復(fù)位過程中，鎖套與連接套未發(fā)生干涉；對拆解的鎖套外圓尺寸進(jìn)行測量，零件尺寸合格。因此X4故障模式可以排除。

X5連接套內(nèi)孔尺寸超差：連接套與鎖套配合處的內(nèi)孔尺寸若有偏小超差，則連接套與鎖套將會發(fā)生干涉，從而增大活動層的復(fù)位阻力，使得活動層不能正常復(fù)位。

經(jīng)檢驗(yàn)，本批產(chǎn)品裝配的連接套內(nèi)孔尺寸加工合格；問題產(chǎn)品拆解后，同時(shí)觀察連接套與鎖套配合的內(nèi)孔面，均無明顯磨損及磕碰痕跡，活動層在復(fù)位過程中，連接套與鎖套未發(fā)生干涉；對拆解的連接套內(nèi)孔尺寸進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)在公差范圍內(nèi)，零件尺寸合格。因此X5故障模式可以排除。

X6復(fù)位彈簧彈力超下差：活動層復(fù)位過程中，復(fù)位彈簧的彈力需克服針孔間的分離力及活動層組件所受到的摩擦阻力，若復(fù)位彈簧彈力偏小，則會使活動層不能正常復(fù)位。

經(jīng)檢驗(yàn)，本批產(chǎn)品裝配的彈簧彈力測試合格；問題產(chǎn)品拆解后，對拆解的彈簧進(jìn)行彈力測量，數(shù)據(jù)在公差范圍內(nèi)，零件尺寸合格。因此X6故障模式可以排除。

X7復(fù)位彈簧力設(shè)計(jì)不合理：活動層復(fù)位過程中，受到的復(fù)位阻力主要為針孔間的分離力及O形密封圈與插座殼體間的摩擦阻力。為使得活動層能夠正常復(fù)位，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，復(fù)位彈簧的總彈力F需克服針孔的分離力f1與O形密封圈與插座殼體間的摩擦阻力f2，即F＞f1+f2。

產(chǎn)品針孔間的分離力計(jì)算公式如下：

其中，t為實(shí)際插孔分離力系數(shù)；n為接觸件位置度影響系數(shù)；μ為潤滑系數(shù)。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，插孔分離力一般約為插孔標(biāo)準(zhǔn)針收口力的2倍左右，即t=2；焊成電纜后接觸件位置度影響因素n約為1.2，接觸件采用DJB-823保護(hù)劑潤滑后的潤滑系數(shù)設(shè)為0.5。

假設(shè)某型插座共有Φ0.8mm接觸件96只，Φ 3mm接觸件4只，其中Φ0.8mm接觸件單孔分離力設(shè)為0.5N～0.8N，Φ3mm接觸件單孔分離力設(shè)為2.5N～3.5N，經(jīng)計(jì)算，接觸件總分離力f1為

活動層與插座殼體間的O形圈為標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為內(nèi)徑Φ42.5mm，截面直徑Φ1.8mm，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3452.1-2005。O形密封圈與插座殼體間的摩擦力設(shè)計(jì)值約為f2≤25N。

因此，活動層復(fù)位阻力=f1+f2=94.6N～133.96N。

假設(shè)復(fù)位彈簧工作高度總彈力F=287.5N± 15N。

通過上述計(jì)算，復(fù)位彈簧總彈力F＞活動層復(fù)位阻力f1+f2，安全系數(shù)達(dá)2.03～3.20，因此復(fù)位彈簧能克服活動層復(fù)位阻力，活動層能夠正常插合到位。因此X7故障模式可以排除。

X8針孔分離力偏大：活動層在復(fù)位過程中，需克服針孔間的分離力，若針孔間的分離力偏大，則會增大活動層的復(fù)位彈力，從而出現(xiàn)活動層不能正常復(fù)位現(xiàn)象。

我們查閱產(chǎn)品裝配跟蹤卡，對所有插孔接觸件進(jìn)行了100%接觸件分離力測試，符合要求。對問題插座的活動層插孔接觸件進(jìn)行分離力測試，Φ 0.8mm接觸件單孔分離力約為0.6N～0.8N，Φ3mm接觸件單孔分離力約為3N～3.5N，符合技術(shù)文件要求。因此X8故障模式可以排除。

X9保護(hù)劑選用不合理：保護(hù)劑［8～9］通過刷涂在接觸件和活動零件表面，起到潤滑和降低摩擦力的作用。若保護(hù)劑選用不合理，導(dǎo)致在使用過程中不能起到潤滑作用，將導(dǎo)致活動層的復(fù)位阻力增大，出現(xiàn)不復(fù)位現(xiàn)象。

本批插座接觸件采用DJB-823保護(hù)劑進(jìn)行潤滑處理，隨著頭座插拔次數(shù)的增多及使用環(huán)境的變化，針孔間的DJB-823保護(hù)劑會出現(xiàn)磨損，該保護(hù)劑磨損后不會自我修復(fù)，因此針孔間的潤滑性能下降，從而使得針孔間的分離力增大，活動層復(fù)位阻力也增大。因此X9故障模式不可以排除。

綜上所述，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8故障模式可以排除，X9故障模式不能排除，因此本次出現(xiàn)的某型分離插座活動層不復(fù)位問題定位在保護(hù)劑選用不合理。

4 故障機(jī)理分析

復(fù)查產(chǎn)品生產(chǎn)過程，本批插座插孔采用DJB-823保護(hù)劑進(jìn)行潤滑，按照設(shè)計(jì)，該保護(hù)劑可以滿足產(chǎn)品貯存壽命及插拔次數(shù)使用要求。隨著頭座插拔使用次數(shù)的增多，針孔間的DJB-823保護(hù)劑會出現(xiàn)一定程度的磨損，潤滑性能會出現(xiàn)下降，使得針孔間的分離力增大。鑒于該型插座為高密度小間隙結(jié)構(gòu)，活動層彈起過程對各插針插孔分離力的要求較高。

當(dāng)接觸件未涂覆DJB-823保護(hù)劑時(shí)，針孔間的總分離力約為

此時(shí)復(fù)位阻力為f1+f2=164.2N～242.9N，接近復(fù)位彈簧工作高度的總彈力F=287.5N±15N。

通過分析該型分離插座活動層復(fù)位過程，頭座分離后，復(fù)位彈簧釋放能量推動活動層復(fù)位，活動層在復(fù)位過程中，復(fù)位彈簧的彈力及提供的動能逐漸減??；同時(shí)，活動層在復(fù)位時(shí)，活動層的插針針頭與插孔內(nèi)孔產(chǎn)生摩擦運(yùn)動，此時(shí)針孔間的分離力為恒定值并保持不變。因此，當(dāng)針孔間的潤滑性能下降，針孔間的分離力增大并臨近復(fù)位彈簧工作高度彈力時(shí)，活動層在復(fù)位過程中，會出現(xiàn)復(fù)位彈簧的彈力及提供的動能減小至無法克服針孔間分離力的現(xiàn)象，從而使得活動層出現(xiàn)卡滯，無法正常復(fù)位。

5 分離插座的改進(jìn)

5.1 改進(jìn)措施

1）對該型分離插座采用HJ-2014保護(hù)劑進(jìn)行潤滑維護(hù)處理。HJ-2014保護(hù)劑相較于DJB-823保護(hù)劑具有更好耐環(huán)境性及潤滑性，且具有自我修復(fù)功能；產(chǎn)品涂刷HJ-2014保護(hù)劑后，會在零件表面形成一層固體薄膜，該保護(hù)膜無揮發(fā)性，可長時(shí)間保存，因而能夠滿足使用壽命次數(shù)要求。

2）后續(xù)生產(chǎn)時(shí)建議對插孔進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，采用低插拔力的簧爪式插孔代替開槽收口式插孔。

5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

對該型分離插座采用HJ-2014保護(hù)劑進(jìn)行潤滑維護(hù)，在潤滑過程中，HJ-2014保護(hù)劑與DJB-823保護(hù)劑不會發(fā)生反應(yīng)，不影響潤滑效果。產(chǎn)品潤滑處理后，進(jìn)行3次頭座重復(fù)插拔測試，頭座分離后，活動層均能正常復(fù)位。

對采用HJ-2014保護(hù)劑潤滑處理后的問題插座，與插頭配合繼續(xù)做頭座插拔試驗(yàn)50次，頭座分離后，活動層均能正常復(fù)位。繼續(xù)進(jìn)行插拔試驗(yàn)，連續(xù)進(jìn)行500次，插座活動層均正常復(fù)位。

另取同批插座一只，插針上涂覆HJ-2014保護(hù)劑之后，進(jìn)行插拔試驗(yàn)，共計(jì)進(jìn)行了1000多次插拔試驗(yàn)，插座活動層均能夠正常復(fù)位。

5.3 風(fēng)險(xiǎn)分析

對產(chǎn)品進(jìn)行采取HJ-2014保護(hù)劑潤滑維護(hù)，可以有效地降低活動層復(fù)位阻力，提高分離過程中的分離可靠性，使得插座活動層正常復(fù)位。該操作過程可以在插座插合端面進(jìn)行，操作時(shí)通過插合面將保護(hù)劑浸入插座內(nèi)部，在表面形成固體膜，對產(chǎn)品的電氣性能無影響，可保證絕緣和耐電壓等技術(shù)指標(biāo)符合要求。HJ-2014保護(hù)劑是一種固體薄膜保護(hù)劑，通過刷涂或浸涂在零件表面形成薄的固體膜，該固體薄膜在正向電壓作用下極易被擊穿，當(dāng)針孔接觸對插合時(shí)，插針上的薄膜在針孔接觸部位被擊穿形成通路，實(shí)現(xiàn)接觸對的電傳輸功能；而該保護(hù)劑在絕緣材料表面形成固體薄膜時(shí)，因其本身為絕緣介質(zhì)，又無正向電壓擊穿，所以并不影響絕緣材料的絕緣性能，上述特性使得HJ-2014保護(hù)劑既能夠保證電接觸零件之間的正常電信號傳輸，又能使得絕緣材料繼續(xù)保持絕緣性能，僅起到潤滑和保護(hù)作用?，F(xiàn)場進(jìn)行潤滑維護(hù)后晾干即可使用，不存在因潤滑維護(hù)導(dǎo)致存在電性能故障的風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語

通過對該型分離插座活動層不復(fù)位問題的原因分析與故障定位，可以得出結(jié)論，這是由于保護(hù)劑選用不合理使得針孔間的潤滑性能下降，增大了針孔間的分離力所致；通過對故障機(jī)理的分析，采取刷涂HJ-2014保護(hù)劑的改進(jìn)措施，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證；后續(xù)該型飛行器試驗(yàn)的成功也證明了所采取的改進(jìn)措施的合理正確。

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Analysis of Failure of Activity Layer Resetting of Separable Socket

MI Xiaoli
（Unit 91，No.91550 Troops of PLA，Dalian116023）

Since the activity layer of separable socket is not reset automatically，some spacecraft cannot successfully dock in the test.This paper adopts the method of fault tree to analyze mechanism and locate fault，and proposes to replace DJB-823 protector with HJ-2014 protector.The experimental results demonstrate that the improvement is effective.

separable socket，activity layer resetting，fault tree，risk analysis

TJ76

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.06.026

2016年12月7日，

2017年1月13日

米曉莉，女，碩士，工程師，研究方向：導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)與鑒定