趙 嬋

(中國飛機(jī)強度研究所，陜西 西安 710065)

1 引 言

結(jié)構(gòu)強度試驗中，力傳感器廣泛使用。隨著試驗規(guī)模不斷增大，試驗需求的力傳感器線纜數(shù)量逐漸增多。線纜的完好性決定整個控制回路的執(zhí)行元件能否正常使用，進(jìn)一步保證試驗載荷和加載安全。但是，線纜安裝過程中，不可避免地會出現(xiàn)線纜故障。目前，對線纜故障尚無好的管理手段，存在檢測效率偏低、維修手段不完備、操作規(guī)范性不強等問題，工程中常用更換新線纜的方法解決故障。這樣，當(dāng)故障點較多時，換線工作量較大；更換后的線纜若得不到及時維修，容易造成資源浪費和潛在隱患?；诖?，本文考慮對現(xiàn)有力傳感器線纜故障進(jìn)行集中管理，并針對其故障分類問題重點討論。對典型實例進(jìn)行了模型分析，證明該分類方法能顯著提高線纜修復(fù)效率，在一定程度上縮短試驗周期[1]。

2 故障分析

2.1 線纜簡介

力傳感器線纜外觀如圖1所示，線纜兩端包括一個大插頭和一個小插頭，大插頭與控制系統(tǒng)輸入的面板相連，小插頭與傳感器輸出端口相連。線纜為10芯線纜，主要包括激勵輸入、激勵檢測、反饋檢測、反饋校驗各正負(fù)兩向端口，另外兩根芯線為線纜的電磁屏蔽端，接在插座的相應(yīng)位置，以屏蔽試驗環(huán)境中出現(xiàn)的電磁干擾。

圖1 力傳感器線纜接頭

2.2 線纜故障

工程中常見的力傳感器線纜故障現(xiàn)象如表1所示。

表1 傳感器線纜故障

(1)芯線短路：主要是由于焊接時套管脫落導(dǎo)致的兩根或以上芯線搭接。

(2)芯線斷路：主要是由于現(xiàn)場安裝過程中用力拉拽導(dǎo)致的固定橡膠脫落，進(jìn)而引起芯線受力斷裂。

(3)接觸不良：主要是由于線纜制作過程中導(dǎo)致的虛焊，或者是由于焊接操作不規(guī)范導(dǎo)致。

(4)屏蔽短路：芯線中的大、小屏蔽線在受力斷裂后與其他芯線搭接。

(5)屏蔽虛焊：大、小屏蔽線由于沒有塑料外包，或焊接過程中操作不規(guī)范導(dǎo)致。

(6)異物介入：該故障比較罕見，是由于插頭固定端松動，在轉(zhuǎn)場或者安裝過程中，導(dǎo)致導(dǎo)體顆粒掉入接頭，或者是焊接過程中在插頭閉合時已經(jīng)存在[2]。

3 故障分類

3.1 按故障來源分類

結(jié)構(gòu)強度試驗主要包括靜力試驗和疲勞試驗兩種類型。其中，靜力試驗效率高、迭代快，能在短時間內(nèi)完成多個工況，其主要問題存在于更換力傳感器線纜過程中。疲勞試驗周期長，在試驗過程中更考驗線纜的質(zhì)量，其主要問題是經(jīng)過長時間的使用，線纜自身發(fā)熱以及環(huán)境因素導(dǎo)致的老化。在維修過程中，采用以上兩種不同試驗的分類方法，也就是按故障來源分類，如表2所示。

表2 按故障來源分類

3.2 按故障原因分類

對工程中出現(xiàn)的主要故障類型進(jìn)行統(tǒng)計，力傳感器線纜主要故障包括短路和斷路兩種(如表3所示)。在維修過程中，這兩種故障出現(xiàn)的概率基本一致。在兩種故障發(fā)生時，沒有統(tǒng)計具體短路和斷路的芯線，但是在維修過程中，其主要操作流程基本一致，所以可以歸為一類故障即可保證維修效率。

表3 按故障原因分類

4 統(tǒng)計模型

4.1 故障來源統(tǒng)計模型

對現(xiàn)有發(fā)生故障的線纜隨機(jī)抽取38根進(jìn)行統(tǒng)計分析，其中疲勞試驗占樣本線纜的21.10%，靜力試驗占樣本線纜的78.90%，如圖2所示。

圖2 故障來源餅狀圖

4.2 故障原因統(tǒng)計模型

對上述38根故障線纜樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，其中短路情況占樣本線纜的52.60%，斷路情況占樣本線纜的47.40%，如圖3所示。

圖3 故障原因餅狀圖

4.3 統(tǒng)計模型結(jié)果分析

從上述模型可以看出，在隨機(jī)取樣的條件下，對抽取的樣本進(jìn)行統(tǒng)計，可以一定程度反映出在所有故障線纜中，按不同分類獲得不同的故障處理順序。如采取故障來源分類，由于疲勞試驗故障線纜所占比重較輕，對處理效率影響不大。但是，如果采取故障原因分類，在維修過程中采用不同的工作流程進(jìn)行處理，當(dāng)樣本逐漸增大時，其維修效率會顯著增加。本文的研究結(jié)果可為工程實踐提供參考[3]。

5 結(jié) 論

通過統(tǒng)計分類研究，對現(xiàn)有力傳感器故障線纜進(jìn)行分類，基于樣本模型的數(shù)據(jù)有效地支撐了在維修過程中需要注意的分類問題。該分類方法具備很高的故障覆蓋率，能在線纜維修過程中提高效率，節(jié)約人工成本[4]。同時，在維修過程中還應(yīng)建立歷史數(shù)據(jù)庫，對線纜進(jìn)行編號并建立力傳感器線纜健康數(shù)據(jù)庫，對故障線纜進(jìn)行逐一登記，有助于進(jìn)一步優(yōu)化力傳感器線纜的排故流程，這是該研究下一步需要重點關(guān)注的方面。