劉尚軍
(西安長峰機(jī)電研究所,陜西 西安 710065)
對于方艙的使用具有相對較好的方便性,而且能夠很好地適應(yīng)多種運(yùn)輸方式,因此其作為地面設(shè)備中重要的裝載平臺,在智慧系統(tǒng)、衛(wèi)星通信和電子對抗等領(lǐng)域中具有相對良好的應(yīng)用。而當(dāng)前隨著方艙設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展,其質(zhì)量得到了較大的提升,裝備品種也相對較多,但其在使用過程中仍存在一些問題,急需采取可靠性保證措施,有效解決其質(zhì)量故障,提高應(yīng)用水平。
方艙作為一種適用于多種運(yùn)輸形式的掩蔽體,除了艙內(nèi)所裝載的專用設(shè)備以外,一般是由機(jī)械和配電兩大部分構(gòu)成。其中機(jī)械部分包括升降機(jī)構(gòu)、天線升降支架、油機(jī)吊具等艙體及附件;配電部分則包括接地組件、電源配置以及電磁屏蔽等[1]。
現(xiàn)階段方艙質(zhì)量故障問題是影響其使用質(zhì)量的重要因素,通過整理我國某方艙生產(chǎn)廠在2019 年進(jìn)行的售后服務(wù)業(yè)務(wù),發(fā)現(xiàn)維修檢測方艙、指揮系統(tǒng)方艙以及雷達(dá)方艙等產(chǎn)品中存在諸多問題,涉及質(zhì)量故障產(chǎn)品多達(dá)93 個(gè)。但其中無嚴(yán)重質(zhì)量問題和致命質(zhì)量故障,具體問題匯總可如表1 所示。
表1 方艙質(zhì)量故障匯總表
綜合表中所示方艙質(zhì)量故障,其具體表現(xiàn)可如下所述。
設(shè)計(jì)質(zhì)量決定著方艙產(chǎn)品的固有質(zhì)量。當(dāng)前設(shè)計(jì)質(zhì)量問題發(fā)生主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電氣設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)水平有待提升。比如對方艙可靠性設(shè)計(jì)考慮不周全、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足、選用器材不合理等,致使方艙設(shè)計(jì)存在一定缺陷[2]。另外設(shè)計(jì)人員與用戶溝通不足也是導(dǎo)致設(shè)計(jì)質(zhì)量故障出現(xiàn)的重要因素,造成技術(shù)接口缺乏協(xié)調(diào)性、設(shè)計(jì)與實(shí)際使用相脫節(jié)。例如方艙系吊組件設(shè)計(jì),注重發(fā)揮吊裝、牽引和空中運(yùn)輸?shù)茸饔?,忽視了地面公路和鐵路運(yùn)輸?shù)墓潭üδ埽胰狈β菪蹖λ删o度的調(diào)節(jié),從而造成方艙在運(yùn)輸使用過程中,存在較大的故障和問題。
方艙的生產(chǎn)對質(zhì)量具有較大的影響,如果生產(chǎn)者的責(zé)任心不強(qiáng),采用違規(guī)操作方法,未按照設(shè)計(jì)圖紙要求等開展生產(chǎn)施工等。比如在出廠前開展電氣設(shè)備布線作業(yè)時(shí),出現(xiàn)導(dǎo)線損壞,并與線槽發(fā)生直接接觸,就會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象、引發(fā)跳閘。再比如存在工具箱密封條脫膠情況,發(fā)生漏雨漏水、電氣設(shè)備安裝、調(diào)試不到位等現(xiàn)象。雖然在一定程度上,方艙出廠安裝改進(jìn)了工藝手段,但實(shí)際質(zhì)量水平?jīng)]有得到提升[3]。
器材故障問題包括日光燈閃爍、不亮、箱門鎖出現(xiàn)失靈、電源開關(guān)和斷路器連接不良等。其中日光燈質(zhì)量故障一般是由于電子鎮(zhèn)流器不穩(wěn)定而導(dǎo)致的,當(dāng)方艙使用油機(jī)進(jìn)行供電時(shí),出現(xiàn)電壓不穩(wěn)或者電壓峰值瞬間升高,就會(huì)損壞電子鎮(zhèn)流器[4]。同時(shí)方艙的照明時(shí)間較長,燈源所發(fā)出的熱量很難散發(fā)到燈罩的外側(cè),可能會(huì)對日光燈的使用壽命產(chǎn)生影響。另外箱門鎖通常是用于手機(jī)柜以及配電箱門的抽屜部位,當(dāng)期出現(xiàn)失靈狀況時(shí),就會(huì)因間隙較大而出現(xiàn)振動(dòng)。同時(shí)由于方艙在運(yùn)輸過程中,不可避免地會(huì)發(fā)生振動(dòng)以及頻繁使用等情況,就會(huì)導(dǎo)致箱門鎖內(nèi)部零件損壞,引發(fā)質(zhì)量故障。
方艙質(zhì)量故障還包括使用和維護(hù)不當(dāng)?shù)?,但其故障發(fā)生頻次所占比重較小,部分問題是因用戶操作不當(dāng)而導(dǎo)致的,也有部分質(zhì)量故障是因生產(chǎn)單位對說明書的編制不全面、要領(lǐng)指導(dǎo)不正確而導(dǎo)致的。例如對方艙升降機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)桿裝入到升降器方孔內(nèi),這一維護(hù)操作要求的技術(shù)性較強(qiáng),而且不能出現(xiàn)順序錯(cuò)誤,為保障使用質(zhì)量的良好,則應(yīng)當(dāng)描述為:將連動(dòng)桿進(jìn)行抬平,方便其兩端的方頭可有序插入到升降器方孔內(nèi),并對限位裝置進(jìn)行鎖緊。同時(shí)部分方艙在使用和維護(hù)中,缺少必要的指示標(biāo)識,增加用戶的使用和維護(hù)難度。
基于可靠性工程理論,為有效降低方艙的質(zhì)量故障率,應(yīng)當(dāng)在前期進(jìn)行良好的準(zhǔn)備工作,明確最佳可靠性方案,從而為提高方艙質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要確定方艙的戰(zhàn)技性能指標(biāo)以及可靠性指標(biāo),再開展綜合性分析,從而對方艙設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化、注重技術(shù)成熟性和環(huán)境適應(yīng)性,最大限度地滿足可靠性要求。然后對方艙的結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì),按照維修性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)進(jìn)行方案編制。在初步方案形成后,應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)評審并編制科學(xué)的論證報(bào)告,要包含滿足可靠性指標(biāo)的優(yōu)化處理方案、對可靠性產(chǎn)生影響風(fēng)險(xiǎn)的處理方案。比如針對方艙的質(zhì)量故障可采取的具體可靠性保證措施有以下幾點(diǎn):對于設(shè)計(jì)質(zhì)量故障中存在的問題,應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)工作開展前,對相關(guān)人員進(jìn)行專業(yè)技術(shù)提高和更新,積極開展交流活動(dòng),促使設(shè)計(jì)人員之間相互學(xué)習(xí)、相互分享,減少出現(xiàn)設(shè)計(jì)疏漏,避免出現(xiàn)質(zhì)量隱患,增強(qiáng)其可靠性。并且設(shè)計(jì)人員要與用戶加強(qiáng)溝通聯(lián)系,積極協(xié)調(diào)技術(shù)接口,盡可能滿足用戶實(shí)際需求,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化設(shè)計(jì)。最后則是要強(qiáng)化設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審和評定,促使其具有全面性和完善性,盡可能地減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)。
針對出廠質(zhì)量故障的靠性保證措施是增強(qiáng)生產(chǎn)人員的責(zé)任心,加強(qiáng)各部門之間的協(xié)調(diào)配合、完善各項(xiàng)規(guī)章制度等。具體措施是在方案中確定產(chǎn)品入庫出廠前的清點(diǎn)、包裝以及產(chǎn)品交付檢測等,確保出廠質(zhì)量符合我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及用戶要求。制定嚴(yán)格的出廠質(zhì)量安裝、調(diào)試操作規(guī)范,按照圖紙工藝和正確的檢查方法,對待出廠方艙產(chǎn)品進(jìn)行全面質(zhì)量檢查,避免在后續(xù)使用中出現(xiàn)質(zhì)量故障。
對于器材質(zhì)量故障采取可靠性保證措施有組織技術(shù)部門以及質(zhì)量檢驗(yàn)部門對常用器材和重要器材等進(jìn)行綜合評價(jià),同時(shí)可采用第三方質(zhì)量體系審核的方法,保障器材質(zhì)量的可靠性,要求采購部門嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),對外購器材和代用器材進(jìn)行復(fù)檢,如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,及時(shí)反饋和解決,避免在后續(xù)使用中出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量故障。
為確保方艙產(chǎn)品的正常使用和維護(hù),應(yīng)當(dāng)合理編制說明書,對UPS 電源安裝、升降機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)桿裝入到升降器方孔等做出合理的操作指導(dǎo),如圖1 所示,通過繪制方艙自動(dòng)系統(tǒng)控制流程圖,可以為相關(guān)使用和維護(hù)工作提供參考。對UPS 電源的可靠性保證,需基于維修性角度采用導(dǎo)軌、滑板式安裝設(shè)計(jì),將其布置在機(jī)柜或者是其他設(shè)備底層,避免出現(xiàn)質(zhì)量故障,減少用戶使用或者維護(hù)不當(dāng)而引發(fā)的問題。
圖1 方艙自動(dòng)升降系統(tǒng)控制流程圖
保障方艙產(chǎn)品的可靠性,需采用定量設(shè)計(jì)方法,以滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)。根據(jù)機(jī)械零部件的可靠性設(shè)計(jì)原理,為確保方艙設(shè)計(jì)符合客觀實(shí)際,應(yīng)當(dāng)注重應(yīng)力和強(qiáng)度處理,通過提高極限強(qiáng)度大于所受應(yīng)力發(fā)生的概率,保證方艙零部件的可靠性和穩(wěn)定性,其可依據(jù)公式如下:R=P{r ≥s}≥[R]
其中R 為可靠度、P{r ≥s}代表強(qiáng)度為r 大于或者等于應(yīng)力s 的概率,[R]則是許用可靠度。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中,相關(guān)人員需要對方艙的零部件應(yīng)力均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算,明確零件結(jié)構(gòu)、最佳工作狀態(tài)以及功能關(guān)系等,以便于發(fā)現(xiàn)零部件所受應(yīng)力和分布關(guān)系。然后計(jì)算方艙材料的強(qiáng)度均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,其是按照材料的特性、零件工作條件、破壞形式等,確定材料強(qiáng)度的分布參數(shù)。再求出零部件結(jié)構(gòu)尺寸均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差。從而能夠計(jì)算最終可靠度,其公式如下:
其中ur及σr為材料極限強(qiáng)度的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差、us及σs為零部件應(yīng)力的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。由此可計(jì)算出可靠性系數(shù)Z,進(jìn)而計(jì)算可靠度,其公式為:
而方艙系統(tǒng)的可靠度則是各零部件的可靠度之連乘積,因此將安全系數(shù)與可靠度、應(yīng)力、強(qiáng)度等分布參數(shù)進(jìn)行聯(lián)系,可以有效確定取值,進(jìn)而為可靠性設(shè)計(jì)提供參考。
首先對配電系統(tǒng)選擇具有耐高低溫性能的元件器材,能夠承受我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)環(huán)境和溫度環(huán)境等,并確保電纜電線采用固定裝置進(jìn)行定位,實(shí)現(xiàn)電力接觸可靠性;其次,對于艙體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)備,應(yīng)當(dāng)在孔口間采用耐高低溫性能較好地填充化合物進(jìn)行密封,對門窗等應(yīng)用抗老化效果強(qiáng)的專用密封條。同時(shí)由于方艙本身具有一定的抗沖擊和抗震動(dòng)能力,但為確保內(nèi)部設(shè)備零部件的可靠性和安全性,仍需安裝多方位減震裝置,進(jìn)一步提高抗震性能;再次,方艙的使用通常是處于比較惡劣的環(huán)境中,因此在可靠性防護(hù)設(shè)計(jì)過程中,還需對配電箱等采用整體性的密封措施,并設(shè)計(jì)三相電電路,避免出現(xiàn)缺相和斷相等情況;最后要對所有的緊固件進(jìn)行防銹,可選用不銹鋼等材質(zhì),充分保證方艙系統(tǒng)的可靠性。
當(dāng)前隨著方艙產(chǎn)品在多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,促使其數(shù)量和類型不斷增多,雖然其技術(shù)已經(jīng)相對成熟,很少發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問題,但其仍存在一些故障隱患。為加強(qiáng)其防護(hù)性能,則要對其采取可靠性保證措施,從設(shè)計(jì)方面入手,通過制定最佳可靠性方案、采用定量設(shè)計(jì)方案和針對環(huán)境采取可靠防護(hù)措施,以最大限度地提高方艙使用安全性,充分滿足國防建設(shè)以及戰(zhàn)備的需求。