毕丽娜

（新乡航空工业（集团）有限公司，河南 新乡 453049）

为更高效地消除产品故障，选用科学的方法和工具探究故障原因十分必要。基于FTA的分析方法，并以Q8关断活门故障为案例进行了实践运用。与使用一般方法进行故障原因分析相比，FTA分析方法可全面系统地分析事故原因，完整地展现出导致故障的相关因素，使分析结果更加全面、具体。

1 故障描述

用户对设备进行检查时，保障人员给Q8产品接通电源后，发现活门卡滞，无关闭和打开的动作，无论是正向通电还是反向通电，活门均无动作。在近8年时间内，共计29套产品发生故障，其中活门卡滞故障19套，活门打开/关闭后电机不停止10套。

2 产品结构

Q8产品主要由活门部分和电动机构两部分组成。活门部分包含壳体、活门组件，电动机构部分包含电机、插头座、减速器。

3 Q8产品工作原理

当电动机构正向通电时，输出一个正向扭矩，带动活门轴正向旋转，使活门打开，活门完全打开后，从电动机构中反馈出一个开位电信号给系统控制盒；当电动机构反向通电时，输出一个反向扭矩，带动活门轴反向旋转，使活门关闭，活门完全关闭后，从电动机构中反馈出一个关位电信号给系统控制盒。

进行FTA故障树分析前，按照产品装配结构和工作原理，将产品主要部件按功能进行层层分解，有助于查找造成故障的有关零部件及相关影响因素。

4 FTA故障树分析

文章重点分析电动机构部分的“电机线圈短路”故障排查过程，其余结果事件均按此思路进行排查。

根据故障核实结果，本次故障树分析将顶事件设定为“Q8地面通电检查活门卡滞”（以下简称故障）。

（1）根据产品功能结构，分析Q8故障的原因可能为“活门机械部分卡滞”和“电动机构输出轴卡滞”。根据电动机构功能结构，分析“电动机构输出轴卡滞”原因可能为“电机通电转动功能失效”“减速器卡滞”“插头座断路”（如图1所示）。

图1 电动机构输出轴卡滞原因

（2）根据电机工作原理，分析“电机通电转动功能失效”原因可能为“电机断路”“机械部分卡滞”“电机短路”（如图2所示）。

图2 电机通电转动功能失效原因

（3）根据电机结构，分析“电机短路”原因可能为“电机线圈短路”“电机电路短路”（如图3所示）。

图3 电机短路原因

（4）根据电机工作机理分析，“电机线圈短路”问题产生的原因有三个：“电机受潮”“自动断电功能失效，电机持续工作，线圈发热烧蚀”“堵转导致线圈发热烧蚀”（如图4所示）。

图4 电机线圈短路原因

①当“产品使用不当浸水”和“密封胶失效”同时发生时，造成“电机受潮”（如图5所示）。

图5 电机受潮原因

②按照工作机理分析，“堵转导致线圈发热烧蚀”原因为“减速器卡滞”“电机内部卡滞”“外部负载过大，超过4N·m”（如图6所示）。

图6 堵转导致线圈发热烧蚀原因

a）“减速器卡滞”产生的原因为“减速器进入多余物”“齿轮磨损变形”；

b）“电机内部卡滞”产生的原因为“电机内部进入多余物”“电机轴承卡滞”；“电机轴承卡滞”产生的原因为“润滑不良”“异物进入轴承滚珠位置”。

③可导致“电机线圈短路”问题的第三个原因是“自动断电功能失效”，按照工作机理分析，造成电机“自动断电功能失效”的原因为“无极限信号输出”“金属多余物导致微动开关触点短接”（如图7所示）。

图7 自动断电功能失效原因

a）按照工作机理分析，造成“无极限信号输出”的原因为“微动开关故障，长闭触点不断开”，由于微动开关为外购件，经咨询厂家技术人员，其原因为“金属异物短接”“高温烘烤，使用不当”。

b）“限动件一侧电气限位角度小大于55°”问题，根据零件结构分析，产生的原因为“限动件使用中旋转位移”“限动件限位角度加工超差＜110°”“限动件限位角度位置加工偏移”。

底事件解析：

a）底事件-限动件使用中发生旋转位移：导致关方向机械限位角度增大，而开方向机械限位角度减小。导致活门关闭后，电机无法停止。如图8a。

b）底事件-限动件限位角度加工超差：导致关方向和开方向机械限位角度均减小。导致活门打开及关闭后，电机无法停止。如图8b。

c）底事件-限动件限位角度加工向一侧偏移：导致一侧机械限位角度增大，而另一侧机械限位角度减小。导致活门打开或关闭后，电机无法停止。如图8c。

图8 底事件解析

（5）Q8地面通电活门不工作故障树，可由图1-图7综合绘制。

5 底事件排查，故障复现

（1）对故障电动机构进行分解检查，验证底事件。未发现进水、密封胶失效、多余物、磨损现象，微动开关工作正常，故可排除X18-X21、X26-X31原因。

（2）对故障电动机构中的限动件进行分解测量：要求110°±30′，实测111°28′。

（3）加工与电动机构件限动件状态一致的限动环，装在试验件A、试验件B上进行加载功能振动，然后通电检查，记录故障情况，见表1。

表1 故障复现情况

6 解决方案

（1）将限动件机械限位角度要求＞110°，更改为以限动件中心线为基准，单边角度＞55°。解决“限动件限位角度加工超差”“限动件限位角度加工向一侧偏移”问题。

（2）增加定位措施，防止限动件旋转。解决“限动件使用中发生旋转位移”问题。

7 分析过程总结

在产品故障原因分析过程中，运用FTA故障树分析法，以产品结构和工作原理为关注点，进行分析，分析出37项基本事件（底事件）。学习GJB/Z768《故障树分析指南》标准，开阔了对故障事件的分析思路，从产品的结构和工作机理进行分解分析，将所有零部件都纳入分析范围，避免缺项漏项，更全面更准确地查找出原因，有效解决问题。