電控鎖配套電機燒蝕問題的故障樹研究

王雷 孫磊

摘? 要：電控鎖是大型飛機貨運系統(tǒng)中的典型限動部件[1]，其安裝在側(cè)導軌內(nèi)，對符合飛機相應接口的集裝貨盤/貨臺在貨艙及貨橋上沿航向進行限動[2]。本研究從故障現(xiàn)象入手制定故障樹，根據(jù)故障樹確定排查方案，逐一分析排除[3]，最終確定了造成驅(qū)動組件配套電機燒蝕的主要原因，并通過該案例分析，以期為相關(guān)故障排除提供參考。

關(guān)鍵詞：電控鎖;故障樹;燒蝕

中圖分類號：V243? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）11-0000-00

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及故障概述

電控鎖由電控鎖驅(qū)動組件、驅(qū)動端組件、聯(lián)動機構(gòu)、鎖機構(gòu)組件（2件）等組成，如圖1所示。飛機在地面進行貨盤裝載時，發(fā)現(xiàn)前8段側(cè)導軌配套的電控鎖通電不動作，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)8件電控鎖驅(qū)動組件配套電機均有不同程度的燒蝕變黑現(xiàn)象。第9段、斜臺段側(cè)導軌配套的電控鎖通電正常工作，電控鎖驅(qū)動組件無發(fā)黑現(xiàn)象。

2 故障樹分析

2.1 產(chǎn)品故障樹

以“8件電控鎖驅(qū)動組件配套電機燒蝕發(fā)黑”為頂事件進行故障樹分析。產(chǎn)品故障樹見圖1所示。

2.2 排查方案

根據(jù)故障樹分析結(jié)果，需對故障系統(tǒng)逐項進行排查，分析排查過程如下。

2.2.1 電控組件排查

對8件電控鎖驅(qū)動組件故障件進行拆解，電控組件外觀均完好。對電控組件接入直流電，并通過電控鎖上鎖/解鎖控制開關(guān)檢查繼電器觸點，測試結(jié)果表明8件電控鎖組件配套的16件繼電器常開、常閉觸點均能夠正常切換，無粘連現(xiàn)象及工藝缺陷問題，故障件拆解如圖2所示，由此可以排除繼電器常閉觸點粘連引起燒蝕的可能。

2.2.2 電機排查

（1）8件電機線圈絕緣損傷。將2件電控鎖驅(qū)動組件故障件的配套電機承制單位進行電機排查。經(jīng)拆解檢查，2臺故障電機線圈整體燒毀嚴重，線圈、電機殼體均已變色，軸承內(nèi)部潤滑脂有不同程度發(fā)黃、變黑現(xiàn)象，符合電機長期發(fā)熱致使燒毀的故障現(xiàn)象。由于故障件燒毀嚴重，無法確認絕緣線圈是否有損傷，但電機絕緣線圈損傷會導致線圈與地短路而出現(xiàn)較大電流，電控組件中的熔斷體會立即切斷回路，致使電機短路處局部燒毀。該現(xiàn)象與故障電機長期熱量累計導致燒毀的現(xiàn)象不符，因此可以排除電機絕緣線圈損傷引起燒蝕的可能。（2）8件電機制動器解鎖故障。電機制動器的作用是在電機通電后，制動器靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸附摩擦片，使之與電機轉(zhuǎn)軸上的摩擦盤分離，電機轉(zhuǎn)子開始工作;斷電后，電磁吸力消失，摩擦片通過摩擦產(chǎn)生力矩將電機制動，保證電控鎖驅(qū)動組件位置鎖定。如電機通電后，制動器出現(xiàn)解鎖故障，摩擦片與電機轉(zhuǎn)軸摩擦盤未分離，會導致電機通電堵轉(zhuǎn)，電機正常通電工作時間≯3s，短時間通電堵轉(zhuǎn)不會導致電機發(fā)熱燒毀。根據(jù)西微所驗證試驗結(jié)果，電機通電堵轉(zhuǎn)直至燒毀時間可長達44min，由此可知正常供電條件下，電機制動器解鎖故障不會引起電機發(fā)熱燒毀。

2.2.3 電控鎖驅(qū)動組件排查

對機上電連接器插頭進行通電檢查，發(fā)現(xiàn)三相正常，無缺相問題。進行電控鎖驅(qū)動組件配套插座外觀檢查和通電檢查，8件電連接器插座均無缺相問題。

2.2.4 外部線路排查

（1）供電線路、電源缺相。針對供電線路、電源缺相問題開展了試驗驗證，對電機分別進行三相、兩相、單相電源空載運行試驗，各種情況下電機運行18s均無異常情況。由于電機正常工作時間不大于3s，所以正常情況下，供電線路、電源缺相不會導致電機燒蝕發(fā)黑。此外，如供電線路或電源存在缺相問題，8件電控鎖驅(qū)動組件均不會在缺相的回路出現(xiàn)過流短路問題，即某回路熔斷體不會發(fā)生熔斷。對8件故障件配套的電控組件進行檢查，檢查結(jié)果證明8件故障件熔斷體熔斷情況各不相同，同樣可以說明不存在供電線路、電源缺相問題。（2）電源持續(xù)或以較高頻率間隔供電。針對本故障點，開展了故障復現(xiàn)試驗，對2臺電機分別進行了額定供電狀態(tài)下的長時間通電堵轉(zhuǎn)試驗和不同電源頻率下的通電堵轉(zhuǎn)試驗。試驗電機在額定供電狀態(tài)下持續(xù)通電堵轉(zhuǎn)，電機表面溫度持續(xù)升高，連續(xù)供電44min后試驗電機燒毀，表面溫度達270.7℃，電機表面顏色由黑色變?yōu)榘导t色，故障現(xiàn)象與故障電機一致。試驗電機在額定供電狀態(tài)下，逐漸降低電源頻率，并記錄各頻率下電機的實測電流與發(fā)熱情況，具體詳見表1。

試驗件在不同頻率電源下連續(xù)通電工作10s后，電機外表面均有不同程度的溫度升高現(xiàn)象，但均未出現(xiàn)燒毀問題，且試驗件外觀無異常。電源頻率下降至50Hz時，電流最大，供電條件最為嚴酷，在該電源頻率下對試驗件持續(xù)供電，2min后電機燒毀，表面溫度達209.5℃，但電機殼體顏色無明顯變化。

根據(jù)上述驗證試驗結(jié)果，本次燒毀的8件電控鎖驅(qū)動組件與短時間電機燒毀故障現(xiàn)象不符，與電機長時間通電堵轉(zhuǎn)發(fā)熱燒毀故障現(xiàn)象更為接近。電源關(guān)閉后，電壓未下降至繼電器釋放電壓以下，并持續(xù)供電。為了解繼電器的實測動作電壓和釋放電壓，對8件故障件配套的所有繼電器進行了檢測，檢測結(jié)果如表2所示，其中K1繼電器控制電控鎖驅(qū)動組件縮回，K2繼電器控制電控鎖驅(qū)動組件伸出。

根據(jù)實測結(jié)果，本批故障件配套繼電器動作電壓在12.7～15.4V之間，釋放電壓在3.2～5.7V之間，即直流電源對產(chǎn)品提供>15.4V電壓時繼電器將開始工作為電機接入115V交流電;當切斷直流電源后，如電壓未降低至5.7V以下時，繼電器將繼續(xù)工作，上述情況發(fā)生會導致電機持續(xù)工作發(fā)熱。

3 影響分析

3.1 對系統(tǒng)中其它電控鎖的影響分析

根據(jù)產(chǎn)品機上電氣交聯(lián)關(guān)系來看，11套電控鎖驅(qū)動組件控制信號均為獨立提供，各組件在電源線上為并聯(lián)關(guān)系，當電源在其中一套產(chǎn)品發(fā)生該故障導致線路斷路后，對其他并聯(lián)回路上的產(chǎn)品無影響，因此機上其他電控鎖驅(qū)動組件不會因此故障而受到影響。

3.2 對產(chǎn)品功能的影響

根據(jù)產(chǎn)品的使用工況，本次故障如發(fā)生在執(zhí)行卸貨任務(wù)時，會導致電控鎖通電無法解鎖，不能在牽引卸貨前解除電控鎖對貨物的限動，將不能執(zhí)行后續(xù)的牽引卸貨操作，卸貨貨物不能出艙，最終將致使卸貨任務(wù)無法完成;如發(fā)生在地面裝載時，會導致電控鎖通電無法上鎖，無法對對應的貨物進行正負航向限動，則該故障電控鎖區(qū)域無法裝貨，將降低飛機的裝貨量;如發(fā)生在地面卸載時，會導致電控鎖通電無法解鎖，但可通過花費較長的時間（10min以內(nèi)），采用手動解鎖解除電控鎖對貨物的限動，完成卸載任務(wù)。

4 結(jié)語

根據(jù)故障件拆解分析情況與試驗驗證結(jié)果，可以排除電控鎖驅(qū)動組件工藝缺陷、繼電器觸點粘連、電連接器缺相、供電線路和電源缺相、電機絕緣損傷等故障原因;經(jīng)試驗驗證故障件燒蝕情況與短時間內(nèi)燒毀故障現(xiàn)象不符，與長時間通電發(fā)熱燒毀故障現(xiàn)象一致，最終確定故障產(chǎn)生原因為機上長時異常通電導致的產(chǎn)品電機燒毀。

參考文獻

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[2] 王哲，李寧.飛機貨運系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計和試驗要求研究[J].航空標準化與質(zhì)量，2017（1）19-23.

[3] 夏天.A330飛機貨艙裝載系統(tǒng)常見故障淺析[J].軍民兩用技術(shù)及產(chǎn)品，2016（8）：31-32.

收稿日期：2020-10-09

作者簡介：王雷（1984—），男，河南鄧州人，碩士研究生，工程師，研究方向：航空產(chǎn)品可靠性分析和故障診斷。