■ 范琦/國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠

0 引言

某型舵機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中具備兩種功能：一種為操縱舵面偏轉(zhuǎn)功能，操縱系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；另一種為極限限制功能，當(dāng)俯仰方向過(guò)載超過(guò)允許值時(shí)限制駕駛桿繼續(xù)移動(dòng)。其工作可靠性和穩(wěn)定性不僅對(duì)飛行控制系統(tǒng)至關(guān)重要，而且直接影響飛機(jī)的飛行品質(zhì)和安全[1]。該舵機(jī)是典型的閉環(huán)反饋伺服系統(tǒng)，導(dǎo)致其微動(dòng)電門(mén)故障的影響因素較多，本文采用故障樹(shù)分析方法，將故障現(xiàn)象與故障原因之間的邏輯關(guān)系全面、簡(jiǎn)潔、清晰、形象地描述出來(lái)，便于理清思路，防止梳理過(guò)程出現(xiàn)疏忽、錯(cuò)漏[2]。

1 故障現(xiàn)象

某型舵機(jī)性能重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)舵機(jī)微動(dòng)電門(mén)信號(hào)燈不亮。工藝要求將搖臂置于中間位置，緩緩增大控制信號(hào)，使搖臂向極限位置移動(dòng)，直到控制臺(tái)上的信號(hào)燈燃亮為止（信號(hào)燈燃亮表示微動(dòng)電門(mén)開(kāi)始動(dòng)作）。微動(dòng)電門(mén)信號(hào)燈應(yīng)在活塞桿距止端0.5～3mm 時(shí)燃亮，但故障產(chǎn)品搖臂位移全行程中微動(dòng)電門(mén)燈均不亮。

2 工作原理

2.1 舵機(jī)組成

該型舵機(jī)主要由作動(dòng)筒組件、輸出搖臂、電動(dòng)液壓放大器、電磁活門(mén)、油濾、微動(dòng)電門(mén)、反饋傳感器、連通活門(mén)等組成。舵機(jī)接收電傳操縱系統(tǒng)信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)對(duì)輸出活塞組件配油，輸出機(jī)械信號(hào)（位移）傳遞至舵面執(zhí)行傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)舵面偏轉(zhuǎn)及飛行姿態(tài)變換。

2.2 工作原理

舵機(jī)控制示意圖如圖1 所示。該型舵機(jī)接通控制電流后，電磁活門(mén)接通，高壓液壓油進(jìn)入舵機(jī)內(nèi)部，打開(kāi)連通活門(mén)切斷活塞桿兩個(gè)腔室，同時(shí)到達(dá)電動(dòng)液壓放大器。此時(shí)，向電動(dòng)液壓放大器輸入搖臂移動(dòng)信號(hào)，在電信號(hào)操縱控制下電動(dòng)液壓放大器給活塞桿兩腔配油，活塞桿兩腔壓力差控制其運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)搖臂運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，活塞桿帶動(dòng)反饋傳感器裝置發(fā)出反饋信號(hào)，閉環(huán)控制時(shí)該反饋信號(hào)接入，搖臂可停留在中間任意環(huán)節(jié)。在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，傳感器反饋信號(hào)不接入，舵機(jī)輸出搖臂一旦開(kāi)始運(yùn)動(dòng)僅可在極限位置停留。當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，觸動(dòng)微動(dòng)電門(mén)裝置，電門(mén)發(fā)出舵機(jī)搖臂極限邊界位置信號(hào)，此時(shí)控制面板微動(dòng)電門(mén)信號(hào)燈亮。

圖1 舵機(jī)控制示意圖

3 故障原因分析

3.1 故障樹(shù)

如圖2 所示，根據(jù)舵機(jī)的微動(dòng)電門(mén)工作原理，當(dāng)舵機(jī)電門(mén)出現(xiàn)燈不亮故障時(shí)可從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。

圖2 某型舵機(jī)異響故障樹(shù)

1）裝配故障：安裝異常、插座焊接異常等。

2）機(jī)械故障：運(yùn)動(dòng)部位卡滯、位移異常、活塞桿尺寸異常和間隙異常等。

3）電氣故障：電門(mén)觸點(diǎn)積炭、電門(mén)內(nèi)部故障、電門(mén)觸點(diǎn)異常、導(dǎo)線電阻異常和導(dǎo)線絕緣異常等。

3.2 故障定位

1）底事件X1 機(jī)理分析及排查

若活塞桿直徑磨損偏小，將導(dǎo)致與襯套配合尺寸偏差，搖臂輸出力或位移出現(xiàn)異常。若活塞桿長(zhǎng)度出現(xiàn)偏差，則分解前檢查、裝配調(diào)試過(guò)程均無(wú)法通過(guò)微動(dòng)電門(mén)燈亮檢查。檢查活塞尺寸故檢記錄、調(diào)試試驗(yàn)記錄均符合要求，短時(shí)間不會(huì)導(dǎo)致活塞尺寸偏離，可排除活塞桿尺寸異常因素。即底事件X1 被排除。

2）底事件X2、X3 機(jī)理分析及排查

若活塞桿卡滯，可能導(dǎo)致?lián)軛U位移無(wú)法到達(dá)微動(dòng)電門(mén)開(kāi)啟位置，其活塞桿輸出力將出現(xiàn)異?；蛘哌\(yùn)動(dòng)過(guò)程可觀察到卡滯現(xiàn)象。若輸出位移異常，同樣將導(dǎo)致?lián)軛U無(wú)法觸發(fā)微動(dòng)電門(mén)、搖臂輸出位移將出現(xiàn)異常。

對(duì)已檢測(cè)的活塞輸出力及位移進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)檢查，其輸出力及位移數(shù)值符合工藝要求，運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)無(wú)卡滯，排除活塞桿輸出故障因素。即底事件X2、X3 被排除。

3）底事件X4、X5、X6 機(jī)理分析及排查

若微動(dòng)電門(mén)導(dǎo)線破損、斷路、電阻異常，檢測(cè)插頭處電阻應(yīng)超出工藝要求。若焊接異常導(dǎo)致虛焊、漏焊、焊料堆積等現(xiàn)象或焊接錯(cuò)誤，則插頭電阻應(yīng)不符合工藝要求或焊接處外觀、焊點(diǎn)異常。

檢測(cè)插頭阻值及絕緣，電阻及絕緣均正常；檢查焊接外觀，質(zhì)量均符合要求。排除了導(dǎo)線電阻異常、焊接故障因素。即底事件X4、X5、X6 被排除。

4）底事件X7、X8、X9 機(jī)理分析及排查

若微動(dòng)電門(mén)內(nèi)部故障、觸點(diǎn)積炭或彈片失效，則電門(mén)無(wú)法正常開(kāi)閉或按鍵異常，微動(dòng)電門(mén)無(wú)法正常開(kāi)啟關(guān)閉，測(cè)量其打開(kāi)關(guān)閉時(shí)電阻不合格。

打開(kāi)舵機(jī)左右側(cè)面蓋板，檢查微動(dòng)電門(mén)打開(kāi)關(guān)閉時(shí)按鍵無(wú)異常，可以正常開(kāi)關(guān)且電阻均符合要求，排除內(nèi)部故障、觸點(diǎn)積炭或彈片失效因素。即底事件X7、X8、X9 被排除。

5）底事件X10、X11 機(jī)理分析及排查

若微動(dòng)電門(mén)安裝位置距離撥桿較遠(yuǎn)或偏離撥桿軸線，則試驗(yàn)過(guò)程中微動(dòng)電門(mén)無(wú)法正常開(kāi)啟關(guān)閉，信號(hào)燈燃亮將出現(xiàn)異常。調(diào)試過(guò)程中電門(mén)位置應(yīng)按工藝調(diào)整至合適位置，否則無(wú)法通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)檢查，檢查調(diào)試試驗(yàn)記錄可排除安裝位置異常故障。即底事件X10、X11 被排除。

6）底事件X12 機(jī)理分析及排查

若微動(dòng)電門(mén)擰緊力不夠，僅擰緊至手指力無(wú)法移動(dòng)程度，能夠保證調(diào)試過(guò)程微動(dòng)電門(mén)燈亮符合要求。但液壓活塞桿輸出力帶動(dòng)撥桿多次開(kāi)啟電門(mén)后，由于輸出力較大，可能將推動(dòng)電門(mén)緩慢位移，直至完全偏離調(diào)試合格位置，最終導(dǎo)致微動(dòng)電門(mén)燈不亮。

打開(kāi)側(cè)面蓋板，檢查微動(dòng)電門(mén)固定螺釘，使用扳手、螺刀可輕松擰開(kāi)，說(shuō)明螺釘擰緊力不足。重新安裝微動(dòng)電門(mén)，擰緊固定螺釘后重復(fù)試驗(yàn)，燈不亮故障未復(fù)現(xiàn)。即底事件X12 無(wú)法排除。

3.3 故障原因分析

經(jīng)工藝查詢(xún)及實(shí)際操作了解，微動(dòng)電門(mén)裝配時(shí)是盡量在原機(jī)位置安裝，固定螺釘擰緊保電但不需進(jìn)行保險(xiǎn)，后續(xù)試驗(yàn)過(guò)程需要根據(jù)行程測(cè)試結(jié)果調(diào)整微動(dòng)電門(mén)位置。該調(diào)試過(guò)程需反復(fù)擰松螺釘移動(dòng)微動(dòng)電門(mén)，直至微動(dòng)電門(mén)在活塞桿距止端0.5～3mm 時(shí)燃亮。調(diào)試合格后，擰緊微動(dòng)電門(mén)并進(jìn)行保險(xiǎn)。待舵機(jī)外罩安裝完成并噴漆后，需對(duì)其性能進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，防止出現(xiàn)異常。

根據(jù)記錄，試驗(yàn)過(guò)程微動(dòng)電門(mén)燃亮行程合格，操作人員回憶該舵機(jī)調(diào)試過(guò)程電門(mén)移動(dòng)次數(shù)較多，調(diào)試合格后固定螺釘可能未擰緊到位，打保險(xiǎn)前未重復(fù)檢查螺釘擰緊情況，最終導(dǎo)致故障的發(fā)生。該螺釘位于外罩內(nèi)部，無(wú)法直接檢查以發(fā)現(xiàn)松動(dòng)故障，造成重復(fù)試驗(yàn)、分解、安裝、調(diào)試，導(dǎo)致人力、物力的浪費(fèi)和修理周期的延長(zhǎng)。

分析其深層次原因，造成該故障的原因包括：

1）微動(dòng)電門(mén)螺釘處于活塞桿的干涉位置，實(shí)際操作及觀察較為困難，操作過(guò)程對(duì)人員精力消耗較大。同時(shí)調(diào)試過(guò)程屬于重復(fù)性操作，調(diào)試次數(shù)過(guò)多易出現(xiàn)人員疲勞及精力不集中現(xiàn)象，因此容易疏漏。

2）實(shí)際操作未嚴(yán)格遵守工藝要求，調(diào)試過(guò)程結(jié)束要求立即進(jìn)行螺釘擰緊，該過(guò)程一旦中斷容易造成操作遺漏。

3）對(duì)于螺釘保險(xiǎn)部位的關(guān)注度不夠，打保險(xiǎn)前應(yīng)當(dāng)檢查其擰緊情況，否則該處保險(xiǎn)起不到相應(yīng)作用。

4）產(chǎn)品內(nèi)部零件出現(xiàn)裝配故障后較難發(fā)現(xiàn)，因此在封蓋前應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)檢查。

4 預(yù)防措施

通過(guò)本次故障分析，制定相應(yīng)的預(yù)防措施：

1）對(duì)操作者進(jìn)行培訓(xùn)提醒，總結(jié)裝配過(guò)程關(guān)鍵步驟，實(shí)際操作中工作盡量不中斷，裝配過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按工藝要求執(zhí)行，防止錯(cuò)漏裝等人為差錯(cuò)的發(fā)生。

2）建議打保險(xiǎn)前對(duì)螺釘、螺塞擰緊情況進(jìn)行重復(fù)檢查，防止出現(xiàn)漏擰緊現(xiàn)象。打保險(xiǎn)過(guò)程不建議中斷，防止漏打保險(xiǎn)。

3）對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)部零件，建議封蓋前重點(diǎn)檢查保險(xiǎn)、裝配位置等，防止類(lèi)似故障的發(fā)生。

4）建議對(duì)調(diào)試試驗(yàn)等實(shí)際操作復(fù)雜、重復(fù)性較高的工藝過(guò)程進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，調(diào)整完成后續(xù)工作，防止因遺忘而需要重新調(diào)試。對(duì)于類(lèi)似微動(dòng)電門(mén)螺釘有干涉且操作不便的部位，可設(shè)計(jì)專(zhuān)用工裝來(lái)降低操作難度，也可在分解過(guò)程中標(biāo)注電門(mén)原機(jī)位置以降低調(diào)試次數(shù)。同時(shí)建議調(diào)試完成后標(biāo)注電門(mén)最終位置，便于后期的排故及觀察。

5）對(duì)于有調(diào)試過(guò)程的產(chǎn)品，建議在全部試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程完成后進(jìn)行一次性能檢查，防止由于調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)、操作復(fù)雜而出現(xiàn)遺漏。試驗(yàn)完成后，在檢查密封部位滲漏情況的同時(shí)，檢查產(chǎn)品整體外觀及安裝位置的正確性，防止錯(cuò)漏安裝等低級(jí)錯(cuò)誤的發(fā)生。