故障檢測與診斷

1、基于故障樹分析法的輪胎異常磨損診斷系統(tǒng)1.1 輪胎異常磨損的故障機理1.1.1 輪胎異常磨損故障模式本文所涉及到的故障模式主要依據(jù)江淮汽車 （FC03）輪胎異常磨損的調(diào)研情況 并經(jīng)分析總結(jié)及專家考證得出。江淮HFC6703K汽車輪胎異常磨損可分為以下9 種模式 : 單點塊狀磨損 胎冠上發(fā)生早期磨損的部位呈單個點狀或小塊狀分布。 對稱多點塊狀磨損 胎冠上發(fā)生早期磨損的部位呈多點塊狀 , 并且相對于輪胎的中心線呈對稱分布 狀。 兩側(cè)胎肩磨損 兩側(cè)胎肩的早期磨損量明顯比胎冠上的大。 胎冠第二道花紋磨損 胎冠第二道花紋處的磨損比其它部位明顯 , 一般為子午線胎特有的一種異常磨損 形式。 胎冠均勻磨損胎

2、冠磨損較均勻 , 但汽車行駛里程明顯遠離規(guī)定里程。 胎冠胎肩波浪或碟邊狀偏磨損 胎冠胎肩的磨損呈波浪狀或碟邊形。 胎冠胎肩均勻偏磨損 胎冠和胎肩的一邊比另一邊磨損量大 , 磨損呈均勻狀分布。 胎冠胎肩禿斑偏磨損單側(cè)胎冠胎肩部位呈禿斑狀磨損 , 即有的部位磨損量較大 , 有的部位只有輕微的 磨痕, 并且呈零亂分布。 胎肩開裂 胎肩上有明顯的裂口或撕裂處。1.1.2 輪胎異常磨損的影響因素輪胎異常磨損的影響因素很多，主要涉及到汽車設(shè)計階段的參數(shù)選用、制造工 藝保障、使用維修措施等方面，具體分析如下：(1) 前輪定位參數(shù)前輪定位參數(shù)在討論輪胎異常磨損中致關(guān)重要。在車輛前束 過大時，路面作用于輪胎的切

3、向力位于輪胎外側(cè)，如圖4 一 1(a)所示，因此胎面外 側(cè)比內(nèi)側(cè)磨損量大。而當車輪外傾角過大時，地面的垂直作用力相對集中于輪胎內(nèi)側(cè)，輪胎內(nèi)側(cè)比外側(cè)的磨損量大。如圖 4 一 1 (b)所示方向ChirO（內(nèi) HAM）氣壓充氣壓力對輪胎壽命的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面 ： 輪胎的氣壓越低，其側(cè)偏剛度越小，在一定橫向力作用下其滑移角越大，因 此磨損越大。 較低的氣壓可使輪胎與路面間的實際接觸面積增大 ，降低胎面上的平均接 觸壓力，可減少磨損。但低氣壓在增加接觸面積的同時，也增加了輪胎與路面間接 觸區(qū)域的長度，從而加大了輪胎的希思科滑移，使輪胎磨損加劇。 如果輪胎氣壓過高，則輪胎的胎冠部將明顯突出，使

4、胎冠部的磨損加劇。相 反，如果輪胎的氣壓過低，則由于胎側(cè)剛度的影響，胎肩部的壓強將增大，而胎冠 部的壓強將減小，從而使胎肩部的磨損加劇，而胎冠部的磨損減輕。 低氣壓的輪胎在滾動時將使輪胎橡膠產(chǎn)生較大的彈性變形 ，從而使輪胎的 彈性滯后損失增加，發(fā)熱加劇，導(dǎo)致輪胎早期的疲勞破壞。(3)速度速度主要是通過下面兩個方面來影響輪胎的磨損。 輪胎的溫度。速度越高，輪胎在單位時間內(nèi)的摩擦發(fā)熱量越大，輪胎的溫度 就越高 , 將加速輪胎的機械一化學(xué)腐蝕磨損。 切向力。汽車行駛的加速度過大會使車輪的運動狀態(tài)突然改變 ，地面對輪 胎的切向作用力也會隨之發(fā)生急劇變化 ,致使輪胎磨損加劇。 這種情況下,輪胎的 磨損形

5、式通常為胎面的塊狀磨損。2.1 檢測與判斷故障的方法輪胎發(fā)生異常磨損后 , 首先應(yīng)查清磨損所屬的故障模式也即磨損的癥狀和 輪胎的類型,然后進行分析判斷和人機對話 ,推斷出其可能的原因。為了進一 步查明發(fā)生故障的確切部位和原因 , 還應(yīng)當采取正確的方法和手段進行檢查判 斷。通常要求在未明確故障的原因時 , 盡量使用就車檢查方法。概括起來可分 為直觀判斷法和簡便檢查試驗法兩種。(l) 直觀判斷法 , 主要包括 : 詢問。就是調(diào)查，除駕駛員自己診斷所駕駛的車輛外，任何人在診斷時， 必須弄明白諸如 : 車輛的行駛里程、行駛的道路狀況、輪胎的換位保養(yǎng)情況等。 觀察。觀察輪胎的磨損部位和磨損的程度等。 觸

6、摸。就是用手觸試可能產(chǎn)生故障的部位的溫度情況等。比如在診斷是 否有制動拖滯發(fā)生時 , 就可以通過觸摸感覺行駛一段距離后汽車制動鼓的溫度 變化來判斷。(2) 簡便檢查實驗法 : 比較法。用技術(shù)狀態(tài)正常的零、部件去替換汽車上的零、部件或?qū)⑵?上相同的零、部件相互對換 ,通過比較換件前后的故障變化情況 ,來判斷所換零部 件的技術(shù)狀態(tài)。如用另一種品牌的輪胎替換當前使用的輪胎 , 觀察在相同的行駛 里程里輪胎的磨損情況 , 以判斷是否是輪胎質(zhì)量問題。 就車檢測法。在不對整車和總成進行解體的情況下，用簡便的檢測手段檢 測零、部件或總成的技術(shù)參數(shù)。 比如用前輪側(cè)滑測試儀檢查前輪前束和外傾角的 匹配能否引起

7、側(cè)向力 , 以驗證前束與外傾角的匹配程度。3.1 輪胎異常磨損的故障樹分析輪胎異常磨損故障樹的建立(1) 故障樹邊界條件說明故障樹中以最不希望發(fā)生的故障一輪胎異常磨損為頂事件；各種異常磨損的 具體模式(胎冠均勻磨損等)為中間事件；底事件是導(dǎo)致輪胎異常磨損的各具體模 式發(fā)生的直接和不必再分的原因。(2) 樹的邏輯關(guān)系說明樹中的邏輯與門是指當輸入事件同時發(fā)生時，其輸出事件才發(fā)生；樹中的 邏輯或門是指當輸入事件中至少有一個發(fā)生時，則輸出事件發(fā)生。(3) 輪胎異常磨損故障樹針對江淮汽車廠的輪胎發(fā)生異常磨損的調(diào)研分析結(jié)果，再依據(jù)專家經(jīng)驗， 建立的故障樹如圖所示：汽車輪胎異常磨損T胎冠磨損胎冠均勻磨損A1

8、0胎冠塊狀磨損A11N O PT單 占八、 塊 狀其中,底事件分別為:A.尖物劃傷；B.輪胎成型質(zhì)量差；C.前束過??；D.外傾角偏小；E.車軸剛性不足；F.輪胎氣壓不足；G.嚴重超載；H.換位 不及時；工.外傾角過大J.車輪動不平衡；K.輪毅軸承松曠；L.前束與外 傾角不匹配；M.懸架剛度過大；N.輪胎花紋選擇不當；0.輪胎耐磨性差；P.輪胎氣壓過高;Q.緊急制動;R.制動拖滯;5.懸架剛度和阻尼不匹配；寬輪胎;U.窄輪輞4.1. 故障樹定性分析對故障樹作定性分析的主要目的是為了弄清系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障的可能性有多少，即分析有哪些因素會引起體系的某種故障。首先分析系統(tǒng)的最小割集，它 描述了處于故障

9、狀態(tài)的系統(tǒng)中必需要修理的故障，指出系統(tǒng)最薄弱環(huán)節(jié)。最小割集的求取方法有Fussd-vesely（行列式法）、Booloan（布爾代數(shù)法）等。以下是用布爾代數(shù)化簡的過程：T=A1+A2+A3（ 1）A仁 A4+A5+A6=A+B+C+D+E+N+F+G（2）A2=A7+A8+A9=H+I+J+H+J+K+L+M（3）A3=A10+A11+A12=N+O+P+A13+A14+U+T4）=N+O+P+Q+R+S+R+U+T所以：T=A+B+C+D+E+N+F+G+H+I+J+H+J+K+L+M+N+O+P+Q+R+S+R+U+T=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J+K+L+M+N+O+P+Q+R

10、+S+T+U（ 5）由公式（5）可以得出最小割集21個，即K仁A，K2=B，K3=C，K4=D，K5=E，K6=F，K7=G ,、，K20=T， K2仁U每一個最小割集都代表頂端事件故障發(fā)生的一種可能，有幾個最小割集，頂端事件發(fā)生就有幾種可能，經(jīng)分析，輪胎異常磨損故障發(fā)生的可能性有21種。5.1. 故障樹定量分析所謂故障樹的定量分析，就是以故障樹為基礎(chǔ)，分析系統(tǒng)故障的發(fā)生概率以 及各底事件的重要程度，以便于采取相應(yīng)措施。5.1.1概率計算的基本公式設(shè)事件X1, X2,Xn發(fā)生概率分別為P1，P2,Pn，則可分為以下幾 個部分。（1）當X1, X2,Xn為相互獨立的事件時，p（ £知）

11、=1 一 11（ | p和的概率為:< r 1i a 1(6)nnp（ = HP：積的概率為：（7）（2）當X1, X2,Xn為相斥的事件時，p（= £乩和的概率為：，（8）"（fl 花）=0積的概率為：（9）（3）當X1, X2,Xn為相容的事件時，和的概率為：flfinp（ y =工譏毛）-工卩（花碼）+ y p（比巧播j +frl 1-1g “(10)+ （ - ）*_IP（JF，掃叫）積的概率為：p = （ 口暫）二卩（屯/©曲）p（叫/典/心利） g（ ii）5.1.2 頂端事件發(fā)生概率假設(shè)各底端事件發(fā)生概率皆為0.001，則頂端事件發(fā)生概率為：P(T)=卩(£ 小 1 - h(i 5)4£1"I=0.001*21=0.0215.1.3事件重要度分析