故障檢測(cè)與診斷

1、基于故障樹(shù)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(jī)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(chē) （FC03）輪胎異常磨損的調(diào)研情況 并經(jīng)分析總結(jié)及專(zhuān)家考證得出。江淮HFC6703K汽車(chē)輪胎異常磨損可分為以下9 種模式 : 單點(diǎn)塊狀磨損 胎冠上發(fā)生早期磨損的部位呈單個(gè)點(diǎn)狀或小塊狀分布。 對(duì)稱(chēng)多點(diǎn)塊狀磨損 胎冠上發(fā)生早期磨損的部位呈多點(diǎn)塊狀 , 并且相對(duì)于輪胎的中心線呈對(duì)稱(chēng)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(chē)行駛里程明顯遠(yuǎn)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(kāi)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(chē)設(shè)計(jì)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(chē)輛前束 過(guò)大時(shí)，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(dāng)車(chē)輪外傾角過(guò)大時(shí)，地面的垂直作用力相對(duì)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(duì)輪胎壽命的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)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(shí)，也增加了輪胎與路面間接 觸區(qū)域的長(zhǎng)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(guò)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(guò)低，則由于胎側(cè)剛度的影響，胎肩部的壓強(qiáng)將增大，而胎冠 部的壓強(qiáng)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(dòng)時(shí)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(guò)下面兩個(gè)方面來(lái)影響輪胎的磨損。 輪胎的溫度。速度越高，輪胎在單位時(shí)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(jī)械一化學(xué)腐蝕磨損。 切向力。汽車(chē)行駛的加速度過(guò)大會(huì)使車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)突然改變 ，地面對(duì)輪 胎的切向作用力也會(huì)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(cè)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(lèi)型,然后進(jìn)行分析判斷和人機(jī)對(duì)話 ,推斷出其可能的原因。為了進(jìn)一 步查明發(fā)生故障的確切部位和原因 , 還應(yīng)當(dāng)采取正確的方法和手段進(jìn)行檢查判 斷。通常要求在未明確故障的原因時(shí) , 盡量使用就車(chē)檢查方法。概括起來(lái)可分 為直觀判斷法和簡(jiǎn)便檢查試驗(yàn)法兩種。(l) 直觀判斷法 , 主要包括 : 詢(xún)問(wèn)。就是調(diào)查，除駕駛員自己診斷所駕駛的車(chē)輛外，任何人在診斷時(shí)， 必須弄明白諸如 : 車(chē)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(dòng)拖滯發(fā)生時(shí) , 就可以通過(guò)觸摸感覺(jué)行駛一段距離后汽車(chē)制動(dòng)鼓的溫度 變化來(lái)判斷。(2) 簡(jiǎn)便檢查實(shí)驗(yàn)法 : 比較法。用技術(shù)狀態(tài)正常的零、部件去替換汽車(chē)上的零、部件或?qū)⑵?chē) 上相同的零、部件相互對(duì)換 ,通過(guò)比較換件前后的故障變化情況 ,來(lái)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(dāng)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(wèn)題。 就車(chē)檢測(cè)法。在不對(duì)整車(chē)和總成進(jìn)行解體的情況下，用簡(jiǎn)便的檢測(cè)手段檢 測(cè)零、部件或總成的技術(shù)參數(shù)。 比如用前輪側(cè)滑測(cè)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(yàn)證前束與外傾角的匹配程度。3.1 輪胎異常磨損的故障樹(shù)分析輪胎異常磨損故障樹(shù)的建立(1) 故障樹(shù)邊界條件說(shuō)明故障樹(shù)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(shù)的邏輯關(guān)系說(shuō)明樹(shù)中的邏輯與門(mén)是指當(dāng)輸入事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，其輸出事件才發(fā)生；樹(shù)中的 邏輯或門(mén)是指當(dāng)輸入事件中至少有一個(gè)發(fā)生時(shí)，則輸出事件發(fā)生。(3) 輪胎異常磨損故障樹(shù)針對(duì)江淮汽車(chē)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(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)， 建立的故障樹(shù)如圖所示：汽車(chē)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(guò)??；D.外傾角偏小；E.車(chē)軸剛性不足；F.輪胎氣壓不足；G.嚴(yán)重超載；H.換位 不及時(shí)；工.外傾角過(guò)大J.車(chē)輪動(dòng)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(guò)大；N.輪胎花紋選擇不當(dāng)；0.輪胎耐磨性差；P.輪胎氣壓過(guò)高;Q.緊急制動(dòng);R.制動(dòng)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(shù)定性分析對(duì)故障樹(shù)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(huì)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(jiǎn)的過(guò)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(gè)，即K仁A，K2=B，K3=C，K4=D，K5=E，K6=F，K7=G ,、，K20=T， K2仁U每一個(gè)最小割集都代表頂端事件故障發(fā)生的一種可能，有幾個(gè)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(shù)定量分析所謂故障樹(shù)的定量分析，就是以故障樹(shù)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(jì)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(gè)部分。（1）當(dāng)X1, X2,Xn為相互獨(dú)立的事件時(shí)，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(dāng)X1, X2,Xn為相斥的事件時(shí)，p（= £乩和的概率為：，（8）"（fl 花）=0積的概率為：（9）（3）當(dāng)X1, X2,Xn為相容的事件時(shí)，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