影響工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素分析

宇文巍

摘 要：本文結(jié)合檢驗(yàn)工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能的工作實(shí)踐，采用魚(yú)刺圖分析方法，系統(tǒng)地分析出影響摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的基本因素，并采用事故樹(shù)分析的方法，全面地分析其基本的影響因素，得出3個(gè)最小割集和3個(gè)最小徑集，最終提出了有針對(duì)性的措施。

關(guān)鍵詞：摩擦片;摩擦性能;檢驗(yàn)結(jié)果;魚(yú)刺圖;事故樹(shù)

中圖分類號(hào)：U463.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）19-0032-04

Abstract： In this paper， based on the practice of inspecting the friction performance of friction plates for industrial and agricultural machinery， the fishbone diagram analysis method was used to systematically analyze the basic factors that affected the accuracy of the friction performance inspection results， and the method of accident tree analysis was adopted to comprehensively analyze its basic influencing factors， and obtained 3 minimum cut sets and 3 minimum diameter sets， and finally put forward targeted measures.

Keywords： friction plate;friction performance;test results;fishbone diagram;accident tree

工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片是工農(nóng)業(yè)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量安全關(guān)系到工農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)，更關(guān)系到人的生命安全，甚至?xí)?duì)社會(huì)穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響，所以對(duì)工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片質(zhì)量的控制就顯得尤為重要[1]。評(píng)價(jià)某一產(chǎn)品的質(zhì)量好壞時(shí)，通常根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片根據(jù)《工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，其所檢項(xiàng)目如圖1所示，其中，摩擦性能是評(píng)價(jià)工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片最重要的指標(biāo)之一。

1 摩擦性能檢驗(yàn)方法

1.1 摩擦性能介紹

工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的摩擦性能是指摩擦片同與之相互接觸的物體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)在相互接觸處產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象[2-4]。由圖1可以看出，工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的摩擦性能又包括摩擦系數(shù)、指定摩擦系數(shù)允許偏差和磨損要求率。

1.2 工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的摩擦系數(shù)

摩擦系數(shù)過(guò)高，極易導(dǎo)致制動(dòng)器抱死現(xiàn)象，致使制動(dòng)的方向失去控制甚至燒片。摩擦系數(shù)過(guò)低，容易造成制動(dòng)距離（制動(dòng)時(shí)間）過(guò)長(zhǎng)，引發(fā)制動(dòng)失靈現(xiàn)象，不利于安全生產(chǎn)[2]?！豆まr(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）對(duì)不同類型的工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片在不同溫度值時(shí)的摩擦系數(shù)做出了詳細(xì)的規(guī)定。不同溫度值時(shí)的摩擦系數(shù)按式（1）計(jì)算：

[μ=fF] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[μ]為摩擦系數(shù);[f]為摩擦力，N;[F]為加在試片上的法向力。

1.3 工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的指定摩擦系數(shù)允許偏差

指定摩擦系數(shù)允許偏差反映了工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的摩擦系數(shù)在不同溫度值時(shí)的穩(wěn)定性。指定摩擦系數(shù)允許偏差在某一溫度的絕對(duì)值越小，說(shuō)明摩擦系數(shù)在該溫度時(shí)的穩(wěn)定性越好。如果指定摩擦系數(shù)允許偏差在某一溫度的絕對(duì)值過(guò)大，那么在該溫度值時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)失衡的現(xiàn)象，極易發(fā)生安全生產(chǎn)事故[2-6]。《工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）對(duì)不同類型工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片在不同溫度值時(shí)的指定摩擦系數(shù)的允許偏差都做出了詳細(xì)的規(guī)定。

1.4 工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的磨損率

磨損率反映出工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片使用壽命的長(zhǎng)短，磨損率高，同等條件下使用的摩擦片使用時(shí)間相對(duì)較短[2-6]?！豆まr(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）對(duì)不同類型工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片在不同溫度值時(shí)的磨損率值范圍都做出了詳細(xì)的規(guī)定。不同溫度值時(shí)的磨損率按式（2）計(jì)算：

[V=12πR×An×d1-d2fm=1.06×An×d1-d2fm] ? ? ? ? ? （2）

式中，[V]為磨損率，cm3/（N·m）;[R]為試片中心與圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸中心的距離（0.15 m）;[n]為試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)機(jī)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的總轉(zhuǎn)數(shù);[A]為試驗(yàn)時(shí)試片摩擦面的總面積，cm2;[d1]為試驗(yàn)前所用試片的平均厚度值，cm;[d2]為試驗(yàn)后所用試片的平均厚度值，cm;[fm]為試驗(yàn)時(shí)的總摩擦力平均值，N。

2 摩擦性能的檢驗(yàn)方法

2.1 檢驗(yàn)流程

根據(jù)《工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）、《汽車用制動(dòng)器襯片》（GB 5763—2018）、《汽車用離合器面片》（GB/T 5764—2011）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的摩擦性能檢驗(yàn)流程[3-5]如圖2所示。

2.2 檢驗(yàn)注意事項(xiàng)

該檢驗(yàn)過(guò)程所用的儀器設(shè)備為定速摩擦試驗(yàn)機(jī)和千分尺，其中，定速摩擦試驗(yàn)機(jī)要符合《定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)》（JC/T 1065—2007）的規(guī)定，千分尺的分度值應(yīng)不大于0.01 mm。試片制備時(shí)，必須從同一面片制取兩個(gè)，尺寸為25 mm×25 mm，允許的偏差范圍為-0.2～0.0 mm，兩個(gè)試片的厚度差應(yīng)控制在0.2 mm以內(nèi)。每次試驗(yàn)時(shí)的摩擦方向應(yīng)同試片的摩擦方向?yàn)橥粋€(gè)方向。

3 影響摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素

3.1 影響摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的魚(yú)刺圖分析

魚(yú)刺圖分析法是1953年由日本的石川馨提出的，主要強(qiáng)調(diào)有效數(shù)據(jù)的收集和演示，通過(guò)質(zhì)量工具進(jìn)行質(zhì)量提升，是一種重要的分析方法。基于“頭腦風(fēng)暴法”，它可以找出各特性的相關(guān)因素，根據(jù)各自的相互關(guān)系，表達(dá)得條理清晰、層次分明，把重要的因素通過(guò)簡(jiǎn)單明了的圖形表示出來(lái)，這有利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源，是一種由現(xiàn)象來(lái)分析問(wèn)題本質(zhì)的方法[7-8]。

下面從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面分析影響摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素，然后繪制出影響摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的魚(yú)刺圖，如圖3所示。

由圖3可知，影響工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素大致分為人的因素、機(jī)器的因素、材料因素、檢驗(yàn)方法和環(huán)境的影響。每個(gè)主要因素下面又分出一些具體的基本因素。下面將具體對(duì)影響檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素和基本因素進(jìn)行分析。

3.2 影響摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的事故樹(shù)分析

事故樹(shù)分析方法又稱為故障樹(shù)分析方法，是一種演繹的分析方法。事故樹(shù)分析是從一個(gè)事故或者故障（頂上事件事）開(kāi)始，逐層分析事故發(fā)生的原因（中間事件），直到找出事故發(fā)生的基本原因（基本事件）[7-8]。

本文將工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能的檢驗(yàn)結(jié)果偏差大作為該事故樹(shù)的頂上事件，按照魚(yú)刺圖分析的因素來(lái)表示事件及編號(hào)，如表1所示。

根據(jù)上述的分析結(jié)果和安全系統(tǒng)工程原理，將人的因素、機(jī)器的因素、環(huán)境的因素和管理的因素作為中間事件。事件A1、事件A3和事件A4都是和人的原因有關(guān)，歸結(jié)為人的因素，事件A2為機(jī)器的因素，事件A5是環(huán)境因素，事件X11、事件X12、事件X14、事件A3、事件A4和事件A5和管理有關(guān)，歸結(jié)為管理因素?，F(xiàn)將人的因素編號(hào)為M1，機(jī)器的因素編號(hào)為M2，環(huán)境的因素編號(hào)為M3，管理的因素編號(hào)為M4，根據(jù)以上分析結(jié)果，編制出工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果偏差過(guò)大的事故樹(shù)，如圖4所示。

事故樹(shù)的最小割集是導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果偏差大（頂上事件）發(fā)生的最小基本事件的集合，即是構(gòu)成了造成頂上事件發(fā)生的各種誘因的組合，通過(guò)計(jì)算得到導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果偏差大發(fā)生的最小割集。

導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果偏差大的最小割集的計(jì)算公式為：

通過(guò)計(jì)算，得到3個(gè)最小割集，分析出引發(fā)檢驗(yàn)結(jié)果偏差大的最小基本事件的集合。為了避免發(fā)生檢驗(yàn)結(jié)果偏差過(guò)大的情況，通過(guò)計(jì)算頂上事件的最小徑集來(lái)得出避免頂上事件發(fā)生的最小基本事件的集合。

計(jì)算最小徑集時(shí)，首先要畫(huà)出頂上事件事故樹(shù)對(duì)應(yīng)的成功樹(shù)，如圖5所示。

通過(guò)上述計(jì)算所得的3個(gè)最小徑集，人們可以分析出避免檢驗(yàn)結(jié)果偏差過(guò)大的相關(guān)措施。

4 提高摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的措施

通過(guò)事故樹(shù)最小割集的計(jì)算分析，得出導(dǎo)致工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果偏差的可能性原因有3種;通過(guò)最小割集的計(jì)算分析，得到避免工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果偏差的措施有3種。從導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果偏差大的因素（最小割集）中可以看出，環(huán)境溫度和濕度的結(jié)構(gòu)重要度最大。

通過(guò)事故樹(shù)分析，結(jié)合檢驗(yàn)檢測(cè)的實(shí)際，本文提出了提高工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的措施：加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)，提升相關(guān)人員的知識(shí)水平和業(yè)務(wù)能力，提高相關(guān)人員的綜合素質(zhì);注重對(duì)機(jī)器的維護(hù)保養(yǎng)，尤其是保證摩擦盤(pán)的平面不被磨損，保證表面的光滑程度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;加強(qiáng)制度建設(shè)和規(guī)范化管理。抽樣、檢驗(yàn)、檢測(cè)方案的制定等關(guān)鍵環(huán)節(jié)有規(guī)范的依據(jù)可尋;注重檢驗(yàn)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。結(jié)合檢驗(yàn)實(shí)際情況，溫度是影響工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能的重要因素，所以尤其要注重溫度控制，保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合檢驗(yàn)工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片的檢驗(yàn)實(shí)際，采用魚(yú)刺圖分析和事故樹(shù)分析的方法，對(duì)影響工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

通過(guò)魚(yú)刺圖從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面分析得出，影響工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的基本因素有18項(xiàng)。通過(guò)事故樹(shù)分析方法，將工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能的檢驗(yàn)結(jié)果偏差大作為事故樹(shù)的頂上事件，計(jì)算得到3個(gè)最小割集和3個(gè)最小徑集，結(jié)合檢驗(yàn)實(shí)際，提出了加強(qiáng)人員訓(xùn)、注重對(duì)機(jī)器的維護(hù)保養(yǎng)、加強(qiáng)制度建設(shè)和注重環(huán)境監(jiān)測(cè)的措施建議，避免摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果偏差過(guò)大。通過(guò)最小割集的結(jié)構(gòu)重要度分析得出，檢驗(yàn)環(huán)境的溫度和濕度是影響檢驗(yàn)結(jié)果偏差過(guò)大的重要因素，結(jié)合影響摩擦性能的關(guān)鍵因素得出，在檢驗(yàn)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)檢驗(yàn)溫度的控制。

本文對(duì)影響工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片摩擦性能檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素分析僅是通過(guò)定性理論分析得出的，未來(lái)筆者會(huì)通過(guò)具體的數(shù)據(jù)分析得出更加準(zhǔn)確的結(jié)果，指導(dǎo)檢驗(yàn)實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊玉杰.干式離合器摩擦片溫度模型研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2016.

[2]王立全，張向軍，王素?zé)?，?高速列車用銅基粉末冶金摩擦材料摩擦性能的研究進(jìn)展[J].熱加工工藝，2020（16）：1-4.

[3]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).工農(nóng)業(yè)機(jī)械用摩擦片：GB/T 11834—2011[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[4]國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).汽車用制動(dòng)器襯片：GB 5763—2018[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

[5]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).汽車用離合器面片：GB/T 5764—2011[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[6]J S Lee，W J Han，S Y Kim，et al.Shear strength and interface friction characteristics of expandable foam grout[J].Construction and Building Materials，2020（249）：118719.

[7]李濤，蔣復(fù)量，王者.無(wú)水氟化氫泄露事故的魚(yú)刺圖與事故樹(shù)分析[J].山東化工，2019（17）：239-241.

[8]劉玲.基于魚(yú)刺圖-事故樹(shù)的透水事故分析與防治[J].陜西煤炭，2020（3）：85-88.