淺析方艙質(zhì)量故障與可靠性保證的具體措施

劉尚軍

（西安長(zhǎng)峰機(jī)電研究所，陜西 西安 710065）

1.引言

對(duì)于方艙的使用具有相對(duì)較好的方便性，而且能夠很好地適應(yīng)多種運(yùn)輸方式，因此其作為地面設(shè)備中重要的裝載平臺(tái)，在智慧系統(tǒng)、衛(wèi)星通信和電子對(duì)抗等領(lǐng)域中具有相對(duì)良好的應(yīng)用。而當(dāng)前隨著方艙設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展，其質(zhì)量得到了較大的提升，裝備品種也相對(duì)較多，但其在使用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題，急需采取可靠性保證措施，有效解決其質(zhì)量故障，提高應(yīng)用水平。

2.方艙產(chǎn)品概述

方艙作為一種適用于多種運(yùn)輸形式的掩蔽體，除了艙內(nèi)所裝載的專用設(shè)備以外，一般是由機(jī)械和配電兩大部分構(gòu)成。其中機(jī)械部分包括升降機(jī)構(gòu)、天線升降支架、油機(jī)吊具等艙體及附件；配電部分則包括接地組件、電源配置以及電磁屏蔽等[1]。

3.方艙質(zhì)量故障類型

現(xiàn)階段方艙質(zhì)量故障問(wèn)題是影響其使用質(zhì)量的重要因素，通過(guò)整理我國(guó)某方艙生產(chǎn)廠在2019 年進(jìn)行的售后服務(wù)業(yè)務(wù)，發(fā)現(xiàn)維修檢測(cè)方艙、指揮系統(tǒng)方艙以及雷達(dá)方艙等產(chǎn)品中存在諸多問(wèn)題，涉及質(zhì)量故障產(chǎn)品多達(dá)93 個(gè)。但其中無(wú)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題和致命質(zhì)量故障，具體問(wèn)題匯總可如表1 所示。

表1 方艙質(zhì)量故障匯總表

綜合表中所示方艙質(zhì)量故障，其具體表現(xiàn)可如下所述。

3.1 設(shè)計(jì)質(zhì)量故障

設(shè)計(jì)質(zhì)量決定著方艙產(chǎn)品的固有質(zhì)量。當(dāng)前設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電氣設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)水平有待提升。比如對(duì)方艙可靠性設(shè)計(jì)考慮不周全、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足、選用器材不合理等，致使方艙設(shè)計(jì)存在一定缺陷[2]。另外設(shè)計(jì)人員與用戶溝通不足也是導(dǎo)致設(shè)計(jì)質(zhì)量故障出現(xiàn)的重要因素，造成技術(shù)接口缺乏協(xié)調(diào)性、設(shè)計(jì)與實(shí)際使用相脫節(jié)。例如方艙系吊組件設(shè)計(jì)，注重發(fā)揮吊裝、牽引和空中運(yùn)輸?shù)茸饔?，忽視了地面公路和鐵路運(yùn)輸?shù)墓潭üδ埽胰狈β菪蹖?duì)松緊度的調(diào)節(jié)，從而造成方艙在運(yùn)輸使用過(guò)程中，存在較大的故障和問(wèn)題。

3.2 出廠質(zhì)量故障

方艙的生產(chǎn)對(duì)質(zhì)量具有較大的影響，如果生產(chǎn)者的責(zé)任心不強(qiáng)，采用違規(guī)操作方法，未按照設(shè)計(jì)圖紙要求等開展生產(chǎn)施工等。比如在出廠前開展電氣設(shè)備布線作業(yè)時(shí)，出現(xiàn)導(dǎo)線損壞，并與線槽發(fā)生直接接觸，就會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象、引發(fā)跳閘。再比如存在工具箱密封條脫膠情況，發(fā)生漏雨漏水、電氣設(shè)備安裝、調(diào)試不到位等現(xiàn)象。雖然在一定程度上，方艙出廠安裝改進(jìn)了工藝手段，但實(shí)際質(zhì)量水平?jīng)]有得到提升[3]。

3.3 器材質(zhì)量故障

器材故障問(wèn)題包括日光燈閃爍、不亮、箱門鎖出現(xiàn)失靈、電源開關(guān)和斷路器連接不良等。其中日光燈質(zhì)量故障一般是由于電子鎮(zhèn)流器不穩(wěn)定而導(dǎo)致的，當(dāng)方艙使用油機(jī)進(jìn)行供電時(shí)，出現(xiàn)電壓不穩(wěn)或者電壓峰值瞬間升高，就會(huì)損壞電子鎮(zhèn)流器[4]。同時(shí)方艙的照明時(shí)間較長(zhǎng)，燈源所發(fā)出的熱量很難散發(fā)到燈罩的外側(cè)，可能會(huì)對(duì)日光燈的使用壽命產(chǎn)生影響。另外箱門鎖通常是用于手機(jī)柜以及配電箱門的抽屜部位，當(dāng)期出現(xiàn)失靈狀況時(shí)，就會(huì)因間隙較大而出現(xiàn)振動(dòng)。同時(shí)由于方艙在運(yùn)輸過(guò)程中，不可避免地會(huì)發(fā)生振動(dòng)以及頻繁使用等情況，就會(huì)導(dǎo)致箱門鎖內(nèi)部零件損壞，引發(fā)質(zhì)量故障。

3.4 維護(hù)、使用不當(dāng)質(zhì)量故障

方艙質(zhì)量故障還包括使用和維護(hù)不當(dāng)?shù)?，但其故障發(fā)生頻次所占比重較小，部分問(wèn)題是因用戶操作不當(dāng)而導(dǎo)致的，也有部分質(zhì)量故障是因生產(chǎn)單位對(duì)說(shuō)明書的編制不全面、要領(lǐng)指導(dǎo)不正確而導(dǎo)致的。例如對(duì)方艙升降機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)桿裝入到升降器方孔內(nèi)，這一維護(hù)操作要求的技術(shù)性較強(qiáng)，而且不能出現(xiàn)順序錯(cuò)誤，為保障使用質(zhì)量的良好，則應(yīng)當(dāng)描述為：將連動(dòng)桿進(jìn)行抬平，方便其兩端的方頭可有序插入到升降器方孔內(nèi)，并對(duì)限位裝置進(jìn)行鎖緊。同時(shí)部分方艙在使用和維護(hù)中，缺少必要的指示標(biāo)識(shí)，增加用戶的使用和維護(hù)難度。

4.方艙質(zhì)量可靠性保障具體措施

4.1 明確最佳可靠性方案

基于可靠性工程理論，為有效降低方艙的質(zhì)量故障率，應(yīng)當(dāng)在前期進(jìn)行良好的準(zhǔn)備工作，明確最佳可靠性方案，從而為提高方艙質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要確定方艙的戰(zhàn)技性能指標(biāo)以及可靠性指標(biāo)，再開展綜合性分析，從而對(duì)方艙設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化、注重技術(shù)成熟性和環(huán)境適應(yīng)性，最大限度地滿足可靠性要求。然后對(duì)方艙的結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，按照維修性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)進(jìn)行方案編制。在初步方案形成后，應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)審并編制科學(xué)的論證報(bào)告，要包含滿足可靠性指標(biāo)的優(yōu)化處理方案、對(duì)可靠性產(chǎn)生影響風(fēng)險(xiǎn)的處理方案。比如針對(duì)方艙的質(zhì)量故障可采取的具體可靠性保證措施有以下幾點(diǎn)：對(duì)于設(shè)計(jì)質(zhì)量故障中存在的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)工作開展前，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行專業(yè)技術(shù)提高和更新，積極開展交流活動(dòng)，促使設(shè)計(jì)人員之間相互學(xué)習(xí)、相互分享，減少出現(xiàn)設(shè)計(jì)疏漏，避免出現(xiàn)質(zhì)量隱患，增強(qiáng)其可靠性。并且設(shè)計(jì)人員要與用戶加強(qiáng)溝通聯(lián)系，積極協(xié)調(diào)技術(shù)接口，盡可能滿足用戶實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化設(shè)計(jì)。最后則是要強(qiáng)化設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審和評(píng)定，促使其具有全面性和完善性，盡可能地減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)。

針對(duì)出廠質(zhì)量故障的靠性保證措施是增強(qiáng)生產(chǎn)人員的責(zé)任心，加強(qiáng)各部門之間的協(xié)調(diào)配合、完善各項(xiàng)規(guī)章制度等。具體措施是在方案中確定產(chǎn)品入庫(kù)出廠前的清點(diǎn)、包裝以及產(chǎn)品交付檢測(cè)等，確保出廠質(zhì)量符合我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及用戶要求。制定嚴(yán)格的出廠質(zhì)量安裝、調(diào)試操作規(guī)范，按照?qǐng)D紙工藝和正確的檢查方法，對(duì)待出廠方艙產(chǎn)品進(jìn)行全面質(zhì)量檢查，避免在后續(xù)使用中出現(xiàn)質(zhì)量故障。

對(duì)于器材質(zhì)量故障采取可靠性保證措施有組織技術(shù)部門以及質(zhì)量檢驗(yàn)部門對(duì)常用器材和重要器材等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)可采用第三方質(zhì)量體系審核的方法，保障器材質(zhì)量的可靠性，要求采購(gòu)部門嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對(duì)外購(gòu)器材和代用器材進(jìn)行復(fù)檢，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)反饋和解決，避免在后續(xù)使用中出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量故障。

為確保方艙產(chǎn)品的正常使用和維護(hù)，應(yīng)當(dāng)合理編制說(shuō)明書，對(duì)UPS 電源安裝、升降機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)桿裝入到升降器方孔等做出合理的操作指導(dǎo)，如圖1 所示，通過(guò)繪制方艙自動(dòng)系統(tǒng)控制流程圖，可以為相關(guān)使用和維護(hù)工作提供參考。對(duì)UPS 電源的可靠性保證，需基于維修性角度采用導(dǎo)軌、滑板式安裝設(shè)計(jì)，將其布置在機(jī)柜或者是其他設(shè)備底層，避免出現(xiàn)質(zhì)量故障，減少用戶使用或者維護(hù)不當(dāng)而引發(fā)的問(wèn)題。

圖1 方艙自動(dòng)升降系統(tǒng)控制流程圖

4.2 采用可靠性定量設(shè)計(jì)方法

保障方艙產(chǎn)品的可靠性，需采用定量設(shè)計(jì)方法，以滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)。根據(jù)機(jī)械零部件的可靠性設(shè)計(jì)原理，為確保方艙設(shè)計(jì)符合客觀實(shí)際，應(yīng)當(dāng)注重應(yīng)力和強(qiáng)度處理，通過(guò)提高極限強(qiáng)度大于所受應(yīng)力發(fā)生的概率，保證方艙零部件的可靠性和穩(wěn)定性，其可依據(jù)公式如下：R=P{r ≥s}≥[R]

其中R 為可靠度、P{r ≥s}代表強(qiáng)度為r 大于或者等于應(yīng)力s 的概率，[R]則是許用可靠度。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，相關(guān)人員需要對(duì)方艙的零部件應(yīng)力均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算，明確零件結(jié)構(gòu)、最佳工作狀態(tài)以及功能關(guān)系等，以便于發(fā)現(xiàn)零部件所受應(yīng)力和分布關(guān)系。然后計(jì)算方艙材料的強(qiáng)度均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，其是按照材料的特性、零件工作條件、破壞形式等，確定材料強(qiáng)度的分布參數(shù)。再求出零部件結(jié)構(gòu)尺寸均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差。從而能夠計(jì)算最終可靠度，其公式如下：

其中ur及σr為材料極限強(qiáng)度的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差、us及σs為零部件應(yīng)力的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。由此可計(jì)算出可靠性系數(shù)Z，進(jìn)而計(jì)算可靠度，其公式為：

而方艙系統(tǒng)的可靠度則是各零部件的可靠度之連乘積，因此將安全系數(shù)與可靠度、應(yīng)力、強(qiáng)度等分布參數(shù)進(jìn)行聯(lián)系，可以有效確定取值，進(jìn)而為可靠性設(shè)計(jì)提供參考。

4.3 針對(duì)環(huán)境采用可靠性保證措施

首先對(duì)配電系統(tǒng)選擇具有耐高低溫性能的元件器材，能夠承受我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)環(huán)境和溫度環(huán)境等，并確保電纜電線采用固定裝置進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)電力接觸可靠性；其次，對(duì)于艙體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)備，應(yīng)當(dāng)在孔口間采用耐高低溫性能較好地填充化合物進(jìn)行密封，對(duì)門窗等應(yīng)用抗老化效果強(qiáng)的專用密封條。同時(shí)由于方艙本身具有一定的抗沖擊和抗震動(dòng)能力，但為確保內(nèi)部設(shè)備零部件的可靠性和安全性，仍需安裝多方位減震裝置，進(jìn)一步提高抗震性能；再次，方艙的使用通常是處于比較惡劣的環(huán)境中，因此在可靠性防護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需對(duì)配電箱等采用整體性的密封措施，并設(shè)計(jì)三相電電路，避免出現(xiàn)缺相和斷相等情況；最后要對(duì)所有的緊固件進(jìn)行防銹，可選用不銹鋼等材質(zhì)，充分保證方艙系統(tǒng)的可靠性。

5.結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前隨著方艙產(chǎn)品在多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，促使其數(shù)量和類型不斷增多，雖然其技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，很少發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，但其仍存在一些故障隱患。為加強(qiáng)其防護(hù)性能，則要對(duì)其采取可靠性保證措施，從設(shè)計(jì)方面入手，通過(guò)制定最佳可靠性方案、采用定量設(shè)計(jì)方案和針對(duì)環(huán)境采取可靠防護(hù)措施，以最大限度地提高方艙使用安全性，充分滿足國(guó)防建設(shè)以及戰(zhàn)備的需求。