坦克装甲车辆液压系统的可靠性设计

一、简介

随着液压技术在坦克装甲车辆上的不断广泛应用，液压系统的可靠性问题日显突出和重要。液压系统一旦出现故障，对某些装甲工程车辆是致命的，直接导致其失去工作能力，不能执行任务，对一些具有液压助力系统的坦克、装甲车辆同样有很大的影响，如操纵不助力、偏驶等，会直接影响其机动性能的发挥。因此，对已有坦克装甲车辆液压系统进行有效的可靠性评估是很有必要的。通过各种途径收集了6种坦克装甲车辆车型的302例故障数据，得出了其液压系统故障的特点。

（1）故障发生没有明确的时间点，其液压系统工作与车辆发动机摩托小时没有直接的联系，因此无法得到其系统平均无故障间隔时间（MTBF）具体数值。

（2）统计的结果反映不出油液污染对系统的影响，原因在于分队没有油液污染度的检测仪器，只能采集油液样本送往团以上单位进行油液分析，历时较长且分队维修人员对油液污染度不够重视，导致统计无法反映油液污染对系统的影响。

（3）由元件密封圈老化，管接头松动、断裂、脱落以及螺纹拉伤等原因引起的漏油占到了所有故障的64.90%，说明泄漏是系统主要的故障模式。

（4）执行元件（液压缸、发动机）的动作不正常或不能动作所占比重较大，这些是执行任务时最不愿看到的，将成为进行某型装甲突击车故障树分析（FTA）的重点。

（5）统计发现某些故障由于操作人员的误操作导致，因此操作人员可靠性对系统工作可靠性影响很大。

前面得到了坦克装甲车辆液压系统故障的特点，下面以某型装甲突击车为例，从实际与实用角度出发，进行其液压系统可靠性评估。

二、装甲突击车液压系统故障统计及分析

1.液压系统简介

全车液压系统主要包括3部分：风扇液压系统、控制系液压系统和悬挂系液压系统。主要完成动力舱冷却风扇的驱动控制、各水上滑板和百叶窗的驱动控制以及油气悬挂的驱动控制。

2.液压系统故障统计及分析

统计调查了装备此型装甲突击车单位2个，车辆52台，得到故障案例83例。对故障案例进行了统计、归纳与分析，如图1和表1所示。

图1　某型装甲突击车液压系统故障分布

表1　某型装甲突击车液压系统故障统计

从表1中可以看出全系统管接头发生故障37次，故障频率最高，悬挂系的蓄压器发生故障15次，故障频率次之，液压控制系元件压力表发生故障10次，故障频率第三。从图1可以看出，装甲突击车液压系统各故障模式的比重，显然漏油故障（此处包括前三项）是全系统的最主要故障模式，占到了55.42%，爆裂故障模式次之，占到了26.51%，其次是漏气和打不开故障模式。

通过图表和上面的分析，可以容易得到液压系统易发故障的元件：油管及管接头、蓄压气、阀类元件。这些元件在维护和保养时要有所侧重。

3.故障模式影响分析及危害度分析

故障模式影响及危害度分析（FMECA）分为两步，即故障模式影响分析（FMEA）和危害度分析（CA），把两部分统一分析。FMEA是指对系统各个组成元件的故障模式及其影响进行分析，并提出可能的解决方法。CA是按每一故障模式的严酷度类别、故障模式的发生概率等级以及故障发现和查明难易度等级所产生的影响对其进行分类，以便全面地评价各种可能的故障模式的影响。因此，危害度包括3个方面内容：①故障发生概率等级F1；②故障严酷度F2；③故障发现和查明的难易程度F3。表2给出了F1、F2、F3的推荐值。

表2　F1、F2、F3的推荐值

选取该液压系统中的分系统油气悬挂系进行FMECA，如表3所示。对全系统每一元件每一故障模式进行危害度分析后，可以得到：

（1）前文提及的漏油故障虽然发生频率很高，但是其对全系统的危害不大，易发现且易于排除。

（2）阀类元件发生失灵、打不开等故障的频率不高，但其对系统的危害度远远超过元件漏油产生的危害度。如温控阀的感应失灵导致风扇分系统不工作；蓄压器闭锁阀打不开直接导致不能减震，油气悬挂系失灵；首下滑板电磁阀打不开致使首下滑板打不开严重故障。同时，由于阀类元件的特点，故障难于定位和排除。

表3　系统元件FMECA表（部分）

三、故障树分析及故障定位分析

此型装甲突击车液压系统复杂，液压元件均为高精密元件，且部（分）队故障诊断与排查设备简陋，一些高技术含量的故障诊断设备（如超声波流量计）很少装备，因此采取故障树分析（FTA）方法分析故障，以及以故障树为依据进行故障快速定位既易于掌握且实用。

故障树分析方法是已被公认的可靠性、安全性分析的重要工具之一，它提供了一种自上而下、由简到繁、逐层演绎的系统的故障分析，适用于分析复杂系统。它用图形的方法有层次的逐级描述系统在失效的进程中，各种中间事件的相互关系，从而直观的描述系统是通过什么途径而发生失效的，最终得到发生故障的底事件。顶事件是系统最不愿意出现的故障，如图2所示以悬挂失效为顶事件进行故障树分析，图中圆圈表示的是所有的底事件。

图2　悬挂失效故障树图

通过FMECA和FTA，只是确定了故障对系统的影响以及产生故障的各种可能原因，并不能确定故障定位。在进行故障定位时，应根据故障树分析图确定的所有底事件，并遵循先易后难、先机械电气后液压以及流体流向原则确定排查顺序，如图3-18所示，利用这种方法可以在最短的时间内排除故障，并且利于维修人员掌握，简易实用。

图3　悬挂失效故障排查定位图