汽車可靠性試驗及綜合評定方法研究

李憲民

(長安大學 汽車學院,陜西 西安 710064)

0 引 言

可靠性是近二三十年發展起來的一門新興學科,從二十世紀六十年代起,一些數學家及工程技術人員便開始用概率論和數理統計方法對產品的可靠性進行了大量研究.八十年代中國汽車工業公司董事會也提出了“提高汽車產品質量,主攻汽車可靠性的工作方針”,隨后又頒布了汽車可靠性考核評定辦法,這不但用在新產品質量評定,也用在大修質量檢驗上,但是該項工作的推進進展緩慢,也沒有引起足夠重視.

近些年來,隨著汽車的普及,汽車技術的發展,結構的復雜以及人們需求水平的提高，人們對汽車的可靠性也提出了越來越高的要求[1].特別是2013年10月1日,汽車三包法的實施,人們更關注汽車產品的質量,今后汽車產品競爭的焦點就是可靠性,也只有那些高可靠性的汽車,才能在今后的競爭中幸存下來[2].為此,以SX4255NR38.4T汽車為研究對象,對其進行50 000km可靠性試驗,記錄其發生的故障和對應的相對里程,通過故障分析,進行可靠性綜合評定,以此找出零部件失效原因及汽車設計薄弱環節,為汽車方案的改進提供依據,從而使汽車可靠性水平得以提高.

1 可靠性評價指標

汽車可靠性的評定指標主要有[3]:平均故障間隔里程、平均首次故障里程.平均維修時間和平均有效度等,其故障里程及維修時間均按指數分布規律進行,試驗為定時截尾[4].

1.1 平均故障間隔里程

平均故障間隔里程是指可維修產品在兩次相鄰故障間的平均工作時間.計算時假設汽車發生故障,經過修復后,系統完全恢復原來狀況,相當于不可維修系統中又一個新的樣品開始工作,這樣就可以按不可維修系統的計算方法求其評價指標[5],根據需要不同,可以按各類故障分別計算出其故障間隔里程對于整個系統進行綜合評價,計算中采用當量故障數的計算方法,即將各類故障都折算為一般故障,其計算公式為

其中n為子樣數；tj為第j輛車的行駛里程(km)；rj為第j輛車的當量故障數.

1.2 平均首次故障里程

平均首次故障里程,是指出現故障前的平均故障里程(時間),也就是由開始工作到發生故障的連續正常工作的平均工作里程或時間.

t=tm/r.

ti為第i次當量首次故障里程;rj為第j次的當量故障數

當定時截尾試驗時,平均首次故障里程點估計值:MTTFF=T/R.

其區間估計置信下限按下式計算:(MTTFF)L=2T/x2(2R+2α)

1.3 平均維修時間

維修時間包括故障維修時間和預防維修時間[7],前者又包括人為故障維修時間,各種平均維修時間計算方法相同.可按下式計算:

1956年 2 月，蘇聯共產黨召開了第二十次代表大會。在蘇共二十大全部議程結束后舉行的秘密會議上，蘇共中央第一書記赫魯曉夫作了題為 《關于個人崇拜及其后果》的報告，大反斯大林，后來人們把這個報告稱為《秘密報告》。

其中MTTR為平均維修時間(h);n為試驗車輛數；kj為第j輛車的故障數(本試驗只計維修故障數)；τi為第i個故障維修時間(h).

1.4 平均有效度

有效度是可維修系統廣義可靠性的綜合評價指標;表示有效度的指標很多,這里采用時間有效度,其定義為A=可工作時間/可工作時間+不能工作時間=T/T+T′.

τj=τ1+τ2+τ3,

τ1為故障維修時間;τ2為預防維修時間;τ3為人為故障維修時間.

2 可靠性試驗

2.1 磨合行駛

(1) 磨合行駛里程3 000km;(2) 汽車載荷和車速限制,按GB/T12534—1990汽車道路試驗方法通則和使用說明書規定執行,詳見表1.

(3) 磨合行駛期間技術要求.

磨合行駛期間技術要求按GB/T12678—1990汽車道路試驗方法通則的規定執行:①行駛至1 500km、3 000km時,更換發動機潤滑油,并清洗或更換機油濾清器.

②行駛至1 500km和3 000km時,更換變速器、驅動橋主減速器的潤滑油.

表1 汽車可靠性行駛要求

③行駛至1 000km時,調整怠速.

2.2 可靠性行駛

(1) 試驗車輛每日行駛250～300km,其中包括強化道路(壞路)70～85km,按定期檢查卡所規定的項目進行檢查,不正常者記為故障,故障里程為當時里程表讀數減去初始里程再乘以里程表校正系數.

(2) 試驗期間嚴格按使用說明書規定的操作方法進行駕駛,不能脫擋滑行,在保證安全的情況下,盡量以較高車速行駛.

(3) 試驗期間,嚴格按使用說明書規定的里程及項目進行定期保養維修.每行駛5 000km進行一次保養,除此之外未進行任何自行維修保養.

(4) 行駛中發現的故障,除作詳細記錄外,原則上即進行排除.且要求所更換配件為原配套廠產品.

(5) 試驗道路按前述比例分配,每進行1 000km循環一次,每個循環壞路行駛里程均超過280km.

(6) 故障判斷,試驗車輛發生故障與否,憑責任駕駛員和試驗員的感官判斷,在感官判別不定的情況下,可使用一般器具作進一步判別,或由試驗負責人召集小型故障診斷會來確診.

(7) 試驗記錄,每天行駛都嚴格填寫“行車記錄卡”,每發現一個故障,填寫一張“故障維修記錄卡”(原始記錄資料略).

3 試驗結果與討論

3.1 汽車故障分類

汽車故障定義、分類標準按《汽車可靠性考核評定暫定辦法》進行分類,分類結果見表2,為便于掌握故障分類標準,進行可靠性試驗前,先訂出典型故障實例500例.(本文略).

表2 故障分類表

3.2 故障統計結果

3.2.1 試驗結果 通過可靠性試驗,其故障統計結果見表3.

3.2.2 各總成對整車可靠性的影響 通過可靠性試驗,各總成對可靠性影響的主次如圖1所示.

3.2.3 汽車各總成故障模式 SX4255NR38.4T汽車各總成故障模式見表4.

3.2.4 故障分析 (1) 發動機當量故障數為32.5占整車故障的17.5%;

(2) 地盤的當量故障數為166.5,占整車故障的89%,其中,承載系數影響較大,當量故障頻率為46.3%,主要故障模式為支架折斷;

(3) 車身當量故障數為167.9,占整車故障的90.2%,主要模式為開裂、開焊,如圖2所示;

(4) 電器儀表的當量故障數為186,5,占整車故障的100%,其中,小件設備影響較大.

表3 總成故障統計表(SX4255NR38.4T)

表4 SX4255NR38.4T汽車故障模式統計

圖1 總成故障主次圖 圖2 SX4255NR38.4T型汽車故障模式主次圖

4 可靠性綜合評定

4.1 單項指標

4.1.1 平均首次故障里程MTTFF 根據表3統計試驗結果計算得出汽車平均首次故障里程見表5.

4.1.2 平均故障間隔里程 根據表3統計試驗結果經計算得出平均故障的間隔里程見表6.

4.1.3 平均故障維修時間及有效度 根據表3統計試驗結果經計算得出汽車平均故障維修時間為118.15h,汽車平均有效度A為92%.

4.2 綜合評定分值Q

根據《汽車可靠性考核評定暫定辦法》的規定,可靠性綜合評定分值Q可按式(1)計算[8]:

表6平均故障間隔里程的計算結果km

故障類別點估計值置信度90%時的置信下限 致命故障—— 嚴重故障8 333.37 832 一般故障1 6671 566.4 輕微故障1 5621 468.5 當量故障885.5832

其中Q為可靠性評定值；ri為第i類故障累計次數；toi為第i類故障首次故障里程(km);t為試驗終止里程(km);εi為各類故障危害度系數,采用本上式計算時,各類故障危害度系數取值如下:

ε1=1 000(致命故障);ε2=50(嚴重故障);ε3=5(一般故障);ε4=2(輕微故障);A為 有效度;k為試驗類型修正系數,50 000km可靠性試驗時,取k=5.0.

代入可靠性單項評價指標值,可得汽車的綜合評定分值為

根據汽車可靠性考核評定暫定辦法的規定,SX6770GEN汽車的可靠性屬于優秀.

5 結 論

(1) SX4255NR38.4T汽車的可靠性指標:其有效度為92%,可靠性質量評分為90分,屬于優秀;

(2) SX4255NR38.4T汽車的支架為整車的薄弱環節,兩輛試驗車的12次嚴重故障中懸掛系統的故障為9次,占75%,按當量故障數計算站56.6%,由此可見,改進支架的質量是提高可靠性的關鍵;

(3) SX4255NR38.4T汽車的外購件如支架及電氣儀表等的損壞次數占整車故障數的25%.因此應加強外購件的進廠檢驗.

參考文獻：

[1] 譚志海,袁京,劉博.生態足跡分析方法在西安市客運交通中的應用[J].西安工程大學學報,2011,25(1):42-46.

[2] 崔云翔. 汽車柴油發動機可靠性試驗的重要性和必要性[J].企業科技與發展,2011(18):41-43.

[3] 田立新,劉家滿.柴油機可靠性試驗研究概述[J].汽車工業研究,2013(2):50-53.

[4] 趙坤.中型載重汽車可靠性與維修性指標評定[J].交通科技與經濟,2002,2(1):21-25.

[5] 張志華.可靠性理論及工程應用[M].北京:科學出版社,2012:58-69.

[6] 王霄鋒.汽車可靠性工程基礎[M].北京:清華大學出版社,2007:67-69.

[7] 張金柱.汽車維修工程[M].北京:機械工業出版社,2010:36-39.

[8] 王耀斌,宋年秀.汽車維修工程[M].北京:北京理工大學出版社,2007:59-61.

[9] 中華人民共和國工業和信息化部.JB/T 11224—2011《三輪汽車可靠性考核評定方法》[S].北京:機械工業出版社,2012:6-9.