汽车可靠性试验及综合评定方法研究

李宪民

(长安大学 汽车学院,陕西 西安 710064)

0 引 言

可靠性是近二三十年发展起来的一门新兴学科,从二十世纪六十年代起,一些数学家及工程技术人员便开始用概率论和数理统计方法对产品的可靠性进行了大量研究.八十年代中国汽车工业公司董事会也提出了“提高汽车产品质量,主攻汽车可靠性的工作方针”,随后又颁布了汽车可靠性考核评定办法,这不但用在新产品质量评定,也用在大修质量检验上,但是该项工作的推进进展缓慢,也没有引起足够重视.

近些年来,随着汽车的普及,汽车技术的发展,结构的复杂以及人们需求水平的提高，人们对汽车的可靠性也提出了越来越高的要求[1].特别是2013年10月1日,汽车三包法的实施,人们更关注汽车产品的质量,今后汽车产品竞争的焦点就是可靠性,也只有那些高可靠性的汽车,才能在今后的竞争中幸存下来[2].为此,以SX4255NR38.4T汽车为研究对象,对其进行50 000km可靠性试验,记录其发生的故障和对应的相对里程,通过故障分析,进行可靠性综合评定,以此找出零部件失效原因及汽车设计薄弱环节,为汽车方案的改进提供依据,从而使汽车可靠性水平得以提高.

1 可靠性评价指标

汽车可靠性的评定指标主要有[3]:平均故障间隔里程、平均首次故障里程.平均维修时间和平均有效度等,其故障里程及维修时间均按指数分布规律进行,试验为定时截尾[4].

1.1 平均故障间隔里程

平均故障间隔里程是指可维修产品在两次相邻故障间的平均工作时间.计算时假设汽车发生故障,经过修复后,系统完全恢复原来状况,相当于不可维修系统中又一个新的样品开始工作,这样就可以按不可维修系统的计算方法求其评价指标[5],根据需要不同,可以按各类故障分别计算出其故障间隔里程对于整个系统进行综合评价,计算中采用当量故障数的计算方法,即将各类故障都折算为一般故障,其计算公式为

其中n为子样数；tj为第j辆车的行驶里程(km)；rj为第j辆车的当量故障数.

1.2 平均首次故障里程

平均首次故障里程,是指出现故障前的平均故障里程(时间),也就是由开始工作到发生故障的连续正常工作的平均工作里程或时间.

t=tm/r.

ti为第i次当量首次故障里程;rj为第j次的当量故障数

当定时截尾试验时,平均首次故障里程点估计值:MTTFF=T/R.

其区间估计置信下限按下式计算:(MTTFF)L=2T/x2(2R+2α)

1.3 平均维修时间

维修时间包括故障维修时间和预防维修时间[7],前者又包括人为故障维修时间,各种平均维修时间计算方法相同.可按下式计算:

1956年 2 月，苏联共产党召开了第二十次代表大会。在苏共二十大全部议程结束后举行的秘密会议上，苏共中央第一书记赫鲁晓夫作了题为 《关于个人崇拜及其后果》的报告，大反斯大林，后来人们把这个报告称为《秘密报告》。

其中MTTR为平均维修时间(h);n为试验车辆数；kj为第j辆车的故障数(本试验只计维修故障数)；τi为第i个故障维修时间(h).

1.4 平均有效度

有效度是可维修系统广义可靠性的综合评价指标;表示有效度的指标很多,这里采用时间有效度,其定义为A=可工作时间/可工作时间+不能工作时间=T/T+T′.

τj=τ1+τ2+τ3,

τ1为故障维修时间;τ2为预防维修时间;τ3为人为故障维修时间.

2 可靠性试验

2.1 磨合行驶

(1) 磨合行驶里程3 000km;(2) 汽车载荷和车速限制,按GB/T12534—1990汽车道路试验方法通则和使用说明书规定执行,详见表1.

(3) 磨合行驶期间技术要求.

磨合行驶期间技术要求按GB/T12678—1990汽车道路试验方法通则的规定执行:①行驶至1 500km、3 000km时,更换发动机润滑油,并清洗或更换机油滤清器.

②行驶至1 500km和3 000km时,更换变速器、驱动桥主减速器的润滑油.

表1 汽车可靠性行驶要求

③行驶至1 000km时,调整怠速.

2.2 可靠性行驶

(1) 试验车辆每日行驶250～300km,其中包括强化道路(坏路)70～85km,按定期检查卡所规定的项目进行检查,不正常者记为故障,故障里程为当时里程表读数减去初始里程再乘以里程表校正系数.

(2) 试验期间严格按使用说明书规定的操作方法进行驾驶,不能脱挡滑行,在保证安全的情况下,尽量以较高车速行驶.

(3) 试验期间,严格按使用说明书规定的里程及项目进行定期保养维修.每行驶5 000km进行一次保养,除此之外未进行任何自行维修保养.

(4) 行驶中发现的故障,除作详细记录外,原则上即进行排除.且要求所更换配件为原配套厂产品.

(5) 试验道路按前述比例分配,每进行1 000km循环一次,每个循环坏路行驶里程均超过280km.

(6) 故障判断,试验车辆发生故障与否,凭责任驾驶员和试验员的感官判断,在感官判别不定的情况下,可使用一般器具作进一步判别,或由试验负责人召集小型故障诊断会来确诊.

(7) 试验记录,每天行驶都严格填写“行车记录卡”,每发现一个故障,填写一张“故障维修记录卡”(原始记录资料略).

3 试验结果与讨论

3.1 汽车故障分类

汽车故障定义、分类标准按《汽车可靠性考核评定暂定办法》进行分类,分类结果见表2,为便于掌握故障分类标准,进行可靠性试验前,先订出典型故障实例500例.(本文略).

表2 故障分类表

3.2 故障统计结果

3.2.1 试验结果 通过可靠性试验,其故障统计结果见表3.

3.2.2 各总成对整车可靠性的影响 通过可靠性试验,各总成对可靠性影响的主次如图1所示.

3.2.3 汽车各总成故障模式 SX4255NR38.4T汽车各总成故障模式见表4.

3.2.4 故障分析 (1) 发动机当量故障数为32.5占整车故障的17.5%;

(2) 地盘的当量故障数为166.5,占整车故障的89%,其中,承载系数影响较大,当量故障频率为46.3%,主要故障模式为支架折断;

(3) 车身当量故障数为167.9,占整车故障的90.2%,主要模式为开裂、开焊,如图2所示;

(4) 电器仪表的当量故障数为186,5,占整车故障的100%,其中,小件设备影响较大.

表3 总成故障统计表(SX4255NR38.4T)

表4 SX4255NR38.4T汽车故障模式统计

图1 总成故障主次图 图2 SX4255NR38.4T型汽车故障模式主次图

4 可靠性综合评定

4.1 单项指标

4.1.1 平均首次故障里程MTTFF 根据表3统计试验结果计算得出汽车平均首次故障里程见表5.

4.1.2 平均故障间隔里程 根据表3统计试验结果经计算得出平均故障的间隔里程见表6.

4.1.3 平均故障维修时间及有效度 根据表3统计试验结果经计算得出汽车平均故障维修时间为118.15h,汽车平均有效度A为92%.

4.2 综合评定分值Q

根据《汽车可靠性考核评定暂定办法》的规定,可靠性综合评定分值Q可按式(1)计算[8]:

表6平均故障间隔里程的计算结果km

故障类别点估计值置信度90%时的置信下限 致命故障—— 严重故障8 333.37 832 一般故障1 6671 566.4 轻微故障1 5621 468.5 当量故障885.5832

其中Q为可靠性评定值；ri为第i类故障累计次数；toi为第i类故障首次故障里程(km);t为试验终止里程(km);εi为各类故障危害度系数,采用本上式计算时,各类故障危害度系数取值如下:

ε1=1 000(致命故障);ε2=50(严重故障);ε3=5(一般故障);ε4=2(轻微故障);A为 有效度;k为试验类型修正系数,50 000km可靠性试验时,取k=5.0.

代入可靠性单项评价指标值,可得汽车的综合评定分值为

根据汽车可靠性考核评定暂定办法的规定,SX6770GEN汽车的可靠性属于优秀.

5 结 论

(1) SX4255NR38.4T汽车的可靠性指标:其有效度为92%,可靠性质量评分为90分,属于优秀;

(2) SX4255NR38.4T汽车的支架为整车的薄弱环节,两辆试验车的12次严重故障中悬挂系统的故障为9次,占75%,按当量故障数计算站56.6%,由此可见,改进支架的质量是提高可靠性的关键;

(3) SX4255NR38.4T汽车的外购件如支架及电气仪表等的损坏次数占整车故障数的25%.因此应加强外购件的进厂检验.

参考文献：

[1] 谭志海,袁京,刘博.生态足迹分析方法在西安市客运交通中的应用[J].西安工程大学学报,2011,25(1):42-46.

[2] 崔云翔. 汽车柴油发动机可靠性试验的重要性和必要性[J].企业科技与发展,2011(18):41-43.

[3] 田立新,刘家满.柴油机可靠性试验研究概述[J].汽车工业研究,2013(2):50-53.

[4] 赵坤.中型载重汽车可靠性与维修性指标评定[J].交通科技与经济,2002,2(1):21-25.

[5] 张志华.可靠性理论及工程应用[M].北京:科学出版社,2012:58-69.

[6] 王霄锋.汽车可靠性工程基础[M].北京:清华大学出版社,2007:67-69.

[7] 张金柱.汽车维修工程[M].北京:机械工业出版社,2010:36-39.

[8] 王耀斌,宋年秀.汽车维修工程[M].北京:北京理工大学出版社,2007:59-61.

[9] 中华人民共和国工业和信息化部.JB/T 11224—2011《三轮汽车可靠性考核评定方法》[S].北京:机械工业出版社,2012:6-9.