影响工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果准确度的因素分析

宇文巍

摘 要：本文结合检验工农业机械用摩擦片摩擦性能的工作实践，采用鱼刺图分析方法，系统地分析出影响摩擦性能检验结果准确度的基本因素，并采用事故树分析的方法，全面地分析其基本的影响因素，得出3个最小割集和3个最小径集，最终提出了有针对性的措施。

关键词：摩擦片;摩擦性能;检验结果;鱼刺图;事故树

中图分类号：U463.5文献标识码：A文章编号：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

工农业机械用摩擦片是工农业机械制动系统的关键部件，其质量安全关系到工农业的安全生产，更关系到人的生命安全，甚至会对社会稳定产生一定的影响，所以对工农业机械用摩擦片质量的控制就显得尤为重要[1]。评价某一产品的质量好坏时，通常根据相关标准对产品进行检验。工农业机械用摩擦片根据《工农业机械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）来进行检验，其所检项目如图1所示，其中，摩擦性能是评价工农业机械用摩擦片最重要的指标之一。

1 摩擦性能检验方法

1.1 摩擦性能介绍

工农业机械用摩擦片的摩擦性能是指摩擦片同与之相互接触的物体间产生相对运动或者有相对运动的趋势时在相互接触处产生阻碍运动的现象[2-4]。由图1可以看出，工农业机械用摩擦片的摩擦性能又包括摩擦系数、指定摩擦系数允许偏差和磨损要求率。

1.2 工农业机械用摩擦片的摩擦系数

摩擦系数过高，极易导致制动器抱死现象，致使制动的方向失去控制甚至烧片。摩擦系数过低，容易造成制动距离（制动时间）过长，引发制动失灵现象，不利于安全生产[2]。《工农业机械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）对不同类型的工农业机械用摩擦片在不同温度值时的摩擦系数做出了详细的规定。不同温度值时的摩擦系数按式（1）计算：

[μ=fF]                                         （1）

式中，[μ]为摩擦系數;[f]为摩擦力，N;[F]为加在试片上的法向力。

1.3 工农业机械用摩擦片的指定摩擦系数允许偏差

指定摩擦系数允许偏差反映了工农业机械用摩擦片的摩擦系数在不同温度值时的稳定性。指定摩擦系数允许偏差在某一温度的绝对值越小，说明摩擦系数在该温度时的稳定性越好。如果指定摩擦系数允许偏差在某一温度的绝对值过大，那么在该温度值时会产生制动失衡的现象，极易发生安全生产事故[2-6]。《工农业机械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）对不同类型工农业机械用摩擦片在不同温度值时的指定摩擦系数的允许偏差都做出了详细的规定。

1.4 工农业机械用摩擦片的磨损率

磨损率反映出工农业机械用摩擦片使用寿命的长短，磨损率高，同等条件下使用的摩擦片使用时间相对较短[2-6]。《工农业机械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）对不同类型工农业机械用摩擦片在不同温度值时的磨损率值范围都做出了详细的规定。不同温度值时的磨损率按式（2）计算：

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

式中，[V]为磨损率，cm3/（N·m）;[R]为试片中心与圆盘旋转轴中心的距离（0.15 m）;[n]为试验时试验机圆盘转动的总转数;[A]为试验时试片摩擦面的总面积，cm2;[d1]为试验前所用试片的平均厚度值，cm;[d2]为试验后所用试片的平均厚度值，cm;[fm]为试验时的总摩擦力平均值，N。

2 摩擦性能的检验方法

2.1 检验流程

根据《工农业机械用摩擦片》（GB/T 11834—2011）、《汽车用制动器衬片》（GB 5763—2018）、《汽车用离合器面片》（GB/T 5764—2011）等相关标准的要求，工农业机械用摩擦片的摩擦性能检验流程[3-5]如图2所示。

2.2 检验注意事项

该检验过程所用的仪器设备为定速摩擦试验机和千分尺，其中，定速摩擦试验机要符合《定速式摩擦试验机》（JC/T 1065—2007）的规定，千分尺的分度值应不大于0.01 mm。试片制备时，必须从同一面片制取两个，尺寸为25 mm×25 mm，允许的偏差范围为-0.2～0.0 mm，两个试片的厚度差应控制在0.2 mm以内。每次试验时的摩擦方向应同试片的摩擦方向为同一个方向。

3 影响摩擦性能检验结果准确度的因素

3.1 影响摩擦性能检验结果准确度的鱼刺图分析

鱼刺图分析法是1953年由日本的石川馨提出的，主要强调有效数据的收集和演示，通过质量工具进行质量提升，是一种重要的分析方法。基于“头脑风暴法”，它可以找出各特性的相关因素，根据各自的相互关系，表达得条理清晰、层次分明，把重要的因素通过简单明了的图形表示出来，这有利于发现问题的根源，是一种由现象来分析问题本质的方法[7-8]。

下面从人、机、料、法、环五个方面分析影响摩擦性能检验结果准确度的因素，然后绘制出影响摩擦性能检验结果准确度的鱼刺图，如图3所示。

由图3可知，影响工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果准确度的因素大致分为人的因素、机器的因素、材料因素、检验方法和环境的影响。每个主要因素下面又分出一些具体的基本因素。下面将具体对影响检验结果准确度的主要因素和基本因素进行分析。

3.2 影响摩擦性能检验结果准确度的事故树分析

事故树分析方法又称为故障树分析方法，是一种演绎的分析方法。事故树分析是从一个事故或者故障（顶上事件事）开始，逐层分析事故发生的原因（中间事件），直到找出事故发生的基本原因（基本事件）[7-8]。

本文将工农业机械用摩擦片摩擦性能的检验结果偏差大作为该事故树的顶上事件，按照鱼刺图分析的因素来表示事件及编号，如表1所示。

根据上述的分析结果和安全系統工程原理，将人的因素、机器的因素、环境的因素和管理的因素作为中间事件。事件A1、事件A3和事件A4都是和人的原因有关，归结为人的因素，事件A2为机器的因素，事件A5是环境因素，事件X11、事件X12、事件X14、事件A3、事件A4和事件A5和管理有关，归结为管理因素。现将人的因素编号为M1，机器的因素编号为M2，环境的因素编号为M3，管理的因素编号为M4，根据以上分析结果，编制出工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果偏差过大的事故树，如图4所示。

事故树的最小割集是导致检验结果偏差大（顶上事件）发生的最小基本事件的集合，即是构成了造成顶上事件发生的各种诱因的组合，通过计算得到导致检验结果偏差大发生的最小割集。

导致检验结果偏差大的最小割集的计算公式为：

通过计算，得到3个最小割集，分析出引发检验结果偏差大的最小基本事件的集合。为了避免发生检验结果偏差过大的情况，通过计算顶上事件的最小径集来得出避免顶上事件发生的最小基本事件的集合。

计算最小径集时，首先要画出顶上事件事故树对应的成功树，如图5所示。

通过上述计算所得的3个最小径集，人们可以分析出避免检验结果偏差过大的相关措施。

4 提高摩擦性能检验结果准确度的措施

通过事故树最小割集的计算分析，得出导致工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果偏差的可能性原因有3种;通过最小割集的计算分析，得到避免工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果偏差的措施有3种。从导致检验结果偏差大的因素（最小割集）中可以看出，环境温度和湿度的结构重要度最大。

通过事故树分析，结合检验检测的实际，本文提出了提高工农业机械用摩擦片的摩擦性能检验结果准确度的措施：加强对相关技术人员的培训，提升相关人员的知识水平和业务能力，提高相关人员的综合素质;注重对机器的维护保养，尤其是保证摩擦盘的平面不被磨损，保证表面的光滑程度满足标准要求;加强制度建设和规范化管理。抽样、检验、检测方案的制定等关键环节有规范的依据可寻;注重检验环境的监测。结合检验实际情况，温度是影响工农业机械用摩擦片摩擦性能的重要因素，所以尤其要注重温度控制，保证检验结果的准确性。

5 结语

本文结合检验工农业机械用摩擦片的检验实际，采用鱼刺图分析和事故树分析的方法，对影响工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果准确度的因素进行分析，得出以下结论。

通过鱼刺图从人、机、料、法、环五个方面分析得出，影响工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果准确度的基本因素有18项。通过事故树分析方法，将工农业机械用摩擦片摩擦性能的检验结果偏差大作为事故树的顶上事件，计算得到3个最小割集和3个最小径集，结合检验实际，提出了加强人员训、注重对机器的维护保养、加强制度建设和注重环境监测的措施建议，避免摩擦性能检验结果偏差过大。通过最小割集的结构重要度分析得出，检验环境的温度和湿度是影响检验结果偏差过大的重要因素，结合影响摩擦性能的关键因素得出，在检验过程中，要加强对检验温度的控制。

本文对影响工农业机械用摩擦片摩擦性能检验结果准确度的因素分析仅是通过定性理论分析得出的，未来笔者会通过具体的数据分析得出更加准确的结果，指导检验实践。

参考文献：

[1]熊玉杰.干式离合器摩擦片温度模型研究[D].北京：北京理工大学，2016.

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[3]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.工农业机械用摩擦片：GB/T 11834—2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

[4]国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会.汽车用制动器衬片：GB 5763—2018[S].北京：中国标准出版社，2018.

[5]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.汽车用离合器面片：GB/T 5764—2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

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[7]李涛，蒋复量，王者.无水氟化氢泄露事故的鱼刺图与事故树分析[J].山东化工，2019（17）：239-241.

[8]刘玲.基于鱼刺图-事故树的透水事故分析与防治[J].陕西煤炭，2020（3）：85-88.