電動(dòng)真空泵短里程故障問(wèn)題解決思路

李航　王歡歡　史路浩　徐梅梅　辛慶鋒　吳海軍

摘 要：某車型在市場(chǎng)出現(xiàn)了電動(dòng)真空泵短里程故障，故障現(xiàn)象為車輛運(yùn)行過(guò)程中，司機(jī)感覺(jué)制動(dòng)踏板無(wú)法踩下，檢查發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)絲盒中控制電動(dòng)真空泵線路的保險(xiǎn)絲熔斷，檢測(cè)結(jié)果顯示電動(dòng)真空泵內(nèi)部故障導(dǎo)致其電機(jī)堵轉(zhuǎn)，電流瞬間上升至保險(xiǎn)絲熔斷閾值。本文以該故障發(fā)生的機(jī)理為研究對(duì)象，對(duì)各故障模式進(jìn)行分析、驗(yàn)證，并分析出故障的具體原因，通過(guò)相應(yīng)優(yōu)化，對(duì)該故障進(jìn)行了改善，有效降低了該故障引起的市場(chǎng)抱怨。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)真空泵 短里程故障 調(diào)查研究

Solution to Short Mileage Fault of Electric Vacuum Pump

Li Hang Wang Huanhuan Shi Luhao Xu Meimei Xing Qingfeng Wu Haijun

Abstract：The short mileage fault of an electric vacuum pump occurred in the market of a vehicle in the city. The fault phenomenon was that the driver felt that the brake pedal could not be pressed during the operation of the vehicle. It was found that the fuse controlling the electric vacuum pump circuit in the fuse box was blown. The test results showed that the internal fault of the electric vacuum pump caused the motor to block， and the current instantly rose to the fuse fusing threshold. Taking the mechanism of the fault as the research object， this paper analyzes and verifies each fault mode， analyzes the specific causes of the fault， improves the fault through corresponding optimization， and effectively reduces the market complaints caused by the fault.

Key words：electric vacuum pump， short mileage fault， investigation and research

1 前言

電動(dòng)真空泵的質(zhì)量問(wèn)題一般會(huì)導(dǎo)致車輛無(wú)真空助力，給駕駛員的直觀感覺(jué)就是踩制動(dòng)踏板時(shí)發(fā)硬，需用力才能踩下去，而真空泵出現(xiàn)故障時(shí)，駕駛員如未察覺(jué)儀表提示，在有制動(dòng)需求時(shí)還按正常的踩制動(dòng)力度實(shí)施制動(dòng)，會(huì)造成制動(dòng)距離不足，而使車輛追尾或者撞倒行人，故真空泵的故障需要進(jìn)行防范，以避免出現(xiàn)交通事故，本文針對(duì)市場(chǎng)車輛出現(xiàn)的短里程故障，與相關(guān)部門和供應(yīng)商聯(lián)合進(jìn)行問(wèn)題調(diào)研，將問(wèn)題的根本原因排查出，并制定的改進(jìn)措施，避免類似的重復(fù)發(fā)生。

2 電動(dòng)真空泵故障問(wèn)題描述

某車型在車輛交付客戶后，在行駛過(guò)程出現(xiàn)了制動(dòng)故障燈點(diǎn)亮，踩踏板非常重在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了兩例電動(dòng)真空泵燒保險(xiǎn)的故障，故障里程分別為102公里和1053公里，屬于短里程故障，將熔斷的保險(xiǎn)絲更換后，車輛上電再次出現(xiàn)保險(xiǎn)絲熔斷的故障。在更換了電動(dòng)真空泵后，故障得以解決。檢查電動(dòng)真空泵零件的外觀，并未有磕碰痕跡，初步確定是電動(dòng)真空泵內(nèi)部故障導(dǎo)致保護(hù)電動(dòng)真空泵通斷的保險(xiǎn)絲熔斷，需進(jìn)一步分析產(chǎn)生該故障的原因。

3 電動(dòng)真空泵保險(xiǎn)絲熔斷的故障機(jī)理分析

保險(xiǎn)絲的作用是為保證電器部件和線路不受過(guò)高電流或者過(guò)熱溫度影響[1]，在電器部件存在堵轉(zhuǎn)或者持續(xù)工作產(chǎn)生高熱量時(shí)，先行熔斷保險(xiǎn)絲，切斷電器部件的電路，保證電器部件不受影響。根據(jù)電動(dòng)真空泵的工作特性，保險(xiǎn)絲被熔斷顯示線路存在過(guò)高的電流，電動(dòng)真空泵產(chǎn)生高電流的直接原因是堵轉(zhuǎn)。產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)的原因有兩點(diǎn)，一是泵腔中的零件轉(zhuǎn)動(dòng)異常，造成啟動(dòng)時(shí)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，另一個(gè)原因是電動(dòng)真空泵持續(xù)工作，溫度快速上升導(dǎo)致內(nèi)部零件受熱變形，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，最終表現(xiàn)為保險(xiǎn)絲熔斷。

電動(dòng)真空泵持續(xù)工作產(chǎn)生高溫和啟動(dòng)堵轉(zhuǎn)均可通過(guò)故障件的零件特征進(jìn)行初步分析，零部件經(jīng)高溫工作，橡膠部件高溫熔化并產(chǎn)生焦味，金屬部件也會(huì)因溫度的升高表面顏色產(chǎn)生變化。故故障分析的第一步可將故障件進(jìn)行拆解，以驗(yàn)證上述原因。經(jīng)拆解，橡膠件無(wú)異常，金屬表面無(wú)顏色變化，泵腔中的葉片和轉(zhuǎn)子存在碎裂的現(xiàn)象。故保險(xiǎn)絲熔斷的間接原因是葉片和轉(zhuǎn)子碎裂導(dǎo)致電機(jī)堵轉(zhuǎn)而使電流上升。需進(jìn)一步分析導(dǎo)致葉片和轉(zhuǎn)子碎裂的原因。

4 電動(dòng)真空泵葉片和轉(zhuǎn)子碎裂的失效模式分析

電動(dòng)真空泵葉片和轉(zhuǎn)子碎裂的失效機(jī)理可細(xì)分為葉片和轉(zhuǎn)子的來(lái)料不良、異物進(jìn)入、外力破壞、持續(xù)工作高溫變形和進(jìn)液等。每一項(xiàng)原因均有可能導(dǎo)致零件碎裂。

4.1 葉片、轉(zhuǎn)子來(lái)料不良原因分析

葉片和轉(zhuǎn)子來(lái)料不良包括葉片和轉(zhuǎn)子的來(lái)料強(qiáng)度不足和物料周轉(zhuǎn)損傷兩原因，葉片和轉(zhuǎn)子是產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件，在電動(dòng)真空泵工作工程中會(huì)高速旋轉(zhuǎn)和摩擦，在此過(guò)程中兩零件會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的剪切力。葉片和轉(zhuǎn)子均為石墨材料，硬度高、但脆性大?？箯?qiáng)切能力弱[2]。如生產(chǎn)過(guò)程的工藝穩(wěn)定性不良，抗剪切力低于標(biāo)準(zhǔn)要求，在啟動(dòng)時(shí)的沖擊下，有可能造成葉片碎裂，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)子碎裂。本文對(duì)該批次的葉片和轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢結(jié)果顯示強(qiáng)度滿足要求。

4.2 泵腔進(jìn)入異物對(duì)影響因素分析

電動(dòng)真空泵腔中的異物會(huì)對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的葉片和轉(zhuǎn)子造成損傷，故電動(dòng)真空泵腔體內(nèi)部對(duì)清潔度有非常高的要求，根據(jù)要求，泵腔中不允許有600um的異物。本文對(duì)泵腔中碎裂的葉片和轉(zhuǎn)子碎屑進(jìn)行了材質(zhì)成分分析，共對(duì)金屬類、沙石類和橡膠類異物進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示泵腔中的異物無(wú)明顯金屬光澤，從紅外光譜分析，異物幾乎無(wú)紅外吸收峰（即異物非有機(jī)物），SEM-EDS元素分析結(jié)果顯示，異物主要元素為C，含有微量的P。說(shuō)明異物主要元素為碳，紅外無(wú)吸收，判斷其為石墨的可能性較大。

4.3 產(chǎn)品磕碰與持續(xù)工作影響分析

產(chǎn)品的磕碰會(huì)造成泵腔中的葉片和轉(zhuǎn)子受沖擊力產(chǎn)生裂紋，裂紋隨摩擦加深，最后產(chǎn)生碎裂。故電動(dòng)真空泵庫(kù)內(nèi)運(yùn)輸、專車轉(zhuǎn)運(yùn)和產(chǎn)線裝配時(shí)均需做磕碰防護(hù)，以防止故障件流出。本文對(duì)產(chǎn)線成品轉(zhuǎn)運(yùn)、物流倉(cāng)儲(chǔ)、總裝運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行了排查，并對(duì)其指導(dǎo)文件進(jìn)行核對(duì)。確定該批次產(chǎn)品在以上操作環(huán)節(jié)無(wú)異常，但是產(chǎn)品上線時(shí)的總裝操作規(guī)范并不明確，員工可能存在產(chǎn)品掉落產(chǎn)線后再重裝配。進(jìn)行產(chǎn)品從工具車跌落試驗(yàn)，跌落后產(chǎn)品外部存有磕碰痕跡，與故障件的外觀表現(xiàn)不一致，可確定非該因素導(dǎo)致的故障。

泵腔中的定子是粉末冶金材質(zhì)，電動(dòng)真空泵持續(xù)工作會(huì)導(dǎo)致定子的溫度達(dá)到300°以上，持續(xù)的高溫會(huì)使該零件變色。產(chǎn)品拆解未發(fā)現(xiàn)存在變色現(xiàn)象，說(shuō)明電動(dòng)真空泵未有持續(xù)工作的工況。同時(shí)電動(dòng)真空泵的進(jìn)氣口和排氣口均無(wú)液體進(jìn)入痕跡，也說(shuō)明該故障非進(jìn)液或者持續(xù)工作造成的。

4.4 4M1E法分析真空泵故障原因

以上分析均未解析出導(dǎo)致真空泵故障的原因，故采用4M1E法，即生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理方法對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)線進(jìn)行排查。以人、機(jī)、料、法、環(huán)五方面再進(jìn)行原因解析。

首先是人員職業(yè)能力符合排查，本文核查了排班計(jì)劃及當(dāng)天產(chǎn)品首、末檢記錄，當(dāng)班員工為老員工，入職已6年，人員技能3級(jí)，僅次于線長(zhǎng)，該項(xiàng)符合。

其次排查設(shè)備、工具是否正常運(yùn)作，設(shè)備當(dāng)日停線8次，缺失實(shí)際維護(hù)保養(yǎng)，與故障件同批次產(chǎn)線出現(xiàn)8次葉片輸送線卡葉片情況，維修停線合計(jì)60分鐘。其中2次軌道卡葉片，4次管路卡葉片，1次3#分料氣缸卡葉片。設(shè)備卡葉片可能造成葉片受損，在車輛運(yùn)行的短里程即發(fā)生故障。

針對(duì)來(lái)料檢驗(yàn)、方法、技術(shù)是否有變更、生產(chǎn)環(huán)境是否變化等均進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示無(wú)異常。故將主要問(wèn)題點(diǎn)鎖定在設(shè)備卡葉片上，針對(duì)該問(wèn)題對(duì)比了其他批次的設(shè)備卡葉片故障率，其他批次的故障率明顯較低。說(shuō)明設(shè)備卡葉片與市場(chǎng)出現(xiàn)葉片和轉(zhuǎn)子碎裂的故障具有一定的關(guān)聯(lián)性。

5 葉片、轉(zhuǎn)子碎裂故障問(wèn)題改善

電動(dòng)真空泵保險(xiǎn)絲熔斷的故障原因已經(jīng)排查出，設(shè)備存在卡葉片，導(dǎo)致葉片故障的概率增加，故需將設(shè)備卡葉片的故障消除。保證產(chǎn)品不再出現(xiàn)市場(chǎng)故障隱患。經(jīng)對(duì)裝配線設(shè)備進(jìn)行了改善，包括葉片震動(dòng)盤導(dǎo)軌內(nèi)部拋光;葉片塑料導(dǎo)軌更換;塑料導(dǎo)軌與接頭增加填充，消除間隙，避免卡料情況;葉片自動(dòng)進(jìn)料端傳感器更換，進(jìn)行分辨率精度提升，減少誤判;經(jīng)上述改善，對(duì)后續(xù)連續(xù)3個(gè)月的設(shè)備卡葉片問(wèn)題進(jìn)行了跟蹤，卡葉片的概率明顯降低。同時(shí)市場(chǎng)上也未再出現(xiàn)葉片碎裂的故障。

針對(duì)市場(chǎng)出現(xiàn)的兩例真空泵保險(xiǎn)絲熔斷問(wèn)題，對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)、物流專業(yè)、產(chǎn)線總裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行了全方位的排查，最終確定了問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并通過(guò)對(duì)設(shè)備的改善，將該問(wèn)題進(jìn)行了閉環(huán)，同時(shí)也為后續(xù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與質(zhì)量管控提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國(guó)霖.汽車線束與保險(xiǎn)絲的計(jì)算與匹配.北京：機(jī)電技術(shù)，2012.

[2]王曉力.汽車電子真空泵失效故障分析.河北：機(jī)電機(jī)械，2018.