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【摘 要】多功能仪表总成是装载机电器系统的主要元件之一，能通过压力开关和传感器等元件采集整机各部件信息数据并处理，实时显示装载机电器、液压、发动机、传动等系统的工作状态，出现故障时可及时提醒司机进行处理。在整机实际工作过程中，仪表总成经常因工作环境影响、人为损坏及其自身因素导致失效，影响整机的正常工作。文章主要分析仪表总成故障的失效过程，并提出了快速、有效地解决问题的措施。
【关键词】装载机；仪表；故障；失效分析
【中图分类号】TH243 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）08-0059-03
0 引言
仪表总成是装载机电器系统的必不可少的元件之一，一般包括温度表、压力表、液位表、发动机转速表等指示表针，以及各种状态指示灯。仪表总成能通过其内部的微型计算机实时监控整机运行状态，通过压力开关和传感器等元件的输入信号完成数据的采集和处理，以及通过驱动报警单元对相应问题进行报警，提醒司机及时处理问题，使整机持续处于健康运行状态。但仪表总成由于其内部结构较复杂，在运行过程中受工作环境等因素的影响，一旦发生故障不能及时解决，就会对整机正常运行产生严重的影响。所以，需要对仪表出现的故障及时进行分析，确保能够在最短的时间内解决问题，确保整机能高效正常工作。
1 多功能组合仪表总成的应用
仪表有很多种，装载机使用的是多功能组合仪表，其主要的组成模块有指示灯、指示表、发动机转速表、显示屏等。
（1）表盘上的指示灯模块一般为各种功能的指示灯。图1所示是仪表总成的主要指示灯，当停车制动、行车制动、机油压力、变速箱油压、液压油温等指示灯有任意一个灯亮时，主故障报警灯闪烁，闪烁的频率为1～1.2 Hz；当停车制动、行车制动、机油压力、转向系统故障指示灯有任意一个灯点亮，且检测到有發动机转速信号时，蜂鸣器工作。
（2）指示表一般有气压表、变矩器油温表、发动机水温表、燃油油位表等。比如，燃油的油位指示表上燃油油量一般有3个指示区域，通过观察指针所指示的区域，可及时获悉燃油的大概油量范围。其他指示表一般也是通过观察指针所指示的区域（红色、绿色标示等或具体数值）来判断整机零部件的气压、温度等是否正常。
（3）发动机转速表，用来实时指示发动机的转速，可通过表针指示点观察发动机实时转速，其主要有2种信号输入方式：模拟信号输入、数字信号输入。
（4）显示屏可显示车速、系统电压、变速箱挡位、故障代码等内容，其通信方式主要有CAN总线通信和串口通信2种方式。
可根据不同客户的需求，设计集成各种功能的仪表总成。在实际工作中，因仪表总成本身的复杂性，并受整机工作环境因素的影响，仪表容易出现各种故障，对整机正常工作产生影响。因此，对仪表故障的准确失效分析并加以改进，就显得尤为急迫。
笔者以某型装载机多功能仪表总成出现的故障及其失效分析来探讨仪表失效问题的改进思路和方法。
2 仪表总成故障反馈
某型装载机在上市半年后，在全国多地集中出现仪表总成指示表指针显示错乱、指示灯常亮或不亮等故障。整机工作时间大多在500 h以内且分布在不同的地区，在不同的工况下进行工作。针对仪表故障，笔者组建了由研发、质量、采购、供应商等单位人员组成的团队对仪表总成进行失效分析，以找到故障根源并制定改进措施。
3 故障原因分析
故障原因分析按如下思路進行：通过分析反馈信息数据，确认反馈的主要故障表现；收集反馈旧件实物，通过故障旧件在整机上的验证及相关电气测试，确认失效功能。进行旧件拆检、鉴定，查找故障具体失效模式；与供应商进行合作，利用适合的仪器进行进一步的功能测试，分析仪表失效的根源。从仪表自身制造因素、外界影响因素、仪表设计功能满足情况等角度，系统分析仪表失效的原因。
通过对反馈信息的分析发现，仪表主要的故障表现为指针错乱、指示灯不亮或常亮。
收集反馈旧件后，在装载机样机上进行了故障复现检测，以确定准确的故障点。仪表旧件在样机上进行检测后，再通过电气测试仪器逐一测试，确认了各反馈旧件的具体的失效功能，如水温表指针显示错乱、变矩器油温变指针错乱、气压表不能准确显示等。
对旧件仪表进行拆解发现，仪表内的一个电感元件因焊接质量问题而脱落。该故障是集中出现的，拆检16件旧件发现5件产品为焊接质量导致的故障，其他11件产品均存在故障，综合分析后判断为仪表电磁兼容功能失效导致。按照国家相关标准（见表1），对仪表总成进行了测试后发现，该型仪表电磁兼容功能确实存在问题，其测试的脉冲参数“脉冲5a”不满足相关标准的要求。
分析团队对2个主要的失效模式，从仪表本身的制造因素、仪表设计能力满足情况、仪表之外电器元件对仪表的脉冲冲击影响等因素，系统地进行了根源分析，找出了可能的原因（如图2所示）。在此期间，从仪表设计能力满足情况分析，设计上在电流、电压等参数正常输入的情况下，不会对仪表造成异常冲击而导致上述问题的发生。
改进团队对可能的原因进行了逐一确认。
对电路板的功能元件整体抗电源干扰能力测试发现，仪表电路板抗电磁环境干扰能力确实偏弱，进一步分析之后，确认是电路板的稳压模块抗脉冲冲击能力偏弱，在外界的电磁环境较复杂的极端情况下，会导致仪表的CPU损坏失效，从而导致仪表指针错乱或指示灯显示异常，确定该原因为要因。
对发电机输出电压脉冲冲击进行测试：由发电机供应商到多地客户现场，对整机工作时发电机的输出电压和信号等参数用专业仪器进行测试，在装载机各种工作状态下，通过各电器元件工作状态下的测试结果曲线和数据变化进行分析，未发现发电机输出异常，确定该原因为非要因。部分测试曲线如图3所示。
对仪表电路板上的电感元件脱落原因进行分析：通过仪表供应商的进一步分析，确认了在用锡焊焊接电感时，锡焊相关的钢网张力不足及部分钢网网孔堵塞，导致焊锡量不足，从而导致电感锡焊质量较差，焊接不牢靠，在整机振动较大的情况，会导致电感脱落，确定该原因为要因。此外，供应商在出厂前对仪表总成的检测，其专用检测仪器在电感处设定的程序参数检测敏感度稍有不足，存在少部分电路板电感焊锡偏少时仪器未进行警报报错的情况，针对出厂设备检测参数存在的问题，供应商进行了即时改善。
4 制定改进措施并实施跟踪
针对仪表总成故障的失效原因，制定了针对性的措施并实施（见表2）。
供应商实施改进措施后，装载机主机厂对改进后的新仪表多次进行了拆解，确认电感元件的焊接已符合要求，并通过专业的设备多次对仪表总成的电磁兼容能力是否满足进行测试，确认改进后的仪表总成符合要求。改进后的仪表重新装机后，对其改进效果持续进行1年以上的效果跟踪，未发现再有类似的故障反馈，改进效果良好。
5 结语
装载机多功能仪表总成的可靠性非常重要，因外界电器环境影响的复杂性，以及仪表总成功能繁多且比较复杂，所以出现故障后，必须系统、科学地进行分析，采用旧件失效分析、故障再现测试、生产过程环节确认等方法进行全面分析，识别出各种可能的因素，并进行根本原因确认，针对性地制定有效的措施解决问题。
参 考 文 献
[1]张立华.浅析电气仪表的常见故障[J].通讯世界，2014
（11下）：64-65.
[2]朱志强，陈高明，徐萌刚.仪表系统常见故障分析处理[J].山东工业技术，2015（9）：145-146.
[3]周宏.轮式装载机的仪表系统[J].黑龙江交通科技，
2013（11）：114-115.
[责任编辑：陈泽琦]
【关键词】装载机；仪表；故障；失效分析
【中图分类号】TH243 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）08-0059-03
0 引言
仪表总成是装载机电器系统的必不可少的元件之一，一般包括温度表、压力表、液位表、发动机转速表等指示表针，以及各种状态指示灯。仪表总成能通过其内部的微型计算机实时监控整机运行状态，通过压力开关和传感器等元件的输入信号完成数据的采集和处理，以及通过驱动报警单元对相应问题进行报警，提醒司机及时处理问题，使整机持续处于健康运行状态。但仪表总成由于其内部结构较复杂，在运行过程中受工作环境等因素的影响，一旦发生故障不能及时解决，就会对整机正常运行产生严重的影响。所以，需要对仪表出现的故障及时进行分析，确保能够在最短的时间内解决问题，确保整机能高效正常工作。
1 多功能组合仪表总成的应用
仪表有很多种，装载机使用的是多功能组合仪表，其主要的组成模块有指示灯、指示表、发动机转速表、显示屏等。
（1）表盘上的指示灯模块一般为各种功能的指示灯。图1所示是仪表总成的主要指示灯，当停车制动、行车制动、机油压力、变速箱油压、液压油温等指示灯有任意一个灯亮时，主故障报警灯闪烁，闪烁的频率为1～1.2 Hz；当停车制动、行车制动、机油压力、转向系统故障指示灯有任意一个灯点亮，且检测到有發动机转速信号时，蜂鸣器工作。
（2）指示表一般有气压表、变矩器油温表、发动机水温表、燃油油位表等。比如，燃油的油位指示表上燃油油量一般有3个指示区域，通过观察指针所指示的区域，可及时获悉燃油的大概油量范围。其他指示表一般也是通过观察指针所指示的区域（红色、绿色标示等或具体数值）来判断整机零部件的气压、温度等是否正常。
（3）发动机转速表，用来实时指示发动机的转速，可通过表针指示点观察发动机实时转速，其主要有2种信号输入方式：模拟信号输入、数字信号输入。
（4）显示屏可显示车速、系统电压、变速箱挡位、故障代码等内容，其通信方式主要有CAN总线通信和串口通信2种方式。
可根据不同客户的需求，设计集成各种功能的仪表总成。在实际工作中，因仪表总成本身的复杂性，并受整机工作环境因素的影响，仪表容易出现各种故障，对整机正常工作产生影响。因此，对仪表故障的准确失效分析并加以改进，就显得尤为急迫。
笔者以某型装载机多功能仪表总成出现的故障及其失效分析来探讨仪表失效问题的改进思路和方法。
2 仪表总成故障反馈
某型装载机在上市半年后，在全国多地集中出现仪表总成指示表指针显示错乱、指示灯常亮或不亮等故障。整机工作时间大多在500 h以内且分布在不同的地区，在不同的工况下进行工作。针对仪表故障，笔者组建了由研发、质量、采购、供应商等单位人员组成的团队对仪表总成进行失效分析，以找到故障根源并制定改进措施。
3 故障原因分析
故障原因分析按如下思路進行：通过分析反馈信息数据，确认反馈的主要故障表现；收集反馈旧件实物，通过故障旧件在整机上的验证及相关电气测试，确认失效功能。进行旧件拆检、鉴定，查找故障具体失效模式；与供应商进行合作，利用适合的仪器进行进一步的功能测试，分析仪表失效的根源。从仪表自身制造因素、外界影响因素、仪表设计功能满足情况等角度，系统分析仪表失效的原因。
通过对反馈信息的分析发现，仪表主要的故障表现为指针错乱、指示灯不亮或常亮。
收集反馈旧件后，在装载机样机上进行了故障复现检测，以确定准确的故障点。仪表旧件在样机上进行检测后，再通过电气测试仪器逐一测试，确认了各反馈旧件的具体的失效功能，如水温表指针显示错乱、变矩器油温变指针错乱、气压表不能准确显示等。
对旧件仪表进行拆解发现，仪表内的一个电感元件因焊接质量问题而脱落。该故障是集中出现的，拆检16件旧件发现5件产品为焊接质量导致的故障，其他11件产品均存在故障，综合分析后判断为仪表电磁兼容功能失效导致。按照国家相关标准（见表1），对仪表总成进行了测试后发现，该型仪表电磁兼容功能确实存在问题，其测试的脉冲参数“脉冲5a”不满足相关标准的要求。
分析团队对2个主要的失效模式，从仪表本身的制造因素、仪表设计能力满足情况、仪表之外电器元件对仪表的脉冲冲击影响等因素，系统地进行了根源分析，找出了可能的原因（如图2所示）。在此期间，从仪表设计能力满足情况分析，设计上在电流、电压等参数正常输入的情况下，不会对仪表造成异常冲击而导致上述问题的发生。
改进团队对可能的原因进行了逐一确认。
对电路板的功能元件整体抗电源干扰能力测试发现，仪表电路板抗电磁环境干扰能力确实偏弱，进一步分析之后，确认是电路板的稳压模块抗脉冲冲击能力偏弱，在外界的电磁环境较复杂的极端情况下，会导致仪表的CPU损坏失效，从而导致仪表指针错乱或指示灯显示异常，确定该原因为要因。
对发电机输出电压脉冲冲击进行测试：由发电机供应商到多地客户现场，对整机工作时发电机的输出电压和信号等参数用专业仪器进行测试，在装载机各种工作状态下，通过各电器元件工作状态下的测试结果曲线和数据变化进行分析，未发现发电机输出异常，确定该原因为非要因。部分测试曲线如图3所示。
对仪表电路板上的电感元件脱落原因进行分析：通过仪表供应商的进一步分析，确认了在用锡焊焊接电感时，锡焊相关的钢网张力不足及部分钢网网孔堵塞，导致焊锡量不足，从而导致电感锡焊质量较差，焊接不牢靠，在整机振动较大的情况，会导致电感脱落，确定该原因为要因。此外，供应商在出厂前对仪表总成的检测，其专用检测仪器在电感处设定的程序参数检测敏感度稍有不足，存在少部分电路板电感焊锡偏少时仪器未进行警报报错的情况，针对出厂设备检测参数存在的问题，供应商进行了即时改善。
4 制定改进措施并实施跟踪
针对仪表总成故障的失效原因，制定了针对性的措施并实施（见表2）。
供应商实施改进措施后，装载机主机厂对改进后的新仪表多次进行了拆解，确认电感元件的焊接已符合要求，并通过专业的设备多次对仪表总成的电磁兼容能力是否满足进行测试，确认改进后的仪表总成符合要求。改进后的仪表重新装机后，对其改进效果持续进行1年以上的效果跟踪，未发现再有类似的故障反馈，改进效果良好。
5 结语
装载机多功能仪表总成的可靠性非常重要，因外界电器环境影响的复杂性，以及仪表总成功能繁多且比较复杂，所以出现故障后，必须系统、科学地进行分析，采用旧件失效分析、故障再现测试、生产过程环节确认等方法进行全面分析，识别出各种可能的因素，并进行根本原因确认，针对性地制定有效的措施解决问题。
参 考 文 献
[1]张立华.浅析电气仪表的常见故障[J].通讯世界，2014
（11下）：64-65.
[2]朱志强，陈高明，徐萌刚.仪表系统常见故障分析处理[J].山东工业技术，2015（9）：145-146.
[3]周宏.轮式装载机的仪表系统[J].黑龙江交通科技，
2013（11）：114-115.
[责任编辑：陈泽琦]