基于某卡车电磁式电源总开关失效原因分析

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1、doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2011.06.000基于某卡车电磁式电源总开关失效原因分析周伟，庄亦重，杨卓（东风汽车有限公司东风商用车技术中心，武汉430056）摘要：随着整个汽车行业技术水平的提升，卡车领域的可靠性、舒适性、智能化也逐渐成为市场差异化竞争的亮点。通过售后市场反馈统计，某系列车型的电磁式电源总开关失效率较高，严重影响到整车的可靠性。本文通过拆解分析与模拟实际工况试验相结合，找出该系列车型的电磁式电源总开关失效原因，为提高整车安全性能提供参考依据，为降低电磁式电源总开关故障率提供了一定的借鉴意义。关键词

2、：智能化；失效率；可靠性；拆解分析；模拟实际工况中图分类号：V472.45文献标志码：E文章编号：1005-2550（2011）06-0000-00通过某系列重型卡车的市场反馈发现：部分车辆在使用一段时间后，整车起动系统经常发生异常断电或无法正常断电。通过拆解故障样件查看分析与整车振动频率数据采集等信息收集手段，模拟实际工况试验的方法，找出电磁式电源总开关功能失效的原因，。为提高整车安全性能，可通过调整电磁式电源总开关的内部结构等方法降低触点的振动频率，避免产生共振。并通过改进性试验有效的降低了其失效率。1失效状态电磁式电源总开关失效形式可分为其

3、触点粘连、触点烧蚀、线圈熔断或机械结构卡死等等。触点粘连是由于短暂高温致使触点部分瞬间融化粘连；触点烧蚀是由于触点长时间处于高温状态，导致触点熔融或触点结构发生扭曲，从而造成断路。线圈熔断主要是因为线圈通电电流过大或线圈温度过高，造成线圈断裂。机械结构卡死主要是因为传动机构中有杂质，增大了运动时的摩擦力，致使其无法正常运行。通过现场观察，发现该系列部分车型起动系统经常发生异常断电或无法正常断电的情况，甚至有电磁式电源总开关外壳烧毁的案例，严重影响了整车的安全性能。2问题分析通过拆解失效的电磁式电源总开关，发现其线圈、机械结构并无明显毁坏，可以排除

4、线圈熔断和机械结构卡死的失效形式。但大部分的触点都有烧蚀的痕迹，小部分有触点粘连的现象，绝少数的还有触点烧没的情况。这几种失效形式都与触点频繁的动作有密切关系（电磁式电源总开关的工作频率在理论情况下是很低的，在车辆行驶过程中其触点应当是始终闭合的），各种不平的路况导致车辆产生受迫振动，当受迫振动体的固有频率与振动源的振动频率接近时，即会产生共振。在共振的状态下，触点处于高频率通电开闭状态，极易形成拉弧现象，从而损伤触点，造成电磁式电源总开关失效。汽车行驶时，振动分为垂直振动、侧倾振动、俯仰振动和横摆振动，但鉴于该车型电磁式电源总开关是装在底盘上的

5、，因此可将其振动方向简化为上下、前后、左右，利用扫频振动筛选出触点的共振频率。2试验与数据分析3.1部件试验改变整车振动频率的因素有很多，所以无法限定电磁式电源总开关的振动源，只能使触点的固有频率尽量避开整车振动频率的范围。考虑到消除生产及装配工艺所带来的一致性问题，试验样件定为3个，其质量分别为1865g、1832g、1873g，外型尺寸相差无几，在振动频率为10～25Hz时振幅为1.2mm和振动频率为25～500Hz时加速度为30m/s2，依据QCT-413进行扫频试验。为让试验能够尽量反应实车效果，样件在整个试验过程中处于通电状态，加载相同

6、属性负载，见图1。图1振动试验示波器在各个振动频段采集到的电势，如图2所示。图2振动状态下的电势3.2试验结果与分析测得各测试点不同频率下的电势值，为方便比较将数据转化为柱形图，如图3所示。图3不同频率下的电势值采用FFT频谱分析技术，可以得到最大峰值附近范围的精确电势值。经过FFT变换后，可以清晰得到峰值频率。从试验结果来看，当振动频率在63～87Hz范围内，触点电势峰值明显增大，说明该振动频率段为电磁式电源总开关触点的共振频率范围，触点在通电情况下频繁开闭，致使产品失效。3.3零部件改进实验基于触点固有结构无法更改的前提下，采用增加线圈匝数、

7、提高线圈电流（温升问题随之而来，需更改其吸合结构）等方法以加强触点的吸合力，有效地降低触点拉弧频率，从而达到延长触点使用寿命的目的。2结论通过台架试验和改进实验相结合，从多方面考虑分析了该电磁式电源总开关失效的原因，最终确定了特有振动频率和吸合结构缺陷等因素，致使触点经常产生拉弧，故障率高。我们可以通过更改触点固定结构，避开共振频率，提高触点预紧力，以达到提高电磁式电源总开关的可靠性。参考文献：［1］靳宵雄，张立军，江浩，等.自卸振动分析［M］.上海：同济大学出版社，2002.［2］余志生.汽车理论［M］.北京：机械工业出版社，2000.［3］张

8、立军，余卓平.汽车整车及零部件试验模态分析测试技术［J］.汽车研究与开发，2000.