基于FMEA和FTA的智能型制动器的失效分析

故障模式影响分析(FMEA)是一种归纳分析方法，它分析系统中每个产品所有可能的故障模式以及对系统的所有可能影响，并根据其严重性、检测难度和发生频率对每个故障模式进行分类。其目的是找出部件或系统的潜在弱点，为设计、制造和质量控制提供可行的对策，尽早改进设计和制造过程，提高产品质量。

一、FMEA分析系统潜在故障

FMEA通过分析系统结构来识别系统的每一种潜在故障模式，分析故障原因，然后利用统计方法估计故障发生时的严重程度(S)、故障频率(O)和不可检测程度(D)，计算风险优先级(RPN)的值，根据RPN值判断系统是否需要改进或确定改进优先级。

其中，(s)是指潜在故障模式发生时对下一个过程或系统的影响严重程度的评价标准。为了降低故障后果的严重性，只能通过修改设计来实现。一般分为灾难性、致命性、危急性、轻度等几个等级，取值范围从1到10。(o)指故障原因或机理的可能性。一般可分为极高、高、中、低等级，取值范围为1-10。(d)是指查找故障原因的难度，是检测故障模式或原因能力的指标。一般可以分为极难、难、可能、有能力等几个等级，取值范围从1到10。

一. FMEA分析进程

FMEA的分析流程如图1所示。

图1

FMEA将与每一个底层事件相关的组件作为组件，通过经验和数据讨论，针对每个组件可能出现的问题和影响其完成的因素，即失效模式和影响因素，确定失效模式的严重程度、失效频率、不可检测级别和评价标准。

由于FMEA表的类型不同，严重性、发生率和难度的评估标准也有所不同。在本设计中，制动器用于岸边起重机等起重机，FMEA的参数评估标准如表1所示。

表1

二、FMEA对刹车的分析

将潜在的失效模式、原因和影响制作成FMEA工作表，请相关专业人员根据评估标准进行评估，最终确定失效模式的风险优先级。从表2可以看出:

表2

1.这款智能制动器最容易出现故障的部位是变频器和刹车片，其次是制动臂、总线和传感器的信息采集处理设备以及制动器接触面。这五个部分的故障频率远高于其他部分。这与实际操作中制动器的故障是一致的。

2.通过FMEA分析，可以发现智能制动器的薄弱环节和潜在弱点，为进一步采取一系列改进措施预防或减少故障的发生提供依据。

智能制动器作为起重机的核心部件，由电控系统和制动体两部分组成，其失效可能性较普通制动器大大提高。利用FMEA在FTA的基础上对其进行可靠性分析，可以充分发挥两种方法的优势，不仅可以快速找到最容易引起故障的环节，还可以减少需要分析的零件数量，对于提高重要零件的可靠性具有重要意义。