偉 / 文

根據國家標準GB/T6583的規定，產(chǎn)品的可靠性是指：產(chǎn)品在規定的條件下、在規定的時(shí)間內完成規定的功能的能力。對產(chǎn)品而言，可靠性越高就越好。只有產(chǎn)品可靠性提高了，才能提高產(chǎn)品的信譽(yù)，增強日益激烈的市場(chǎng)競爭能力。因此，卓越的企業(yè)不約而同地從戰略高度實(shí)施提升產(chǎn)品可靠性的先進(jìn)管理方法。其中中國航天科技集團的“質(zhì)量問(wèn)題雙歸零”管理方法，是我國航天工業(yè)經(jīng)過(guò)近20年的實(shí)踐、總結、吸收、提煉、再實(shí)踐形成的一整套系統的提升產(chǎn)品可靠性的質(zhì)量管理方法論，該方法的應用使我國航天產(chǎn)品的可靠性居于世界領(lǐng)先水平。

2013年，上海日立借鑒中國航天“質(zhì)量問(wèn)題雙歸零”的成功做法（參見(jiàn)圖1），在公司內部實(shí)施“質(zhì)量雙歸零”，選取了“BSD干衣機啟動(dòng)異常音”質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行“技術(shù)歸零”實(shí)踐，遵循“定位準確、機理清楚、問(wèn)題復現、措施有效、舉一反三”的五條要求，逐項落實(shí)，最終問(wèn)題得到有效解決。

針對啟動(dòng)異常音問(wèn)題提出改善對策

2012年初，客戶(hù)反映干衣機模塊內的BSD某型號壓縮機使用一段時(shí)間后在起動(dòng)初期有異常音發(fā)生。異常音表現為開(kāi)啟階段存在耳感不能接受的撞擊聲，持續30秒～4分鐘后消失。

啟動(dòng)異常噪音是壓縮機噪音中非常重要的一種，同時(shí)在其它機種中也有發(fā)生。因此解決此類(lèi)異常音問(wèn)題，提高壓縮機整機性能的可靠性，具有很重要的意義。為此，公司成立了“干衣機起動(dòng)異常音攻關(guān)小組”，負責按照“技術(shù)歸零”方法調查異常音發(fā)生的機理并提出改善對策。

針對啟動(dòng)異常音問(wèn)題，項目組制定的分析路線(xiàn)是：音頻分析→確定噪音源→分析產(chǎn)生原因→提出改善對策?其中“音頻分析”和“確定噪音源”對應“技術(shù)歸零”的第一條“定位準確”；“分析產(chǎn)生原因”對應第二條“機理清楚”和第三條“問(wèn)題復現”；“提出改善對策”對應第四條“措施有效”和第五條“舉一反三”。

步驟一 音頻分析、確定噪音源--定位準確

1）確定噪音類(lèi)型

為了判斷壓縮機啟動(dòng)異常音的類(lèi)型，項目組對故障機的異常音進(jìn)行了測試分析。具體方法是：選取五臺異常音模塊，在開(kāi)機階段進(jìn)行PCB聲級計錄音，截取異常時(shí)和運轉穩定后的噪音，通過(guò)LMS軟件對噪音信號做時(shí)頻分析。項目組發(fā)現：

（1）異常音周期性強，基本為每轉出現一次；

（2）異常噪音峰值所在的頻帶區域大部分在3000～10000HZ之間。

根據上述分析，項目組初步判斷：噪音為周期性機械碰撞音。

2）確定噪音源位置

為進(jìn)一步探究哪些機械部件在模塊啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了周期性碰撞音，項目組進(jìn)一步跟蹤在異常音狀態(tài)下長(cháng)期運轉的模塊，通過(guò)解體觀(guān)察摩擦痕跡，確定噪音源。試驗方案如下：

選取10套模塊，其中正常品、不良品（簡(jiǎn)稱(chēng)NG品）各5套，按5分鐘開(kāi)、25分鐘停的模式運轉，使其始終保持在有異常音的狀態(tài)下運轉，十套模塊進(jìn)行運轉試驗，每周解體一組。項目組重點(diǎn)觀(guān)察是否存在摩擦痕跡的零部件，如葉片與活塞、閥片與閥座、曲軸上止推面與上缸蓋、電機定轉子。

解體目視觀(guān)察結果顯示：NG品活塞表面有略?xún)A斜的縱向摩擦條紋，正常品則無(wú)此條紋；NG品葉片先端有豎摩擦條紋，正常品則無(wú)明顯條紋。其他零部件沒(méi)有明顯摩擦痕跡。

項目組進(jìn)一步用顯微鏡觀(guān)察活塞表面痕跡：NG品有撞擊痕跡，而正常品無(wú)痕跡。

從活塞外圓痕跡和葉片先端摩擦痕跡分析，項目組準確定位：?jiǎn)?dòng)異常音為不良品中葉片和活塞撞擊產(chǎn)生。

步驟二 分析原因--機理清楚、問(wèn)題復現

為進(jìn)一步分析葉片和活塞發(fā)生撞擊的原因，項目組使用可靠性分析工具FTA，對所有因素進(jìn)行一一排查，找到了問(wèn)題所在。

通過(guò)表1，揭示了葉片和活塞發(fā)生撞擊的機理為：葉片之所以和活塞發(fā)生撞擊，是因為葉片在到達上始點(diǎn)前脫離了活塞，而葉片之所以在到達上始點(diǎn)前脫離了活塞，是因為壓縮機內液體被過(guò)度壓縮（簡(jiǎn)稱(chēng)：液壓縮）。

通過(guò)對造成液壓縮的兩個(gè)可能因素進(jìn)行調查，冷媒因素基本排除，主要原因為冷凍機油油壓縮。冷凍機油在運轉的泵體內積存的數量是隨機的，導致不良品出現存在一定的概率。

壓縮機的汽缸中有一個(gè)卸荷槽（見(jiàn)圖2），卸荷槽是為了防止油壓縮的產(chǎn)生而設計的。卸荷槽尺寸變小，用來(lái)卸載的空間就變小，冷凍機油會(huì )被過(guò)分壓縮，產(chǎn)生高壓，導致葉片與活塞撞擊。

為驗證上述結論，同時(shí)使問(wèn)題復現，項目組選取5臺正常品和5臺NG品進(jìn)行試驗，根據異常音實(shí)測結果對NG品和正常品進(jìn)行解體分析，發(fā)現NG品卸荷槽比正常品小。NG品汽缸卸荷槽實(shí)測寬度平均1.82mm，正?品平均為2.1 mm。

通過(guò)上述嚴密分析及問(wèn)題復現，項目組確定問(wèn)題發(fā)生的機理是：由于壓縮機內冷凍機油被過(guò)度壓縮（簡(jiǎn)稱(chēng)：油壓縮）導致葉片和活塞發(fā)生撞擊，產(chǎn)生異常音。卸荷槽大小，影響到余隙容積（卸載的空間）大小，進(jìn)而影響冷凍機油會(huì )被壓縮的程度，最終造成相同式樣壓縮機異常音表現不同。

步驟三 提出改善對策--措施有效，舉一反三

對啟動(dòng)異常音產(chǎn)生的根本原因及發(fā)生機理清楚后，項目組開(kāi)始探討改善對策。

卸荷槽、葉片和活塞所形成的空間又稱(chēng)為余隙容積，余隙容積越大，壓縮機性能越低。余隙容積越小，異常音越容易發(fā)生。改善前由于卸荷槽的工藝加工波動(dòng)，余隙容積(0.65<X<1.65mm2)不能得到保證。

針對上述問(wèn)題，項目組的改善思路為：將余隙容積優(yōu)化為1.65mm2，在性能和可靠性?xún)煞矫嫒〉闷胶狻２捎媚＞咧菩逗刹郏哟笮逗刹垠w積并保持一致性。使得零件有足夠的余隙容積預防油壓縮發(fā)生。經(jīng)1000臺試制無(wú)不良發(fā)生，問(wèn)題得到有效解決。

結論：采用模具制卸荷槽配合新優(yōu)化后的結構，可有效解決干衣機模塊起動(dòng)異常音問(wèn)題。

異常音問(wèn)題解決后，項目組考慮到上述措施不一定適應所有的機種，故舉一反三，后續又提供了兩種解決異常音的方案。

（1）增大倒角以增加葉片騰躍壓力

項目組選取不同尺寸的汽缸葉片槽倒角進(jìn)行試驗，如圖3所示，不斷增大排氣壓力F，觀(guān)測葉片與活塞的接觸壓力，當接觸壓力為零時(shí)，可以認為葉片與活塞發(fā)生了脫離，隨即撞擊開(kāi)始，異常音發(fā)生。項目組經(jīng)CAE分析發(fā)現，倒角較大時(shí)，摩擦力f變大，葉片會(huì )產(chǎn)生自鎖現象，騰躍所需要的壓力較高。以倒角C2.2為例，騰躍要求壓力為3MPa，而倒角C0.4騰躍要求壓力則只需1.4MPa。

結論：倒角越大，葉片受到的排氣壓力F越大，使得葉片與葉片槽的摩擦力f增大，從而減小葉片騰躍的可能。

（2）增加彈簧力以改善或消除啟動(dòng)異常音

為研究彈簧力與異常音之間的量化關(guān)系，項目組選取了不同的彈簧進(jìn)行了試驗。如圖3所示，項目組以異常音消失的工況為基準，認為在該工況下，葉片與活塞不會(huì )發(fā)生彈跳脫離，讀取該時(shí)刻葉片與活塞之間的接觸壓力P1。然后按照異常音最大時(shí)刻的工況建立計算模型，第二次讀取葉片與活塞之間的接觸壓力P2，顯然P2＜P1，不斷增加彈簧的彈力，使得P2’≥P1，即認為，該時(shí)刻的彈簧力可以使得壓縮機運轉初期，葉片與活塞不會(huì )發(fā)生跳動(dòng)，而產(chǎn)生異常音。

BSD系列故障機壓縮機選用的彈簧力為6.45N，項目組改用彈簧力為18.1N的彈簧進(jìn)行實(shí)驗，異常音仍存在，但有改善。而改用彈簧力為27～29N的彈簧，可以完全消除啟動(dòng)異常音。

結論：增加彈簧力可以改善或消除啟動(dòng)異常音。

項目小結

項目組運用了質(zhì)量問(wèn)題“技術(shù)歸零”的方法，每一步驟都有明確的結論，最終問(wèn)題得到完美解決。歸納如下：

（1）定位準確：異常音為葉片和活塞周期性機械撞擊產(chǎn)生。

（2）機理清楚：壓縮機起動(dòng)初期在排氣末端發(fā)生油壓縮，導致葉片脫離活塞，活塞轉過(guò)上死點(diǎn)后葉片復位撞擊活塞，產(chǎn)生撞擊音。

（3）問(wèn)題復現：造成相同式樣壓縮機異常音表現不同的主要原因是卸荷槽大小有差異。

（4）措施有效：采用模具制卸荷槽，加大卸荷槽體積并保持一致性。

（5）舉一反三：再提供兩個(gè)方案：加大斜倒角、增加彈簧入力。

項目收益：

（1）BSD干衣機啟動(dòng)異常音質(zhì)量問(wèn)題得到徹底解決，該方法可平行擴展到其他系列壓縮機啟動(dòng)異常音解決；

（2）模具制卸荷槽結構已申請專(zhuān)利，并獲授權。

（作者單位：上海日立電器有限公司 ）