劉金明，李晶晶，張接信

（長安大學(xué)工程機械學(xué)院，陜西 西安 710064）

基于故障樹分析的推土機工作裝置液壓系統(tǒng)故障診斷

劉金明，李晶晶，張接信

（長安大學(xué)工程機械學(xué)院，陜西 西安 710064）

以TY180推土機工作裝置液壓系統(tǒng)為研究對象，分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、故障形式及其形成的原因，引用了基于故障樹分析的推土機工作裝置液壓系統(tǒng)故障診斷方法，繪制了工作裝置液壓系統(tǒng)故障的故障樹。該方法可以簡化診斷的過程，是故障和原因的邏輯關(guān)系更清晰明了，依據(jù)該法進行排查和診斷，為工程機械液壓系統(tǒng)故障檢測與維修提供一定的理論依據(jù)，提高機械工作的可靠性。

TY180推土機；工作裝置液壓系統(tǒng)；故障診斷；故障樹分析

推土機是一種多用途的自行式施工機械，能鏟、挖并移運泥土、砂石。在路面施工中，推土機可完成路基基底的處理、路側(cè)取土、橫向填筑路堤等工作[1]。在施工過程中，由于工作環(huán)境惡劣，推土機會出現(xiàn)各種問題和故障，推土機工作裝置液壓系統(tǒng)故障就是其中較為常見的類型。一旦出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響推土機的正常使用，從而影響施工進程。因此，及時地對系統(tǒng)進行故障診斷和維護，對于提高機械的可靠性，促進基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有重要意義。本文通過對工作裝置液壓系統(tǒng)故障分析，可以讓維修人員在發(fā)生故障時快速找出原因，及時采取有效措施，解決故障。

1 推土機工作裝置液壓系統(tǒng)

TY180推土機工作裝置液壓系統(tǒng)主要包括推土液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)和松土液壓系統(tǒng)2個部分。要保證推土機正常工作，就必須確保其液壓系統(tǒng)特別是工作裝置液壓系統(tǒng)處于良好狀態(tài)[2]。

國產(chǎn)TY180型履帶式推土機工作裝置液壓系統(tǒng)如圖1所示，主要由液壓泵、換向閥、溢流閥和液壓缸等液壓元件組成。其中的液壓泵為CB-F32C型齒輪泵；松土器油缸換向閥和推土鏟油缸換向閥組成雙聯(lián)滑閥，構(gòu)成串聯(lián)油路；控制推土鏟、松土器的執(zhí)行元件分別是兩個雙作用油缸。

圖1 TY180型推土機工作裝置液壓系統(tǒng)

2 推土機工作裝置液壓系統(tǒng)故障樹

2.1 故障樹分析法概述

故障樹分析法，簡稱FTA，首先由Bell電話實驗室的Waston H A于1961年提出，作為分析系統(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)模型[3]。故障樹分析是一種圖形演繹法，通常把系統(tǒng)的故障狀態(tài)作為頂事件，然后找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的原因事件，然后再找出導(dǎo)致上一層中各原因事件發(fā)生的各種可能因素，如此循序漸進地向下分解，直到找出頂事件發(fā)生的所有可能原因。

2.2 液壓系統(tǒng)故障樹的建立

結(jié)合TY180型推土機工作裝置液壓系統(tǒng)圖，根據(jù)實際經(jīng)驗和查閱相關(guān)文獻(xiàn)[4]，當(dāng)操縱桿位于使推土鏟升降液壓缸處于上升位置時，推土鏟不動或上升速度顯得非常緩慢無力，從而造成工作裝置不能正常工作。因此，本文以推土鏟不動或上升無力作為液壓系統(tǒng)故障的頂事件來建立故障樹。以推土鏟不動或上升無力為第一級故障事件逐級分析故障原因：（1）溢流閥4故障。溢流閥故障會造成升降回路工作壓力上不去，根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)、原理、性能進行檢測或拆裝。（2）補油單向閥故障10.對閥進行拆裝檢查，清除污物，檢查是否有磨損和劃痕。（3）推土鏟液壓缸12故障。拆卸液壓缸，并進行清晰、檢查，更換損壞的密封元件等。（4）液壓泵3吸入空氣。液壓泵故障會導(dǎo)致輸出油量和壓力不夠，應(yīng)檢查吸油管是否泄漏、過濾器是否堵塞以及是否齒輪磨損嚴(yán)重，必要時更換相應(yīng)零部件。（5）推土鏟換向閥7故障。檢測是否有主閥芯卡死現(xiàn)象，檢查是否因閥體和閥芯因磨損嚴(yán)重而導(dǎo)致的嚴(yán)重內(nèi)泄漏。通過故障分析和整理，并通過分析故障之間邏輯關(guān)系，可用故障樹將故障原因清晰的表示出來，如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)故障樹

2.3 故障樹分析

由圖2可知，TY180推土機工作裝置液壓系統(tǒng)故障樹均由單一的或門組成，因此每一個底事件都是它的最小割集。底事件作為最小割集，任一底事件發(fā)生時頂事件都會發(fā)生，即工作裝置液壓系統(tǒng)故障。

工程機械液壓系統(tǒng)復(fù)雜，各執(zhí)行油路之間都有一些公共的部分，若其中一個執(zhí)行機構(gòu)能夠正常工作，則說明公共部分正常。本文所討論的故障現(xiàn)象是松土器正常工作，推土鏟不動或上升無力。由液壓系統(tǒng)圖可知，松土器正常工作，則公共部分即齒輪泵和補油單向閥工作正常，補油單向閥的底事件雜物卡死、油液污染、幾何精度差以及齒輪泵油封損壞和油液液面低都不會發(fā)生。因此，故障原因范圍縮小到溢流閥故障、推土鏟液壓缸故障以及推土鏟換向閥故障，然后分別就行診斷。如果推土鏟不動，則根據(jù)故障樹，可能原因為溢流閥的壓力調(diào)定太低，換向閥主閥芯的卡死；若推土鏟動作緩慢，則可能原因為閥口關(guān)閉不嚴(yán)，液壓缸內(nèi)漏和換向閥泄漏嚴(yán)重。檢查閥、液壓缸的組成零部件，必要時更換。

另外，由故障樹可知，各故障發(fā)生的原因中都有油液污染和各零部件的幾何精度，在選擇配件是要嚴(yán)格控制配件的質(zhì)量，并且要定期保養(yǎng)，及時更換液壓油。

3 結(jié)束語

（1）推土機在交通運輸、國防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著重要作用。但由于機械液壓系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣，故障頻發(fā)，因此故障分析是推土機液壓系統(tǒng)維修過程的重要一環(huán)。

（2）通過分析TY180推土機工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖和故障樹圖，可以快速找出發(fā)生故障的原因，及時采取有效措施，解決故障，確保系統(tǒng)的可靠性。

總之，利用故障樹分析法診斷機械的液壓系統(tǒng)故障，可以提高故障診斷的速度與準(zhǔn)確性，是一種有效的故障診斷方法。

[1]王存堂．工程機械液壓系統(tǒng)及故障維修[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011．12．

[2]歸少雄，馬麗英，曹源文．TY180推土機工作裝置液壓系統(tǒng)常見故障及診斷 [J]．重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)報），2011，30（3）：481－484．

[3]Lee W S，Crrosh D L，Tilman F A，Lie C H．IEEE Trans：on Reliability，1985，34（3）：194-203．

[4]黃志堅，王起新．挖掘與鏟土運輸機械液壓故障案例分析[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2013．7．

Fault Diagnosis of Bulldozer Working Member Hydraulic System Based on FTA

LIU Jin-ming，LI Jing-jing，ZHANG Jie-xin
（ School of Construction Machinery，Chang’an University，Xi’an 710064，China）

In this paper，in order to analyze the structural composition，the fault form and the cause of the system，based on the hydraulic system of TY180 bulldozer working device as the research object.A fault diagnosis method of the hydraulic system of the bulldozer working device based on the fault tree analysis is proposed，and the hydraulic system fault tree is given out.Diagnosing and eliminating some faults of bulldozer working member hydraulic system with the fault tree to improve the machine reliability，providing a certain theoretical basis for the hydraulic system fault detection and maintenance of construction machinery.

TY180 bulldozer；hydraulic system of working member；fault diagnosis；FTA

U415.5

A

1672-545X（2017）09-0229-03

2017-06-04

劉金明（1991-），男，山東臨沂人，碩士研究生，研究方向：機械CAD/CAM。