基于故障树分析的推土机工作装置液压系统故障诊断

刘金明，李晶晶，张接信

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710064）

基于故障树分析的推土机工作装置液压系统故障诊断

刘金明，李晶晶，张接信

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710064）

以TY180推土机工作装置液压系统为研究对象，分析了系统的结构组成、故障形式及其形成的原因，引用了基于故障树分析的推土机工作装置液压系统故障诊断方法，绘制了工作装置液压系统故障的故障树。该方法可以简化诊断的过程，是故障和原因的逻辑关系更清晰明了，依据该法进行排查和诊断，为工程机械液压系统故障检测与维修提供一定的理论依据，提高机械工作的可靠性。

TY180推土机；工作装置液压系统；故障诊断；故障树分析

推土机是一种多用途的自行式施工机械，能铲、挖并移运泥土、砂石。在路面施工中，推土机可完成路基基底的处理、路侧取土、横向填筑路堤等工作[1]。在施工过程中，由于工作环境恶劣，推土机会出现各种问题和故障，推土机工作装置液压系统故障就是其中较为常见的类型。一旦出现故障，将严重影响推土机的正常使用，从而影响施工进程。因此，及时地对系统进行故障诊断和维护，对于提高机械的可靠性，促进基础设施建设具有重要意义。本文通过对工作装置液压系统故障分析，可以让维修人员在发生故障时快速找出原因，及时采取有效措施，解决故障。

1 推土机工作装置液压系统

TY180推土机工作装置液压系统主要包括推土液压系统液压系统和松土液压系统2个部分。要保证推土机正常工作，就必须确保其液压系统特别是工作装置液压系统处于良好状态[2]。

国产TY180型履带式推土机工作装置液压系统如图1所示，主要由液压泵、换向阀、溢流阀和液压缸等液压元件组成。其中的液压泵为CB-F32C型齿轮泵；松土器油缸换向阀和推土铲油缸换向阀组成双联滑阀，构成串联油路；控制推土铲、松土器的执行元件分别是两个双作用油缸。

图1 TY180型推土机工作装置液压系统

2 推土机工作装置液压系统故障树

2.1 故障树分析法概述

故障树分析法，简称FTA，首先由Bell电话实验室的Waston H A于1961年提出，作为分析系统可靠性的数学模型[3]。故障树分析是一种图形演绎法，通常把系统的故障状态作为顶事件，然后找出导致顶事件发生的所有可能的原因事件，然后再找出导致上一层中各原因事件发生的各种可能因素，如此循序渐进地向下分解，直到找出顶事件发生的所有可能原因。

2.2 液压系统故障树的建立

结合TY180型推土机工作装置液压系统图，根据实际经验和查阅相关文献[4]，当操纵杆位于使推土铲升降液压缸处于上升位置时，推土铲不动或上升速度显得非常缓慢无力，从而造成工作装置不能正常工作。因此，本文以推土铲不动或上升无力作为液压系统故障的顶事件来建立故障树。以推土铲不动或上升无力为第一级故障事件逐级分析故障原因：（1）溢流阀4故障。溢流阀故障会造成升降回路工作压力上不去，根据阀的结构、原理、性能进行检测或拆装。（2）补油单向阀故障10.对阀进行拆装检查，清除污物，检查是否有磨损和划痕。（3）推土铲液压缸12故障。拆卸液压缸，并进行清晰、检查，更换损坏的密封元件等。（4）液压泵3吸入空气。液压泵故障会导致输出油量和压力不够，应检查吸油管是否泄漏、过滤器是否堵塞以及是否齿轮磨损严重，必要时更换相应零部件。（5）推土铲换向阀7故障。检测是否有主阀芯卡死现象，检查是否因阀体和阀芯因磨损严重而导致的严重内泄漏。通过故障分析和整理，并通过分析故障之间逻辑关系，可用故障树将故障原因清晰的表示出来，如图2所示。

图2 液压系统故障树

2.3 故障树分析

由图2可知，TY180推土机工作装置液压系统故障树均由单一的或门组成，因此每一个底事件都是它的最小割集。底事件作为最小割集，任一底事件发生时顶事件都会发生，即工作装置液压系统故障。

工程机械液压系统复杂，各执行油路之间都有一些公共的部分，若其中一个执行机构能够正常工作，则说明公共部分正常。本文所讨论的故障现象是松土器正常工作，推土铲不动或上升无力。由液压系统图可知，松土器正常工作，则公共部分即齿轮泵和补油单向阀工作正常，补油单向阀的底事件杂物卡死、油液污染、几何精度差以及齿轮泵油封损坏和油液液面低都不会发生。因此，故障原因范围缩小到溢流阀故障、推土铲液压缸故障以及推土铲换向阀故障，然后分别就行诊断。如果推土铲不动，则根据故障树，可能原因为溢流阀的压力调定太低，换向阀主阀芯的卡死；若推土铲动作缓慢，则可能原因为阀口关闭不严，液压缸内漏和换向阀泄漏严重。检查阀、液压缸的组成零部件，必要时更换。

另外，由故障树可知，各故障发生的原因中都有油液污染和各零部件的几何精度，在选择配件是要严格控制配件的质量，并且要定期保养，及时更换液压油。

3 结束语

（1）推土机在交通运输、国防等领域得到广泛应用，发挥着重要作用。但由于机械液压系统工作环境恶劣，故障频发，因此故障分析是推土机液压系统维修过程的重要一环。

（2）通过分析TY180推土机工作装置液压系统原理图和故障树图，可以快速找出发生故障的原因，及时采取有效措施，解决故障，确保系统的可靠性。

总之，利用故障树分析法诊断机械的液压系统故障，可以提高故障诊断的速度与准确性，是一种有效的故障诊断方法。

[1]王存堂．工程机械液压系统及故障维修[M]．北京：化学工业出版社，2011．12．

[2]归少雄，马丽英，曹源文．TY180推土机工作装置液压系统常见故障及诊断 [J]．重庆交通大学学报（自然科学报），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]黄志坚，王起新．挖掘与铲土运输机械液压故障案例分析[M]．北京：机械工业出版社，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

刘金明（1991-），男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：机械CAD/CAM。