摘要：本文笔者利用故障树分析法介绍了汽车起重机转向液压系统故障诊断的方法。基于汽车起重机液压转向系统的典型故障建立故障树，并根据故障树得到的最小割集，结合汽车故障诊断的基本原则，对其进行了诊断分析。结果显示该方法非常实用并且很简单,在汽车起重机转向液压系统故障诊断中具有很好的应用价值。
关键词：故障树分析；汽车起重机转向液压系统；动力转向沉重；故障诊断
1故障树分析法概述
故障树分析法 (Fault Tree Analysis, 简称 FTA) ,是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树状逐级细化的分析方法。因为方法简单, 概念清晰 , 容易被人们接受 , 所以它是对动态系统的设计、工厂试验或对现场设备工况状态分析的一种有效的工具。液压系统是汽车起重机的重要部分 , 其故障在汽车起重机全部故障中占有很大比例。而且液压系统结构复杂 , 其故障隐蔽性强、因果关系复杂、易受随机性因素影响、失效分布较分散 , 故障诊断难度大。因此 , 应用故障树分析法对汽车起重机液压系统的典型故障进行分析研究 , 建造故障树 , 从而可以看出事件的成因与形成过程 , 方便地发现潜在的问题 , 有利于汽车起重机液压系统故障的预防、预测和控制。
2液压式动力转向装置的故障分析
一般来说，汽车起重机动力转向故障与其机械转向故障的现象很相似，主要有转向沉重、行驶跑偏、回正不良、转向异响等常见故障。下面以“动力转向沉重”为顶事件进行分析。
2.1“动力转向沉重”的故障现象
装备动力转向系统的汽车在发动机、底盘（除转向系统之外）、车身、电器设备工作正常，以及路面、天气、交通状况等正常的条件下，在行驶过程中，驾驶员按照行驶需要转向时，突然或逐渐感到转动转向盘沉重费力，也即动力转向装置不助力。但是汽车仍然能按照驾驶员的操纵实现正常的转向，也即机械转向系统的工作正常。
2.2 “动力转向沉重”的故障原因
（1）辅助元件和工作介质故障。下列原因会造成系统油压过低或回路阻塞。例如，油罐缺油或油量不足；油管接头泄漏；油管中有空气、油管路和油滤清器堵塞；转向压力开关损坏，发动机电控单元不能取得动力转向信号，发动机不能提速。
（2）油泵总成故障（在汽车维修中，部件俗称为总成）。下列原因会造成系统油压过低。例如，油泵密封垫损坏；油温过高，油泵转速降低；转向油泵磨损，内部泄漏；油泵辅助阀故障；安全阀故障；安全阀卡死在打开位置；安全阀弹簧失效；安全阀关闭不严；溢流阀故障；溢流阀卡死在打开位置；溢流阀弹簧失效；溢流阀关闭不严。
（3）转向控制阀总成故障。下列原因会造成转向控制阀工作异常。例如，密封垫损坏，外部泄漏；转向控制阀阀芯阀体磨损，内部泄漏，阀心卡死在中间位置或回位弹簧损坏，芯回位不良；单向阀卡死在打开位置、弹簧失效、关闭不严。
（4）转向油缸总成故障。下列原因会造成转向油缸工作异常。例如，转向油缸缸体磨损和活塞 O 型密封圈磨损或损坏，内部泄漏；推杆磨损或变形和推杆 O 型密封圈磨损或损坏，外部泄漏。
3“动力转向沉重”的故障树诊断
3.1 建立“动力转向沉重”故障树
根据故障树分析法的原理和特点，汽车故障诊断的基本原则，以及汽车动力转向系统的基本构造和液压回路，采用演绎法建立故障树，经简化和修正后，得到如图1所示的“动力转向沉重”故障树。图中的相关符号含义是： 表示“顶事件或中间事件”，○表示“基本事件或底事件”，◇表示“未展开事件”， 表示“或门”。
在图 1中，顶事件 T 0 表示动力转向沉重故障；中间事件 M 1 表示辅助元件和工作介质故障；M 2 表示油泵总成故障；M 3 转向控制阀总成故障；M 4 表示转向油缸总成故障；M 5表示油管故障；M 6 表示油泵故障；M 7 表示油泵辅助阀故障；M 8 表示转向控制阀故障；M9表示单向阀故障；M 10 表示安全阀故障；M11表示溢流阀故障。底事件 X 1 表示油罐缺油或油量不足；X 2 表示油管接头泄漏；X 3 表示油管中有空气而回路阻塞；X 4 表示油管路、油滤清器堵塞；X 5 表示转向压力开关损坏，发动机电控单元不能取得动力转向信号，发动机不能提速；X 6 表示转向油泵总成密封垫损坏，外部泄漏；X 7 表示转向油泵油温过高，油泵转速降低；X 8 表示转向油泵磨损，内部泄漏；X 9 表示安全阀卡死在打开位置；X 10 表示安全阀弹簧失效；X 11 表示安全阀关闭不严；X 12 表示溢流阀卡死在打开位置；X 13 表示溢流阀弹簧失效；X 14 表示溢流阀关闭不严；X 15 表示转向控制阀总成密封垫损坏，外部泄漏；X 16 表示转向控制阀阀芯、阀体磨损，内部泄漏；X 17 表示转向控制阀阀芯卡死在中间位置；X 18 表示转向控制阀阀芯回位弹簧损坏，阀芯回位不良；X 19 表示单向阀卡死在打开位置；X 20 表示单向阀弹簧失效；X 21 表示单向阀关闭不严；X 22 表示油缸推杆磨损或变形，外部泄漏；X 23 表示油缸推杆 O 型密封圈磨损或损坏，外部泄漏。X 24 表示油缸缸体磨损，内部泄漏；X 25 表示油缸活塞 O 型密封圈磨损或损坏，内部泄漏。
图1 “转向沉重”故障树
3.2求“动力转向沉重”最小割集
故障树建立后，需要求故障树的最小割集，每一种最小割集都是造成顶事件发生的一种可能。常用的故障树最小割集的求法有上行法和下行法。本文使用上行法得到汽车“转向沉重”故障树的最小割集：{X l }，{X 2 }，……，{X 25 }。这 25 个最小割集都是引发“转向沉重”故障的可能原因，应该予以全面考虑和分析。
由于下列原因，在汽车动力转向装置故障诊断中，既不方便进行定量分析，也不方便从最小割集开始逐个向上查找：①汽车动力转向装置液压元件发生故障的统计概率数据不足，无法计算每一最小割集对顶事件的概率重要度，进而把最小割集按照概率重要度大小排序，确定检查各个总成、零件的顺序；②如果按照最小割集依次检查来排除故障，虽然有一定的可行性，但是工作量很大；③如果随意地对动力转向油泵、转向控制阀等精密的液压元件进行拆检，有可能造成新的故障。因此，将故障树分析法的定性分析和汽车故障诊断的基本原则有机结合起来，对“动力转向沉重”的原因和部位进行分析，是一种可行的方法。
3.3“动力转向沉重”的诊断分析
按照“由简到繁、先外后内、先电后机、易损件优先、尽可能免拆、先常见故障后疑难故障”的汽车故障诊断原则，按照故障树定性分析的导向进行如下诊断分析。
3.3.1 油罐油量和外部泄漏诊断分析
用目测的方法检查如下最小割集：
（1）检查 X 1和X 2，即油罐是否缺油、油量是否不足、油管接头是否泄漏；
（2）检查 X 6，即转向油泵总成密封垫是否损坏，造成外部泄漏；
（3）检查 X 15，即转向控制阀总成密封垫损坏，造成外部泄漏；
（4）检查 X 22和 X 23，即油缸推杆是否磨损或变形、推杆O形密封圈是否磨损或损坏，造成外部泄漏。
3.3.2 油管状况检查与分析
检查X 3和X 4，即检查油管中是否有空气、油管路是否堵塞，造成回路阻塞。检查方法：首先检查油罐油液中是否有泡沫，如有则可能是油管中有空气；然后顶起转向桥，启动发动机怠速运转，反复将转向盘从左边尽头转到右边尽头，使转向油缸作全行程往复运动，观察油罐油液中是否有气泡冒出来，如有则表明油管中有空气。
3.3.3 油泵油温诊断分析
检查X 7，即用非接触式测温仪检查油泵壳体是否超过90︒C，如超过则检查回油油管是否堵塞。
3.3.4 发动机提速检测与分析
检查X 5，即检查在汽车转向时发动机是否提速，以补偿液压式动力转向时的功率需要。检查方法：顶起转向桥，启动发动机怠速运转，反复将转向盘从左边尽头转到右边尽头，观察发动机转速表。
结语
运用故障树分析法对汽车液压系统故障进行诊断，要求专业维修人员必须具备深厚的专业知识和丰富的故障诊断经验，以及对故障树分析法有一定的认识深度。
参考文献
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[3]张毅,翟应虎,孙腾飞,夏环宇.JC型钻机绞车的故障树分析[J].电子测试. 2014(20).
论文作者:黄小章
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：故障论文; 油泵论文; 油管论文; 动力论文; 磨损论文; 总成论文; 沉重论文; 《基层建设》2018年第21期论文;