大型特种车辆液压系统的故障树分析研究

　　0 概述

　　某企业近期生产了一辆载重 140 吨的装载运输车，是大型货物的主要陆地运输工具，其结构复杂，是集机电液一体化的高技术产品。 此特种运输车是企业首例自主制造的重型装载车， 改变了以往一直靠进口的局面。 其中，液压系统是该特种车的重要部分，主要括四个部分：升降系统，转向系统，驱动系统和冷却系统等。

　　液压系统的故障具有隐蔽性强、偶然性大，易受随机性因素影响等特点[1]， 同时该车液压系统承载了驱动，转向、升降等各种功能，其系统结构非常复杂，使得该车液压系统的维护和检修工作量很大。 由于企业维修人员对液压系统的认知不是很深， 检修的方法和手段也都不是很充分。 所以，企业以往的维修过程往往是头痛医头、脚痛医脚，用新件代替旧件，极有可能出现小故障换大总成的状况， 因此， 检修的过程就复杂化了，不能及时地发现和预防故障的产生，不能迅速排除出现的故障。

　　因此， 有必要对该车液压系统进行有效的可靠性分析， 将系统正常工作模式及可能的故障模式及产生原因体现出来，有效地指导以后车辆的生产、把握车辆液压系统装配和检测的关键点和关键技术， 有效地排除故障和隐患。

　　故障树分析法（FTA：Fault Tree Analysis）是一种评价复杂系统可靠性与安全性的重要方法， 它是可靠性工程的重要分支， 是分析系统故障因果关系的有效技术。通过 FTA 找出所有的故障形势及其网络关系，对分析系统的可靠性、 开展有效的维修工作有着积极意义[2,3,4]。

　　1 故障树建立

　　1.1 运输车液压系统

　　应用 FTA 对系统进行可靠性分析的前提是熟悉分析对象，下面就重点介绍一下该特种车的液压系统。

　　从公司统计的故障情况来看， 升降系统出故障的情况相对较多，总是出现“升降不平”等故障，其主要原因出在系统中的某一升降单点上，例如：无法起升或上升无力，无法正常下降、中位沉降等故障现象。 所以本文以升降系统中常见的、具体代表性的“无法起升或上升无力”为例，介绍故障树分析法对该车液压系统故障的应用。

　　在整个系统的液压原理图中， 升降部分主要由变量泵、升降比例阀、液控单向阀和液压缸构成。 为了使液压原理图清晰易懂， 在分析简图中只显示其中的四分之一，即某一单点液压原理图。 在该车升降工作中，可以单独对某点实现自由升降。 所以如此简化对实际故障分析没有任何影响。

　　升降系统和转向系统共用一个变量泵， 升降比例阀中一个梭阀反馈信号， 和转向系统中梭阀反馈信号同时控制变量泵的变量机构， 由于系统中升降系统和转向系统不同时工作， 所以只将升降系统中比例阀的梭阀反馈信号直接反馈到变量泵的变量机构。 所以，简化液压原理图如图 1 所示。