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1、摘 要本文着重依据ZL30装载机对液压系统进行可靠性分析与改造设计。通过建立故障树，并应用故障树定性定量分析方法，确定液压系统可靠度及其可靠性指标，根据分析结果，提出一些改进措施，以提高其可靠性。最后，由全面预防性维护和简易诊断方式，从维护管理的角度，提高液压系统可靠性。关键词：ZL30装载机；液压系统；故障树分析；定性分析；定量分析；可靠性分析AbstractThe emphasis on the basis for the hydraulic systems of loader ZL30 and transformation of reliability design. Through t
2、he establishment of a failure, the application of the failure of the qualitative analysis of the hydraulic system and reliable method to determine the degree of reliability, according to analyses as a result, some improvement measures to improve its reliability. Finally, the comprehensive preventive
3、 maintenance and simple way from the diagnosis and management, improve the reliability of the hydraulic. Keyword：loader ZL30；hydraulic pressure system；fault tree analysis；qualitative analysis；quantitative analysis；reliability analysis目 录摘 要iAbstractii第1章 绪 论21.1课题背景21.2液压系统的定义及系统结构41.2.1液压系统定义41.2.2
4、液压系统的系统结构41.2.3 液压系统的应用51.3国内外装载机行业的现状和发展趋势61.3.1国内装载机行业的研究现状及发展趋势61.3.2国外装载机行业的研究现状及发展趋势7第2章 ZL30装载机液压系统82.1 ZL30装载机液压系统的工作原理82.2 ZL30装载机液压系统的主要工作装置92.2.1 铲斗收起与前倾92.2.2 动臂升降102.2.3 转载机铰接车架折腰转向112.2.4 换挡122.2.5 自动限位装置12第3章 ZL30装载机液压系统常见故障分析133.1装载机液压系统故障的定义及特点143.2装载机液压系统故障的判定依据及分类153.2.1装载机液压系统故障的判
5、定依据153.2.2装载机液压系统故障的分类163.3装载机液压系统的故障树建立193.3.1建立故障树的目的193.3.2 FTA故障树建立方法步骤及程序193.3.3故障树建树及原则25第4章 ZL30装载机液压系统的可靠性分析274.1针对ZL30装载机液压系统的故障做树状图分析344.2 ZL30装载机液压系统故障树建立364.3 ZL30装载机转向液压系统故障树建立394.4 ZL30装载机铲装液压系统故障树建立424.5故障树的定性定量分析方法及步骤444.6 ZL30装载机转向液压系统故障树的定性定量分析504.7 ZL30装载机铲装液压系统故障树的定性定量分析51第5章 ZL3
6、0装载机液压系统的改造设计545.1 ZL30装载机液压系统的改造设计54结 论58参考文献59致 谢60外文科技资料翻译61英文原文61中文译文66第1章 绪 论1.1课题背景随着科学技术的迅速发展，液压技术在航空、航天、航船、武器装备的国防工业中，以及在冶金机械、矿山机械、工程机械、运输机械、机床、轻工机械、农业机械等设备中，作为传动控制技术得到了广泛的应用。液压元件及其系统的可靠性直接关系到上述机械设备的工作可靠性，因此液压系统可靠性愈来愈受到重视。近年来，液压系统的可靠性研究主要集中在以下几个方面：a.针对液压元件的可靠性研究与设计对于任何一个液压系统，其元件的可靠性都是系统可靠性的基
7、础，液压元件大多精密而贵重，结构复杂，不少是单件小批量生产和设计，因而液压元件的可靠性研究工作十分重要且有不少困难。现阶段液压元件的可靠性研究工作主要有以下几个方面：(1)利用故障树分析法(FTA)与失效模式效应和致命度分析法(FMECA)对液压元件进行可靠性分析和设计。(2)利用新理论对液压元件进行新的分析和设计。(3)液压元件可靠性试验的研究。b.针对整个液压系统的可靠性研究液压系统的可靠性研究和其它系统一样，主要以整修液压系统为目标，进行液压系统可靠性预测和分配，液压系统可靠性分析，液压系统可靠性设计，液压系统可靠性试验，液压系统可靠性提高，液压系统可靠性管理等几方面的工作。目前研究的主
8、要方向有：(l)液压系统的可靠性预测。计算一个系统的可靠度是衡量一个系统优劣以及是否满足任务要求的一个重要参数，也是系统和系统间相互评判的一个重要手段，是系统可靠性研究的重要一部分。(2)液压系统的可靠性分析。通过对液压系统进行可靠性分析，得出的可靠性信息，故障模式，故障间的传播关系等，可以用来深层地了解液压系统的内部结构，为液压系统的设计、管理和故障诊断提供大量的方便和依据。(3)液压系统的可靠性设计，可靠性设计是可靠性工程中最重要的一环。(4)液压系统的可靠性管理。随着目前建筑施工和矿产资源开发规模的不断扩大，对工程机械需求量迅速增加，同时，我国工程机械产业进入了加速增长阶段，轮式装载机，
9、特别是针对某些专业的大中型装载机的应用越来越普及。为了适应发展需求，本次任务提出设计ZL30型轮式装载机，对于ZL30装载机来说，各系统出现故障的概率如下表所示：装载机各系统的故障率分布表因此有了我本次的设计ZL30装载机液压系统的可靠性分析及改造设计，要求在原有液压系统的基础上进行可靠性分析，建立其典型故障的故障树，进行定性及定量分析，并发挥自己的创造力，作进一步的改善。故障树分析在设备或系统的设计和维修中均具有重要作用。在设计中，应用故障树分析可以弄清系统的故障模式，找出系统或设备的薄弱环节，以便采取相应的改进措施，实现设计的最优化。1.2液压系统的定义及系统结构1.2.1液压系统定义 一
10、个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液控单向阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单
11、向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。 1.2.2液压系统的系统结构液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压
12、缸或液压马达，其可按实际要求来选择。在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。基本液压回路中的动作顺序控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。 对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。 不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进
13、行编号，以便发现系统故障。DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应 1.2.3 液压系统的应用如今，液压系统广泛应用在各行业的各种机械设备中。作为一种传动技术，液压方式比传统的机械方式，具有以下优点：a、能产生很大的力，而且控制容易；b、能在很宽范围内无级变速； c、很容易防止过载，安全性大；d、尺寸小出力大
14、，安装位置可自由选择；e、输出力的控制简单准确，可远程控制。虽然液压系统具有以上优点，但其系统的自动往复问题一直未能得到有效可靠的解决。在很多行业的许多设备中，如地质钻探设备中的泥浆泵、海水淡化设备中的高压泵、高层建筑用的消防泵等，这些设备需要连续输出高压、大流量的流体介质，由于没有解决液压系统的自动往复问题，仍采用传统的机械方式，导致其设备体积庞大、能耗多、效率低。1.3国内外装载机行业的现状和发展趋势1.3.1国内装载机行业的研究现状及发展趋势装载机是为我国“十五”和“2015年长期规划中基础工业和基础设施建设”服务的一种重大技术装备。特别是在中国加入WT0以后和西部大开发战略的实施为装载
15、机行业的发展提供了难得的发展机遇。但是，我国的装载机在其可靠性和产品质量方面与发达国家相比存在较大差距，主要表现在以下几个方面：(1)产品可靠性：国外工程机械的平均无故障工作时间(MTBF)为6001000小时，最高达到2000小时以上。国内工程机械的MTBF只有300小时，其中轮式装载机MTBF为2971小时，最多的为400小时，最少的仅有100小时。(2)产品的使用寿命：国外斗容小于23m3的装载机平均使用寿命为14000h，斗容23 m3的达18000h，斗容大于3 m3的可达20000h，最高25O00h。主要部件的使用寿命差距更大：国外发动机使用寿命8000h以上，液压泵500080
16、00h，液压缸100200万次，而我国仅分别为3000h、20003000h和6080万次。我国装载机的使用寿命仅为国外同类产品的12，有的还不到12。(3)性能水平：我国工程机械的整体性能参数与国外先进水平差距不大，但在舒适性、节能、降噪、低污染和生产率等指标上落后国外先进水平1520年。主要原因是先进的技术、结构、材料及工艺等方面差距较大。(4)噪声控制：1993年日本标准规定的噪声值：挖掘机为70一79dB(A)，装载机为7379dBfA)，推土机为7379 dBfA)。而我国工程机械标准规定的噪声指标(优等品)：推土机s90 dB(A)，装载机s85dB(A)，挖掘机s80dB(A)I
17、”。合格品标准的噪声值则更高。(5)外观质量：国外先进的产品，看上去很美，尤其是一些小型工程机械犹如工艺品一般。国产的工程机械近几年来虽然外观上有所进步，但传统的老面孔仍没有根本的改变，如油漆的光泽、附着力、抗冲击、硬度、耐磨性等与国外产品相比，仍存在较大的差距。在我国小型工程中，对机器性能的要求不是很高，国产装载机由于价格低廉备受青睐，而对于大型重点工程，国产装载机几乎无用武之地。特别是入世以后，关税进一步降低，进口装载机的价格进一步降低，我国装载机行业面临着前所未有的挑战。提高国产装载机的性能特别是可靠性性能成为企业兴衰成败的关键因素之一。尤其今天的产品向着高效益、复杂化和经济性的方向发展
18、，它对可靠性等提出了更高的要求。1.3.2国外装载机行业的研究现状及发展趋势在经历了五六十年代的发展后，到20世纪90年代中末期国外轮式装载机技术已达到相当高的水平。以人为本的设计思想得到充分体现，普遍采用了操纵力极小的电液比例控制技术、集中润滑技术等。微电子技术和信息技术的计算机管理系统、司机辅助操作系统、柴油机电脑控制装置、电子计算机监控系统、电子自动换档变速控制系统以及网络技术的智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算、操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面。在大吨位的装载机(如卡特988G)上还安装了电视监控系统。司机室设计更加人性化及豪华轿车化，空调及音响设备一应俱全，悬浮式
19、座椅上下前后左右随意调节，以满足操作者不同体态的要求，让人感到操作这些设备简直是一种享受。目前国外企业还特别重视噪声、振动和发动机的排放问题，绝大多数产品排污量都达到了欧II排放标准(即以设计乘员数不超过6人(包括司机)，且最大总质量不超过25吨的车辆为例，汽油车一氧化碳不超过22克公里，碳氢化合物不得超过O5克公里，柴油车一氧化碳不超过10克公里，碳氢化合物不得超过O7克公里，颗粒物标准不得超过008克公里，这便是我们所说的欧洲II号标准)。计算机管理和监控是90年代国外装载机发展的一个重要标志。计算机管理监控系统能连续管理和监控装载机的数十项参数，具有故障诊断和报警功能，能记录、处理装载机
20、作业的各种信息，并能用液晶显示器显示部件的工作状态，尤其在遇到突发或紧急情况时很容易显示，并以听觉与视觉相结合的报警信号提醒司机注意，有的还能提示故障排除的方法和程序。第2章 ZL30装载机液压系统2.1 ZL30装载机液压系统的工作原理 ZL30型l轮式装载机，该装载机可实现工作装置（铲斗)的铲装，提升，保持，倾卸和转向机构的转向等动作。液压传动系统如图：液压传动系统包括工作装置和转向系统。工作装置系统又包括动臂升降液压缸工作回路和转斗液压缸工作回路，两者构成串并联回路。当转斗液压缸换向阀8离开中位，即切断了通往动臂升降液压缸换向阀14的油路。欲使动臂升降液压缸动作必须使转斗液压缸换向阀8回
21、到中位。因此，动臂与铲斗不能进行复合动作，所以各液压缸的推力较大，这是转载机广泛采用的液压系统形式。根据装载机作业要求，液压传动系统应该完成下述工作循环：铲斗翻转升起（铲装）动臂提升锁紧（转运)铲斗前倾(卸载)动臂下降.2.2 ZL30装载机液压系统的主要工作装置2.2.1 铲斗收起与前倾铲斗的收起与前倾由转斗液压缸工作回路实现.当操纵手动换向阀3使其右位工作时,铲斗液压缸活塞杆伸出，并通过摇臂斗杆带动铲斗翻转收起进行铲装.其油路为:进油路:液压泵7(液压泵6）手动换向阀8右位铲斗液压缸无杆腔。回油路：铲斗液压缸有杆腔手动换向阀8右位滤油器油箱。当操纵手动换向阀8使其左位工作时，铲斗液压缸活塞
22、杆缩回，并通过摇臂斗杆带动铲斗前倾进行卸载。其油路为：进油路：液压泵7（液压泵6）手动换向阀8左位铲斗液压缸有杆腔。回油路：铲斗液压缸无杆腔手动换向发8左位滤油器油箱。当铲斗在收起与前倾的过程中，若转向液压泵4输出流量正常，则流量转换阀5中的流量分配阀工作在左位，使辅助液压泵6与主液压泵7形成并联供油（动臂升降回路也是如此）。当操纵手动换向阀8使其处于中位时，铲斗液压缸进，出油口被封闭，依靠换向阀的锁紧作用，铲斗在某一位置处于停留状态。在铲斗液压缸的无杆腔油路中还没有双作用安全阀12。在动臂升降的过程中，铲斗的连杆机构由于动作不相协调而受到某中程度的干涉，即在提升动臂时铲斗液压缸的活塞杆有被拉
23、出的趋势，而在动臂下降时活塞杆又被强制压回。而这时手动换向阀8处于中位，转斗液压缸的油路不通，因此，这种情况回造成铲斗液压缸回路出现过载或产生真空。为了防止这种情况的发生，系统中设置了双作用安全阀12，它可以起到缓冲和补油的作用。当铲斗液压缸有杆腔受到干涉而使压力超过双作用安全阀12的调定压力时，该阀回被打开，使多余的液压油流回油箱，液压缸得到缓冲。当真空时，可由单向阀从油箱补油。铲斗液压缸的无杆腔也应该设置双作用安全阀，使液压缸两腔的缓冲和补油过程彼此协调的更为合理。2.2.2 动臂升降动臂的升降由动臂升降液压缸工作回路实现。当操纵手动换向阀14使其工作在右位时，动臂升降液压缸的活塞杆伸出，
24、推动动臂上升，完成动臂提升动作。其油路为：进油路：液压泵7（液压泵6）手动换向阀8中位手动换向阀14右位动臂升降液压缸无杆腔。回油路：动臂升降有杆腔手动换向阀14滤油器油箱。当动臂提升到转运位置时，操纵手动换向阀14使其工作在中位，此时动臂升降液压缸的进出油路被封闭，依靠换向阀的紧锁作用使动臂固定以便运转。当铲斗前倾卸载后，操纵手动换向阀14使其工作在左位时，动臂升降液压缸的活塞杆缩回，带动动臂下降。其油路为：进油路：液压泵7（液压泵8）手动换向阀8中位手动换向阀14左位动臂升降液压缸有杆腔。回油路：动臂升降无杆腔手动换向阀14中滤油器油箱。当操纵手动换向阀14使其工作在左位时，动臂升降液压缸
25、处于浮动状态，以便于在坚硬的地面上铲取物料或进行铲推作业。此时动臂能随地面状态自由浮动，提高作业技能。另外，还能实现空斗迅速下降，并且在发动机熄火的情况下亦能降下铲斗。装载机动臂要求具有较快的升降速度和良好的低速微调性能。动臂升降液压缸由主液压泵7和辅助液压泵6并联供油，流量总和可达320L/min。动臂升降时的速度可以通过控制手动换向阀14的阀口开口大小来进行调节，并通过加速踏板的配合，已达到低速微调的目的。2.2.3 转载机铰接车架折腰转向轮式装载机的车架采用前，后车铰接机构，因此其转向机构采用交接车架进行折腰转向。装载机铰接车架折腰转向过程是由转向液压缸工作回路来实现的，并要求具有稳定的
26、转向速度（即要求进入转向液压缸的油液流量恒定）。转向液压缸的油液主要来自转向液压泵4，在发动机额定转速（1600r/min）下转向液压泵的流量为77L/min当发动机受其他负荷影响而转速下降时，就会影响转向速度的稳定性。这时就需要从辅助液压泵6通过流量换向阀5补入转向泵4所减少的流量，以保证转向油路的流量稳定。当流量换向阀5在相应位置时，也可将辅助液压泵多余的或全部液压油共给工作装置油路，以加快动臂升降液压缸和铲斗液压缸的动作速度，缩短作业循环时间和提高生产效率。装载机转向机构要求转向灵活，因此，转向随动阀16采取负封闭式的转向过渡形式，这样还能防止突然转向时使系统压力突然升高。同时还设置了一
27、个紧锁阀17来防止转向液压缸发生窜动。若操纵转向盘使转向随动阀16工作在左为和右为时，系统的压力升高，立即打开紧锁阀17，使油液进入转向液压缸以驱动活塞伸缩，使车辆转向。同时，前车架上的反馈杆随着前，后车架的相对偏转而通过出齿轮齿条传动使转向随动阀的阀体同时移动并关闭阀口，使转向动作停止。当转向盘停止在某一角度上时，转向液压缸也停止在相应位置上，装载机便动作沿着相应的转向半径运动。若继续转动转向盘，随动阀的阀口将始终打开，转向过程也将继续进行。因此，前，后车架的相对转角始终随着转向盘的转角。锁紧阀17的作用是在装载机直线行驶时防止转向液压缸窜动时产生液压冲击，造成管路系统损坏。另外，当转向液压
28、泵4和辅助液压泵6出现故障或管路发生损坏时，锁紧阀17将复位并关闭转向液压缸的油路，从而保证装载机不摆头。2.2.4 换挡 换挡的工作原理：蓄能器端部的活塞装在活塞缸内，右端顶在弹簧上，大小弹簧右端分别顶在主压力阀和壳体的凸台上。活塞左端与端部的螺塞间形成油室，并通过油道与换向阀的连通油道相通。在这段油道上装有单向阀和节流孔。换挡时油路的液压流入换挡离合器的油缸，从而使油路中油压降低，蓄能器油室的油室经单向阀补充油液，使制动器或离合器迅速结合。同时由于油室的油流出，在主压力阀控制油道的作用下，阀杆左移使系统的油压下降，当主、从动盘贴紧时，油缸停止移动，油压上升，一部分油液经节流孔流向油室，油室
29、的压力逐渐升高，推动活塞右移，压缩弹簧，主压力阀的阀杆右移，这样系统的油压便逐渐升高，使主、从动部件结合平稳，实现平稳换挡。 单向阀的作用在于及时向换挡制动器或离合器的油缸补油，使换挡迅速。同时在补油后，使主压力阀的阀杆左移，降低换挡开始时系统的压力。节流孔的作用在于换挡后使系统的压力逐渐地上升，从而换挡制动器或离合器的主、从动摩擦片逐渐压紧，使换挡柔和无冲击。2.2.5 自动限位装置为了提高生产效率和避免液压缸活塞达到极限位置而造成安全阀的频繁启闭，在工作装置和换向阀上装有自动限位装置，以实现工作中铲斗的自动放平。在动臂后铰点和转斗液压缸处装有自动限位行程开关。当动臂举升到高位置或铲斗随动臂
30、下降到与停机面最好水平的位置时，触点碰到行程开关，发出信号使电磁换向阀11动作，使其右位工作。这时，气动系统接通气路，储气筒内的压缩空气进入换向阀14或8的端部，松开弹跳定位钢球。阀心便在弹簧的作用下回到中位，液压缸停止动作。当行程开关脱开触点时，电磁换向阀断电而使其回到常位，这时进气通道被关闭，阀体内的压缩空气从放气孔排出。第3章 ZL30装载机液压系统常见故障分析3.1装载机液压系统故障的定义及特点在对产品的可靠性评价与分析中，明确故障的定义是十分重要的。它是可靠性分析和设计的前提，又是可靠性评价的依据。这是因为，对故障的含义理解不同，其可靠特征量指标(如故障概率、故障率等)、数据处理及其
31、评估结果可能不同。液压故障是指液压元件和液压系统不符合原规定条件下所发生的故障。因此，故障与人们预先对产品规定的要求、任务密切相关。判断产品是不是发生故障，必须由业务主管部门(或用户与生产厂预先商定)制定出具体的产品的故障判别标准，即故障判据。装载机液压系统的故障既不像机械传动那样显而易见，又不如电气传动那样易于检测，它与其相比具有以下特点：故障的多样性和复杂性液压系统出现的故障可能是多种多样的，而且在大多数情况下是几个故障同时出现。例如：系统的压力不稳定，常和振动噪声故障同时出现，而系统压力达不到要求经常又和动作故障联系起来；甚至机械、电气部分的弊病也会与液压系统的故障交织在一起，使得故障变
32、得复杂、新系统的调试更是如此。故障的隐蔽性液压系统是依靠在密闭管道内并具有一定压力能的油液来传递动力的，系统所采用的元件内部结构及工作状况不能从外表进行直接观察。因此，它的故障具有隐蔽性，不如机械传动系统故障那样直观，而又不如电气传动系统那样易于检测。引起同一故障原因和同一原因引起故障的多样性液压系统同一故障引起的原因可能有多个，而且这些原因常常是互相交织在一起互相影响。如：系统压力达不到要求，其产生原因可能是泵引起的，也可能是溢流阀引起的，也可能是两者同时作用的结果。此外，油的粘度是否合适，以及系统的泄漏等都可能引起系统压力不足。另一方面，液压系统中往往是同一原因，但因其程度不同、系统结构的
33、不同以及与它配合的机械机构的不同，所引起故障现象也可以是多种多样的。如同样是系统吸入空气，严重时能使泵吸不进油；轻者会引起流量、压力的波动，轻微时会产生噪声，造成机械部件运动过程中的爬行。故障产生的偶然性与必然性液压系统中的故障有时是偶然发生的，有时是必然发生的。故障偶然发生的情况如：油液中的污物偶然卡死溢流阀的阻尼孔或换向阀的阀芯，使系统突然失压或不能换向；电网电压的骤然变化，使电磁铁吸合不正常而引起电磁阀不能正常工作。这些故障不是经常发生的，也没有一定的规律。故障必然发生的情况是指那些持续不断经常发生，并具有一定规律的原因引起的故障。如油液粘度低引起的系统泄漏、液压泵内部间隙大内泄漏增加导
34、致泵的容积效率下降等。故障的产生与使用条件的密切相关性同一系统往往随着使用条件的不同，而产生不同的故障。例如环境温度低，使油液粘度增大引起液压泵吸油困难；环境温度高，油液粘度下降引起系统泄漏和压力不足等故障。系统在不干净的环境工作时，往往会引起油的严重污染，并导致系统出现故障。另外，操作维护人员的技术水平也会影响到系统的正常工作。故障难于分析判断而易于处理由于液压系统故障具有上述特性，所以当系统出现故障后，要想很快确定故障部位及产生的原因是比较困难的。必须对故障进行认真地检查、分析、判断，才能找出其故障部位及其原因。然而，一旦找出原因后，往往处理却比较容易，有的甚至稍加调节或清洗即可。3.2装
35、载机液压系统故障的判定依据及分类3.2.1装载机液压系统故障的判定依据按定义判定液压系统故障类别时，各类故障是互不相容的。即对某一故障，只能判定为某一分类方法中的一种。制定产品的故障判据时，一般应遵循的原则是：不能在规定条件下丧失功能。故障判据的界限值根据可接受的性能来确定。不同产品可按该产品的主要性能指标来衡量。判定基本故障的类别时，应以其最终的后果作为分类的依据。判定故障类别时，可参考一装载机液压系统故障示例。由于各种液压系统的结构、制造水平和使用条件不同，同一名称故障所导致后果及排除故障的难易程度会有很大差别，因此不能完全照搬，而应按本判定原则，参照实例，根据具体情况来确定其类别。下面是
36、部分液压元件的故障判据。轴向柱塞泵故障判据a.容积效率下降到低于合格品指标的50%。b.滑动摩擦副表面出现拉丝、粘铜或烧蚀。c.滚动体出现疲劳剥蚀。d.零部件出现损坏断裂。e.变量机构失灵，或变量机构的变量特性低于合格品指标的10%以上。f有滴状外漏。压力控制阀故障判据a.压力调节失灵或有卡死现象。b.导阀的颤振和啸叫，控制压力发生很大振摆。c.零部件的异常磨损或断裂。d.技术性能指标低于标准规定值的10%。e.有滴状外漏（算做故障）。方向控制阀故障判据a.换向、复位(对中)时间超过标准规定值的10%。b.内泄漏量超过标准规定值的10%。c.出现卡死，啸叫或抖动现象。d.零部件的异常磨损或疲劳
37、断裂。e.有滴状外漏（算做故障）。液压缸故障判据a.有滴状外漏。b.缸体（包括焊缝）出现裂纹。c.紧固螺钉断裂。3.2.2装载机液压系统故障的分类 按液压故障发生的时间性分类早发性故障：这是由于液压系统的设计，压元件的设计、制造、装配及液系统的安装调试等方面存在问题引起的。如新购买的液压设备严重泄漏和噪声大等故障，一般通过重新检验测试和重新安装、调试是可以解决的。如果是设计上的不合理或液压元件制造上存在问题，就必须改进设计，更换液压元件才能解决。 突发性故障：这是由于各种不利因素的偶然的外界影响因素共同作用的结果，这种故障发生的特点具有偶然性。如液压阀卡死不能换向；液压缸油管破裂，造成系统压力
38、下降；液压泵压力失调等等。这种故障都具有偶然性和突发性，一般与使用时间无关，因而难以预测，但它一般不影响液压设备的寿命，容易排除。渐发性故障：这是由于各种液压元件和液压油各项技术参数的劣化过程逐渐发展而形成的。劣化过程主要包括磨损、腐蚀、疲劳、老化、污染等因素。这种故障的特点是其发生概率与使用时间有关，它只是在元件的有效寿命的后期才明显地表现出来。渐进性故障一旦发生，则说明该液压设备或设备的部分元件已经老龄化了。如液压缸、液压泵、液压马达的磨损造成的内泄漏逐渐增大，当达到某一泄漏量时，故障就明显地表现出来了；密封圈等密封件的老化随时间而加剧，当达到有效寿命期时就失去了密封作用，导致系统严重泄漏
39、；液压元件中的压力弹簧的疲劳随时间而加剧，当达到疲劳极限时，液压元件就失去了控制作用；液压油的变质是随时间加剧的等等。由于这种故障具有逐渐发展的性质，所以这种故障通常是可以预测。按液压故障特性分类共性故障：共性故障是指各类液压系统和液压元件都常出现的液压故障，其故障的特点是相同的。如振动和噪声、液压冲击、爬行、泄漏、高温、进气等故障。由于这些故障的机理分析现已比较全面，所以故障规律较强，可靠性分析也比较容易。个性故障：个性故障是指各类液压设备的液压系统和液压元件所具有的特有液压功能所出现的特殊性故障。其故障的特点是各不相同的。如各类压力设备的液压保压功能；各类机床的自动换向功能等等。其故障特性
40、均为个别特殊故障，故均称为个性故障。理性故障：理性故障是由于液压系统设计不合理或不完善、液压元件结计不合理或选用不当而引起的故障。如溢流阀额定流量选小了，导致溢流阀过载而发出尖叫声等等。这类故障必须通过设计理论分析和系统性能验算后，才能最终加以判断。根据故障发生的原因分类固有故障：由于各液压系统生产单位的设计、加工、制造以及管理水平高低不同，各个环节很难保证质量绝对可靠，液压系统作为产品出厂后，就不可避免地带许多固有缺陷，为液压系统在使用过程中潜伏了故障隐患。这类故障很多，例如：零件某一局部结构件形状、尺寸设计的不合理、造成局部应力集中、过早出现疲劳破坏；零件材质存在缺陷而使强度不足；机加工、
41、热处理、焊接等产生残余变形而使零部件几何形状误差超限；组装过程中，各种连接松紧程度、配合间隙不符合规定等等，这些固有缺陷都会引起液压系统发生故障。人为故障：由于现场使用，操作人员未按照使用说明要求去操作，或者即使按要求操作但出现一些特殊情况时，未及时恰当处理而出现的所有故障，都归结为此类故障。例如：过快的升降、反向操作引起冲击而造成某些连接件等到的破坏；某些部位出现蹩卡现象后仍继续操作而造成构件破坏等。环境故障：这种故障主要指由于与液压系统相配套的机械设备(装载机、采煤机等)和工作环境的温度等原因所引起的故障。例如：装载机工作环境温度过高，当开始工作时，油温上升很快，超过设计上限。油温过高使系
42、统油液粘度下降，破坏了液压元件运动副间油膜，致使金属直接接触，机械运转噪声将会增大，同时增加磨损，导致液压元件出现泄漏及其它故障，而这又会加快系统的温升等。耗损故障：这种故障是指由磨损、老化、腐蚀等原因引所引起的故障。例如：液压支架各运动副表面磨损超限，使液压支架整体刚度下降；构件材化，使机械性能下降、强度降低；密封表面腐蚀引起密封失效等。根据故障的从属关系分类基本故障：这种故障是指液压系统零部件本身内在因素或缺陷所导致的故障。它包括由于构件强度、材质、加工和装配工艺等原因所引起的过度变形、断裂、过度磨损、老化、腐蚀、紧固件松动或失效、密封件失效等。这些故障是反映液压系统可靠性高低的基本故障，
43、是计算可靠性指标的依据。从属故障：这种故障是指液压系统由于外部因素(如违章操作，外界偶然事故等)所引起或由基本故障所导致产生的派生故障。例如：装载机液控单向阀密封件失效，导致液压系统下腔液体泄漏，装载机动臂提升力下降。密封件失效为基本故障，而由此引起的液压泄漏，动臂提升力下降为从属故障。在计算可靠性指标时，只统计基本故障，不统计从属故障，但这类故障也必须如实记入故障登记表。3.3装载机液压系统的故障树建立3.3.1建立故障树的目的通过故障树的安全分析，达到以下目的：识别导致事故的基本事件(基本的设备故障)与人为失误的组合，可为人们提供设法避免或减少导致事故基本原因的线索，从而降低事故发生的可能
44、性；对导致灾害事故的各种因素及逻辑关系能做出全面、简洁和形象的描述；便于查明系统内固有的或潜在的各种危险因素，为设计、施工和管理提供科学依据；使有关人员、作业人员全面了解和掌握各项防灾要点；便于进行逻辑运算，进行定性、定量分析和系统评价。3.3.2 FTA故障树建立方法步骤及程序1)方法步骤故障树分析是对既定的生产系统或作业中可能出现的事故条件及可能导致的灾害后果，按工艺流程、先后次序和因果关系绘成程序方框图，表示导致灾害、伤害事故的各种因素间的逻辑关系。它由输入符号或关系符号组成，用以分析系统的安全问题或系统的运行功能问题，为判明灾害、伤害的发生途径及事故因素之间的关系，故障树分析法提供了一
45、种最形象、最简洁的表达形式。故障树分析的基本程序如下：(1)熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。(2)调查事故：收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。(3)确定顶上事件：要分析的对象即为顶上事件。对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。(4)确定目标值：根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解事故发生的概率(频率)，以此作为要控制的事故目标值。(5)调查原因事件：调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。(6)画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。(7)分析
46、：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。(8)事故发生概率：确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件(事故)的发生概率。(9)比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。(10)分析：原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活掌握，如果故障树规模很大，可借助计算机进行。目前我国FTA一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果。2)FTA的符号及其运算FTA使用布尔逻辑门(如“与”、“或”)形成系统的故障树逻辑模型来描述设备故障和人为失误是如何组合导致顶上事件的。通过分析一个较大的工艺过程可得到故障树模型，
47、实际的模型数目取决于危险分析人员选定的顶上事件数，一个顶上事件对应着一个故障树模型。故障树分析人员对每个故障树逻辑模型求解，产生故障序列，其称为最小割集，由此可导出顶上事件。这些最小割集序列可以通过每个割集中的故障数目和类型，定性地排序。一般而言，含有较少故障数目的割集比含有较多故障数目的割集更可能导致顶上事件。最小割集序列揭示了系统设计、操作缺陷；对此，分析人员应提出可能提高过程安全性的途径。使用FTA需要熟练掌握装置或系统的功能、工艺图和操作程序以及各种故障模式和其结果，训练有素和富有经验的分析人员是有效和高质量运用FTA的保证。(1)故障树符号的意义。事件符号： 顶上事件、中间事件符号，需要进一步往下分析的事件。 基本事件符号，不能再往下分析的事件。 正常事件符号，正常情况下存在的事件。 省略事件，不能或不需要向下分析的事件。逻辑门符号： 或门，表示B1或B2任
