1.概述

在液压系统中，一个症状对应一个系列故障原因，通过对故障原因的总结与分类，可以划分出故障原因的不同层次及各层次所包含的子系统，故障原因的化整为零可通过因果关系图或故障树图来实现。

因果关系图通过简单的连线列解症状的各大类原因，以及每大类原因所包含的各具体原因，例如，对于密封件漏油这一故障，可将故障原因分成三大类，设计加工方面的问题，安装使用中的问题以及保管运输中的问题，每保管问题又包含一系列小问题（见图12-24），一旦系统出现泄漏，便可参照图12-24并结合现场的有关情况，深入地追究故障原因。

图12-24 泄漏因果关系图

图12-25 所示为某挖掘机行走跑偏故障因果关系图。

图12-25 某挖掘机行走跑偏故障因果关系图

故障树分析法（Fault Tree Analysis简称FTA）是系统可靠性研究中常用的一种重要方法，是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具。故障树分析法是把所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，然后找出直接导致这一故障发生的全部因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等），再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，直到找到那些故障机理已知的基本因素为止。通常把最不希望发生的事件称为顶事件，不再深究的事件称为基本事件（底事件），而介于顶事件与基本事件之间的一切事件称为中间事件，用相应的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图，即得故障树。它表示了系统设备的特定事件（不希望发生事件）与各子系统部件的故障事件之间的逻辑结构关系。故障树分析法就是以故障树为工具，分析系统发生故障的各种原因、途径，提出重点监视、有效维修和改进措施。

故障树由表12-7所示的各种符号组成，故障树实际上就是用各种逻辑门的故障树。

表12-7 各种逻辑门

作故障树图是故障分析的基础，作图的基本步骤如下：

给系统以明确的定义，选定某种可能发生的系统故障（即典型的涉及多种可能原因的症状）作为考察对象。

对系统故障进行定义，确定其界线，分析其形成原因，找出各有关事件及相互关系。

作故障树，对各中间事件与底事件作定义，确定各事件发生的判别标准，包括特征参量与检测方式。

故障树主要用于帮助现场指导现场工作，并在应用中不断修正与改进。(www.daowen.com)

故障树图作好以后，可用于故障分析人员弄清故障因果关系，它最适合影响因素众多，因果关系复杂的系统性故障分析。在现场上，当出现某一故障时，可根据现场已有的及可获得的信息，对照故障树，逐步深入地查出与故障相关的中间事件与底事件，最终理出故障机理，这样处理的优点是关系清楚，方法简单，有利于加快分析与处理现场故障的速度。

当资料、数据充分时，还可根据故障树对故障的各种引起原因进行定量分析，即找出各种故障原因的概率，然后对其采取预防与改进措施。

2.挖掘机液压系统的故障树分析

（1）建立液压系统故障树

国产某型高速挖掘机采用双泵双回路全功率变量液压系统，动臂液压缸Gd1、Gd2主要由液压泵P2供液，液压泵P1输出油液压力可调节插装阀LD的开口大小.并与液压泵P2合流，共同向动臂液压缸供液，充分利用了发动机功率。动臂伺服阀Sdl、Sd2控制动臂换向阀Hd动作，由此实现动臂的举升和下降。单向节流阀Jd3、Dd3可构成液压锁，控制动臂下降速率。动臂支路液压系统原理图如图12-26所示。

故障现象：支腿支路工作正常，但动臂液压缸达不到额定压力，动臂举升无动作。

为了正确地建立系统故障树，必须熟悉液压系统工作原理，要求分析人员对系统设计的工艺要求、技术规范、工作流程等文件和资料有透彻的了解，并具有比较丰富的设计和运行经验及较高的知识水平和严密清晰的逻辑思维能力。由动臂支路液压系统原理图及故障现象可建立图12-27所示的故障树。

图12-26 国产某型高速挖掘机动臂液压系统原理图

图12-27 动臂支路液压系统故障树

（2）故障分析

1）故障范围：

工程机械的复杂液压系统的各执行机构油路之间都有一些公共部分，若有一个执行机构正常工作，则可推断出公共部分没有故障。故障现象是支腿支路工作正常，但动臂液压缸操作时无响应。分析该挖掘机支腿支路液压系统得知：支腿支路工作正常，则公共部分即液压泵P2油路工作正常，底事件事件X₇、X₈、X₉不发生；伺服控制支路公共部分正常，底事件事件X₅不发生；回油路工作正常。底事件X₆不发生。同时，由于液压泵P2油路工作正常，液压泵P1油路工作是否正常则不会对液压缸无响应产生影响，可不去探明。于是故障原因就压缩到动臂换向阀Hd、动臂液压缸（Gd1、Gd2）、液压锁部分（Jd3、Dd3）、过载保护机构（Dd1、Yd1，Dd2、Yd2）和动臂伺服阀范围内。

2）故障原因与故障排除：

根据现场维修经验，动臂液压缸的故障形式主要为泄漏，外泄漏可以比较直观地看到，内泄漏较轻会造成动臂液压缸举升缓慢，但不会使液压缸无动作；根据单向阀工作原理及特性分析得知，液压锁及过载保护机构一般不会导致系统故障。经以上分析，初步判断故障发生在动臂换向阀和动臂伺服阀部分，测量动臂伺服阀工作状态下的油路压力，发现达不到工作要求，拆卸检查后发现伺服阀阀芯卡死，修复后故障得到解决。