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逻辑表达式在液压系统故障诊断中的应用 蒋文峰王新睛高立龙王克 解放军理工大学野战工程学院 南京2 1 0 0 0 7 摘要大型工程机械功能逐渐增多，液压系统的复杂程度增加，液压系统故障定位排除的难度加大。将 逻辑表达式引入到液压系统的故障诊断中，可以大幅度缩小故障检测的范围，实现故障的快速定位 ，提高故障 排除的效率。 该方法在复杂液压系统的故障诊断中有较大的使用价值。 关键词逻辑表达式 ；液压系统；故障诊断 中图分类号 T H 1 3 7 ． 9 l 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 3 0 5 0 0 9 6 0 3 A b s t r a c t Mo r e a n d m o r e f u n c t i o n s i n l a r g e s c a l e c o n s t r u c t i o n e q u i p me n t a n d t h e i n c r e a s i n g l y c o m p l i c a t e d h y d r a u l i c s y s t e m r e s u l t i n mo r e d i ffic u l t y i n t r o u b l e p o s i t i o n i n g a n d。r e mo v M o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m． T h e l o c e x p r e s s i o n i s i n t r o d u c e d t o t h e f a i l u r e d i a g n o s i s o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m ，wh i c h c a n e f f e c t i v e l y n a r r o w t h e r a n g e o f t r o u b l e d e t e c t i o n，r a p i d l y p o s i t i o n t h e t r o u b l e a n d i mp r o v e e ffic i e n c y o f t r o u b l e r e mo v M． Th e me t h o d i s p r o v i d e d w i t h g r e a t u s e v a l u e f o r t r o u b l e d i a g n o s i s i n c o mp l e x h y d r a u l i c s y s t e m． Ke y wo r d s l o g i c e x p r e s s i o n ； h y d r a u l i c s y s t e m； f a i l u r e d i a g n o s i s O 引言 液压系统故障诊断中的应用。 液压系统因其独特的优势在工程机械领域得 1 某型工程机械的液压系统原理 到广泛 的应 用。因工程实 际的需 要 ，工程机 械逐 该型工程机械 的液压 系统 执行元件 较多 ，液 渐向大型化 、功能多样化 的方 向发展 ，工 程机械 压系统异常复杂，主要可 以分为推土／ 绞盘作业系 液压 系统也 变得 异 常复 杂 ， 加上大多数工程机械经常在 工况恶劣的环境 中工作 ，液 压系统容易 出现故 障且故 障 定位 的难度 大。 目前 ，液压 系统故障诊断成为一个研究 的热点领域 ，大多数研究是 针对某一液压元件故 障展 开 的。将逻辑表达式 引入 到某 型工程机械液压 系统故障诊 断中，把液压元件的 “ 故障” 与 “ 良好”状态分别赋值为 “ 0 ”和 “ 1 ” ，用具有代表意 义的字母组合表示液压 系统 的元件 ，即可将复杂 的故 障 推 理 过 程 简 化 为 “ 0” 与 “ l ” 之 间的简 单逻 辑运算 。 本文以某型工程机械液压系 统为例 ，介绍逻辑表达式在 一 9 6 1 ．双联泵2 ．先导油源阀3 ．动力切换阀4 ．绞盘5 ．绞盘平衡阀6 ．多路阀组 7 ．操作手柄8 ．绞盘电磁阀9 ．梭阀组1 O ．液控 阀1 1 ． 油 箱 图 1 推 土／ 绞盘液压系统原理简 图 起重运输机械 2 0 1 3 5 和起重作业系。推土／ 绞盘作业 系液压系统主要 由 负载敏感变量 泵 、先 导油源 阀、动力切 换 阀、绞 盘 、铲刀控深缸、变铲液压缸、铲刀翻转液压缸 、 M7 2 2多路阀等组成 ，见图 1 。 负载敏感变量泵提供 的液压油首 先进入动力 切换 阀；当动力切换 阀内的 电磁 阀不带 电时，A 端 的二位插装 阀打开 ，高压油进入 4 M7 2 2多路 阀。先导控制油 由齿 轮泵和负载敏感变量 泵两者 压力较高者提供 ；当 P R电磁阀接通时，先导控制 油流向推土／ 绞盘作业系。只有动力油 和先导控制 油同时流 向推 土绞盘作 业系 ，操 纵作业手柄 ，先 导控制油推动 M 7 2 2多路阀阀芯移动，在高压油 进入液压 马达 的同时 ，另 一路先导控制油将 液压 马达的制动解除 ，绞盘才能正常工作。 2 推土／ 绞盘液压 系统 逻辑表达式的建立 2 ． 1 逻辑数学基础知识 在逻辑代数 中，通 常用 “ 1 ”和 “ 0 ”来表示 逻辑真 和假 ，最 常用 的关系有 与、或、非 、包含 和同一关系 ，下面是几种逻辑关系的运算 ，其 中 1 表示某条件成立 ，0表示某条件不成立或不存在。 0 0 0 1 0 0 l0 1 11l 0 1 10 l -l1 0 00 在液压系统 内的故 障检测 中，液压元件 要么 处于正常状态，要么处于非正常状态，因此可以 将逻 辑数 学 引入 到 液压 系统 的故 障诊 断 中，用 “ 0 ” 和 “ 1 ”来 表 示元 件 的正 常状 态 和 非 正 常 状 态 。 2 ． 2液压元件的符号表示 液压系统 中的元件较 多，如果用 液压元件 的 全称建立 系统 的逻辑表 达式 ，不便 于书写和进行 逻辑运算 ，所 以有必 要按照一定 的规则用 相对简 单的字母来表示 系统 内的元 件 ，绞盘液压 子系统 的元件 一代号对照关系如表 1所示 。命名规 则如 下 1 用大写字母代替功能块 ；2 用小 写字母 代替功能块内的各小部件 ，如 Q d表示 动力切换 内 的电磁阀；3 当同一阀块 内有多个同一类型的阀 时用数字进行编号 ，如 Q c 2表示动力切换 阀内的 第二插装阀。 2 ． 3绞盘液压系统逻辑表达式的建立 根据推土／ 绞 盘作 业系液压 系统 的工作 原理 ， 绞盘系统正常工作需要 2个条件 一是高压油进入 起重运输机械 2 0 1 3 5 表 1 绞 盘液压 系统元件 一代号对照表 元件 代 号 元件 代 号 变量泵 P 1 操 作手柄 C Z 齿轮泵 P 2 多路 阀主 阀 D l h 先导油源阀内 多路阀内的 减压 阀 x j D 1 b 压力补偿 阀 先导 油源阀内 多路 阀内的 溢流阀 X y D 1 a 安 全阀 控制 多路 阀 J d l 先导油源 阀内 X d l 主阀芯移 动 电磁 阀 P R J d 2 方向 的电磁阀 动力切换 阀内 绞盘排障 电磁阀 Q a J d 3 电磁 阀 动力切换 阀内 Q c l 平衡 阀内的 J k 2 的插装 阀 Q c 2 液控 阀 wY s一1内 J k l 绞盘制动缸 J g 液控 阀 溢流 阀 J y 梭 阀 J s 马达 ，二是 绞盘制动要解 除。先导油 源阀 内左边 的电磁阀即 X d l 接通 ，先导控制油进入推土／ 绞盘 作业系，经操作手柄 C Z、电磁阀 J d 2或 J d l ，一部 分先 导 油驱 动 多路 阀主 阀 芯移 动 ，另 一部 分 经 WY S一1内的梭 阀驱动 液控 阀 J k l使 阀的下位 接 通 ，然后先导油进入制动缸 J g ，解除绞盘的制动。 高压油经过多路阀和平衡阀块内的液控阀 J k 2进入 马达。z J表示制动解除 ，J P Z表示绞盘正向转动 。 制动解除的逻辑表达式为 Z J P 1P 2 X s x j X y X d l C Z J d l J d 2 J s 2 J s 3 J k l J g 1 绞盘正 向转动的逻辑表达式为 J P ZZ J P 1 Q d Q c 2 D 1 h D 1 b D 2 a J y 2 D 1 h P 1P 2 X s x j X y X d l C Z- J d l J d 2 3 电磁阀 J d l和 J d 2不会 同时通 电，J d 2通电时 绞盘正 向转动 ，J d l通 电时绞 盘反 向转 动，将式 一 97 1 、 2 、 3 整理后可表示为为 J P ZP 1 X s x j X y X d l C z Q d Q c 2 J d 2 D 1 h D 1 b D 1 a- J y J s 2 J s 3 J k l J g 4 在绞盘 出现乱绳 时，可 以操作排 障按 钮使 电 磁阀 J d 3带 电，从而解 除制动进 行人工排 障。J z 表示人 工 排 障操作 。进 行人 工 排 障 的逻 辑 表达 式为 J Z P 1P 2 X s x j 。 X y X d l J d 3 J s l J s 3 J k l J g 5 3 绞盘液压子系统的故障分析 在一次施工 过程 中发现绞盘无 法转动 ，进行 人工绞盘排 障时绞 盘可 以转 动。尝试推土绞盘 系 的铲刀翻转操作 ，发现其工作正 常。对该故 障进 行分析 ，列出相应的逻辑表达式。 1 列出铲刀 翻转系统 的逻辑表 达式 ，D 2代 表铲刀翻转系统多路阀，C F代表铲刀翻转。 C FP 1 X s x j X y X d l C z Q d Q c 2 D 2 h D 2 b- D 2 a 6 能够进行 铲刀翻转操作 ，可 以得 出铲 刀翻转 C F1 ；绞盘不能转动 J P Z 0 ，结合式 4 、 6 可得 出 1P 1 X s x j X y X d l Q c 2 C z Q d 7 0J d 2D1 hD1 bD1 a J y J s 2 J s 3 J k l J g 8 2 可 以进行人工排障 ，人工排 障 J Z 1 ，结 合式 5 、 8 可以得出 0J d 2DI hD1 bDaJ s 2 J y 9 利用平衡 阀处 的测 压 口进行压力检 测 ，压力 表读数显示正常 ，可 以推测出当进行绞盘作业 时 J d 2、多路 阀、溢 流 阀 J y工作正 常。根 据 以上 分 析 ，故障主要出现在 J s 2处。更换 J s 2梭 阀后工作 正常，故障排除。 某单位的一 台该型装备在长期封库 后 出现绞 盘能正转而不能反转现象 ，其他液压子 系统能够 正常操作。结合 液压原 理图 ，列 出绞盘 翻转时 的 ～ 98 一 逻辑表达式为 J P FP 1 X s x j X y X d l C z Q d Q c 2 J d l D 1 h D 1 b D 1 a J s 2 J s 3 J y J k 2 J k l J g 1 0 其中 J P F代表绞盘反转 ，故障现象为能正转而 不 能反 转 ，即 J P F0，J P Z1 ，综 合 式 4 、 1 0 可 以得出 1 P 1 X s X j X y X d l C z Q d Q c 2 D1 h D1 b D1 a J s 2 J s 3 J k l- J g J y 1 1 0J d l J k 2 1 2 故障范围被缩小到 J d l和 J k 2两处。检查 电磁 阀 J d l 没发现异常 ，用压力表测量平衡 阀处压力 ， 发现有较高 的压力 ，正常情况下 ，反 向操 作时该 处的压力应该处 于较低 值 ，由此 推测液 控 阀 J k 2 故障。 4 结论 1 在工程机械 的液压 系统 中公共 油路较多 ， 为逻辑表达式提供了应用条件。在 复杂液压系统 中逻辑表达式故障诊断法有较高的应用价值。 2 逻辑表达式故障诊断法是基于液压系统原 理图和逻辑代数 的一种故 障诊 断方 法 ，在建立 液 压系统 的逻辑表达式 时，必须充分 了解该液压 系 统的工作原理。 3 逻辑表达式故障诊 断法要和一些简单 的压 力 、流量检测 和现场操作 等结合起来使 用，只能 缩小液压系统故障的范 围，达到定性分析的效果 。 参考文献 [ 1 ]闫嘉听，王新晴 ．发动机冷却风扇故障的逻辑代数诊 断法[ J ] ． 汽车技术，2 0 0 3 4 ． [ 2 ]颜荣庆 ．现代工程机械液压系统分析 [ M] ． 北京人 民交通 出版社 ，2 0 0 0 ． [ 3 ]邓飙，罗培，董江曼 ．几种行之有效的液压系统故障 诊断方法[ J ] ． 机床与液压，2 0 0 6 0 2 ． 作 者蒋文峰 地 址 江苏 省南京市 白下 区海福巷 1号野 战工程学 院 研管大队研二队 邮 编 2 1 0 0 0 7 收稿 13 期2 0 1 2 0 92 8 起重运输机械 2 0 1 3 5