逻辑表达式在液压系统故障诊断中的应用

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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-个研究的热点领域，大多数研究是针对某-液压元件故障展开的～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- 96 - 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 1O.液控阀 11.油箱图 1 推土/绞盘液压系统原理简图《起重运输机械》 2013(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、M7-22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 4M7-22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PR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 M7-22多路阀阀芯移动，在高压油进入液压马达的同时，另-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-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 ·00 1·00 l01 11l01 10 l-l1 000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-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 -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 Qd表示动力切换内的电磁阀；3)当同-阀块内有多个同-类型的阀时用数字进行编号，如 Qc2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：-是高压油进入《起重运输机械》 2013 (5)表 1 绞盘液压系统元件 -代号对照表元件 代号 元件 代号变量泵 P1 操作手柄 CZ齿轮泵 P2 多路阀主阀 Dlh先导油源阀内 多路阀内的减压阀 xj D1b 压力补偿阀先导油源阀内 多路阀内的溢流阀 Xy D1a 安全阀控制多路阀 Jdl 先导油源阀内Xdl 主阀芯移动 电磁阀 PR Jd2方向的电磁阀动力切换阀内 绞盘排障电磁阀 Qa Jd3 电磁阀动力切换阀内 Qcl 平衡阀内的 Jk2的插装阀 Qc2 液控阀wYs-1内 Jkl 绞盘制动缸 Jg液控阀溢流阀 Jy 梭阀 Js马达，二是绞盘制动要解除。先导油源阀内左边的电磁阀即Xdl接通，先导控制油进入推土/绞盘作业系，经操作手柄 CZ、电磁阀Jd2或Jdl，-部分先导油驱动多路 阀主阀芯移动，另-部分经WYS-1内的梭阀驱动液控阀 Jkl使阀的下位接通，然后先导油进入制动缸 Jg，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Jk2进入马达。zJ表示制动解除，JPZ表示绞盘正向转动。

制动解除的逻辑表达式为ZJ(P1P2)·Xs·xj·Xy·Xdl·CZ·(JdlJd2)·Js2·Js3·Jkl·Jg (1)绞盘正向转动的逻辑表达式为JPZZJ·P1·Qd·Qc2·D1h·D1b·D2a·Jy (2)D1h(P1P2)·Xs·xj·Xy·Xdl·CZ-(JdlJd2) (3)电磁阀 Jdl和 Jd2不会同时通电，Jd2通电时绞盘正向转动，Jdl通电时绞盘反向转动，将式- 97 - (1)、(2)、(3)整理后可表示为为JPZP1·Xs·xj·Xy·Xdl·Cz·Qd·Qc2·Jd2·D1h·D1b·D1a-Jy·Js2·Js3·Jkl·Jg (4)在绞盘出现乱绳时，可以操作排障按钮使电磁阀 Jd3带电，从而解除制动进行人工排障。Jz表示人工排障操作▲行人工排障的逻辑表达式为JZ(P1P2)·Xs·xj。Xy·Xdl·Jd3·Jsl·Js3·Jkl·Jg (5)3 绞盘液压子系统的故障分析在-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，D2代表铲刀翻转系统多路阀，CF代表铲刀翻转。

CF：P1·Xs·xj·Xy·Xdl·Cz·Qd·Qc2·D2h·D2b-D2a (6)能够进行铲刀翻转操作，可以得出铲刀翻转CF1；绞盘不能转动JPZ0，结合式 (4)、(6)可得出1P1·Xs·xj·Xy·Xdl·Qc2·Cz·Qd(7)0Jd2·D1h·D1b·D1a·Jy·Js2·Js3·Jkl·Jg (8)2)可以进行人工排障，人工排障JZ 1，结合式 (5)、(8)可以得出0Jd2·DIh·D1b·Da·Js2·Jy (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Jd2、多路阀、溢流阀 Jy工作正常。根据以上分析，故障主要出现在 Js2处。更换 Js2梭阀后工作正常，故障排除。

某单位的-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♂合液压原理图，列出绞盘翻转时的～ 98 - 逻辑表达式为JPFP1·Xs·xj·Xy·Xdl·Cz·Qd·Qc2·Jdl·D1h·D1b·D1a·Js2·Js3·Jy·Jk2·Jkl·Jg (10)其中JPF代表绞盘反转，故障现象为能正转而不能反转，即 JPF0，JPZ1，综合式 (4)、(10)可以得出1P1·Xs·Xj·Xy·Xdl·Cz·Qd·Qc2·D1h·D1b·D1a·Js2·Js3·Jkl-Jg·Jy(11)0Jdl·Jk2 (12)故障范围被缩小到 Jdl和 Jk2两处。检查电磁阀Jdl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 Jk2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-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-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。