装备液压系统故障诊断

装备液压系统故障诊断（精选十篇）

装备液压系统故障诊断篇1

近年来,各种新装备不断研制并装备部队,对部队和院校装备保障体系和保障手段提出了新的更高的要求。针对新装备维修保障对测试仪器和设备的要求越来越高、测试参数日益繁多、测试速度和测试精度不断提高的特点,需要开发一种先进的装备故障诊断系统,实现装备故障快速准确维修,恢复和保持装备处于最佳性能状态,提高装备战斗力。

1故障诊断系统软件功能分析

故障诊断系统采用计算机为硬件平台,将虚拟仪器技术与某型装备故障诊断结合起来,充分发挥“软件即仪器”的作用[1],实现对装备进行准确、快速的测试和故障诊断,达到装备故障检修的总体目标。该故障诊断系统按照单元、电路2个层次,对接收机进行逐层测试、分析、判断和故障排除。因此,系统应具有以下功能:

(1)具有对测试设备的自检功能。为保证测试系统和被测系统的安全及检测结果的正确可靠,系统应该具有自校和自检功能。

(2)具有为单元板提供工作环境的功能,包括交直流电源和各种激励信号等。

(3)具有检测单元板响应信号的能力,如检测输出的直流电压、交流信号频率、幅度、电流和数字逻辑电平等。

(4)具有单元板故障判断功能。以某接收机单元板为被测对象,采用将单元板置于正常工作信号环境的方法,利用测试仪器测量单元板I/O输出信号的信号幅度、频率等参数值,并将数据库中参考数值与测量值进行对照比较,判断被测单元板输出是否正常,从而检测出该单元板是否存在故障。

2软件总体设计方案

系统软件主要由以下几部分组成:系统管理模块、用户界面模块、仪器初始化及自检模块、手动/自动测试诊断模块、数据处理模块、诊断程序推理模块、数据库模块、开关矩阵控制模块、信号源设置模块、虚拟仪器模块、信息显示模块、测试诊断报告模块等。整个系统软件的基本流程如图1所示。

图1中各组成部分功能描述如下:

(1)系统管理模块主要用于管理整个故障诊断系统,控制执行软件的各种任务。

(2)用户界面模块提供人机交互界面,通过用户界面的系统菜单,可以进入系统管理、故障检测、数据库管理、帮助等功能界面。

(3)仪器初始化及自检模块用于对整个系统仪器仪表进行初始化、自检和校验。

(4)手动/自动测试诊断模块是根据所选被测单元板的基本信息,实现对单元板进行故障诊断过程的功能模块。该模块所调用的数据库包括测试设备设置信息库、测试诊断参数库、测试诊断流程库等。

(5)数据处理模块对被测单元的参数进行自动测量、数据运算,并与允许参考值范围比较,对故障存在与否做出判断。

(6)诊断程序推理模块利用多信号相关矩阵的简化特性,将被测单元板的多信号数学模型转化成基于多信号模型的测试诊断流程[2],并将流程存储在测试诊断流程库中。

(7)数据库模块包括测试设备设置信息库、测试诊断参数库、测试诊断流程库和维修资料库4部分。

a.测试设备设置信息库:当确定被测对象后,系统将自动调用该信息库内存放的测试设备控制参数,并对测试设备进行自动设置;

b.测试诊断参数库:该数据库主要提供测试点的参考值与误差范围,从而可以用于测试结果的比较;

c.测试诊断流程库:该库用来存放基于单元板的测试诊断流程,主要根据不同单元板的信息,向操作者提供诊断流程的详细描述,并进行相应的操作提示,实现逐步进行测试点的测试;

d.维修资料库:主要提供针对不同故障现象的故障原因、检修流程和技术资料 (电路图、印制板图)等。

(8)开关矩阵控制模块用来控制开关矩阵,实现测试设备与被测对象的自动连接。

(9)信号源设置模块利用从测试设备设置信息库中获取的设置参数,对信号源模块进行控制产生激励信号。

(10)虚拟仪器模块是该故障诊断系统软件的重要组成部分,能对单元板信号进行数据处理和分析,同时给出信号参数或波形。

(11)信息显示模块提供被测对象的原理图、印制板图等。利用信息显示模块,在相应的图册上可指导技术人员测试诊断,帮助技术人员快速查找定位故障。

(12)测试诊断报告模块根据测试诊断程序执行的结果,输出被测对象的有关测试诊断结果信息。

3部分关键技术及其实现

3.1自动测试模块的设计与实现

1)程序设计流程

自动测试模块用于检测被测单元板是否存在故障,并根据需要,选择是否进行故障元器件的定位程序,软件工作流程的设计如图2所示。

图2中的右侧框内为板内测试程序,当检测结果为单元板存在故障时,系统软件将提示操作者,选择是否进入故障定位程序,该程序采用手动测试的方法,利用探针按照从测试诊断流程库读取到的测试诊断流程进行测试点的测试、处理并判断,从而完成故障的定位。

测试诊断流程库中的测试诊断流程以单元板电路的多信号模型为基础,经过诊断推理模块生成并存储[3]。推理模块就是利用多信号模型的相关矩阵特性,将单元板的数学模型转化为故障诊断程序的过程。推理模块程序流程如图3所示。

2)自动测试模块的实现

进入单元板自动测试程序界面后,首先要进行被测单元板的选择,完成选型安装功能,系统将自动调用数据库中相应单元板的测试设备设置信息。

点击“下一步”按钮,软件界面将提示用于单元板管脚与接口适配器的连接方式以及该单元板线缆接口与接口适配器上接口区不同接口的连接方式。操作人员在确认连线正确后点击“开始检测”按钮,软件将进入检测结果显示界面,如图4所示。

系统将通过数据库模块从测试设备设置信息库中自动获取相应单元板的各种测试设备状态参数,并对信号源进行设置,产生各种激励信号,然后采集单元板的响应信号,计算分析响应信号的特征参数,如中心频率、幅度范围等,最后将测试值与测试诊断参数库中获取的参考值进行比较来判断被测单元板是否存在故障,并显示在软件的测试结果显示区域。显示区域中,“管脚输出检测结果与标准值对照表”用来对照被测单元板测试管脚输出值与参考值及其比较结果;“线缆信号输出检测结果与标准值对照表”则用来对照线缆信号输出值与参考值及其比较结果;“检测结果”中指示灯用红色和绿色分别表示被测单元板是否存在故障。

3.2数据库模块的设计与实现

系统数据库包括测试设备设置信息库、测试诊断参数库、测试诊断流程库、维修资料库。

测试诊断参数库是系统数据库中最重要的部分。文章以测试诊断参数库的设计与实现为例阐述数据库模块的设计与实现。

测试诊断参数库提供了某型装备待测端口(管脚和线缆接口)的标识和参考值(电压值、电流值、频率值、幅度值)等数据。数据库内容主要包括:

1单元板编号:单元板编号是数据库自动添加的,使不同的单元板在数据库中具有唯一的标识;

2单元板名称:输入单元板名称,如“中低频单元”;

3待测管脚总数:被测单元板输出信号管脚总数统计;

4待测管脚功能名称:表示此管脚在单元板中的功能简述,如“直流电压输出管脚”、“数字信号输出管脚”;

5待测管脚代号:原理图中的管脚描述,如“A1”,此名将显示在电路图测试点上;

6待测管脚号:表示管脚在待测端口中的顺序,如“1”、“2”、…“44”等;

7待测管脚参考值:参考值用来与测试值进行比较,用容差判断测试结果是否正常,如在测试时该点电压不正常,则结果信息将显示在测试报告中,该参考值包括电压值、电流值、频率值、幅度值和数字逻辑电平等,功能不同的管脚具有不同类型的参考值;

8待测管脚误差范围:误差范围用百分比表示,针对不同的单元板,可以设置不同类型参考值的误差范围;

9信号波形:对应单元板测试点波形,选择此选项,可输入对当前测试点波形故障的分析说明,在测试时激活该点波形测试功能,如在测试时该点波形不正常,则故障诊断信息将显示在检测报告中;

10待测线缆接口总数:被测单元板的输出信号线缆接口总数统计;

11待测线缆接口功能名称:表示此线缆接口在单元板中的功能简述,如“直流电压输出线缆接口”、“交流信号输出线缆接口”;

12待测线缆接口代号:为原理图中的线缆接口描述,如“X1”,此名将显示在电路图测试点上;

13待测线缆接口号:表示线缆接口在待测端口中的顺序,如“01”、“02”等;

14待测线缆接口类型:该类型表示的是线缆接口的物理特性,主要解决单元板线缆接口标准不统一的问题;

15待测线缆接口参考值:参考值用来与测试值进行比较,用容差判断测试结果是否正常,如在测试时该点电压不正常,则结果信息将显示在测试报告中,该参考值包括电压值、电流值、频率值和幅度值等,针对功能不同的线缆接口具有不同类型的参考值;

16待测线缆接口误差范围:误差范围同样用百分比表示,针对不同的单元板,可以设置不同类型参考值的误差范围。

故障诊断系统的性能水平取决于它拥有知识的数量和质量,因此数据库应遵循开放的原则,数据库中的数据可以进行读取、追加、删除等操作,以利于数据库更新。数据库更新采用的是人工更新与系统自动更新相结合的方式。

3.3虚拟仪器模块的设计与实现

虚拟仪器模块包括虚拟示波器、虚拟万用表、虚拟频谱仪等。示波器面板可以进行参数设置,包括通道选择、量程设置、耦合方式设置、采样设置以及触发设置;经过示波器卡的数据采集,可以实时显示被测信号波形;还可以测量波形参数,如频率值,幅度的峰峰值、最大最小值、有效值、平均值等。

虚拟示波器模块设计采用虚拟仪器技术,可以实现真实示波器所有功能。显示波形是由真实信号源产生的中心频率为5.00MHz,输出电平为99dBμv的正弦波信号。

该虚拟示波器的驱动程序是通过VC++编译实现的[4,5],并封装在系统的仪器驱动层,编程采用LabVIEW调用CLF结点的方法,通过动态链接库和WindowsAPI函数调用,使LabVIEW与硬件驱动程序进行通信,从而实现控制硬件模块的功能。通过该方法,LabVIEW可以调用不支持其编程的仪器模块,增强了程序的可移植性和灵活性。

4结束语

文章对某型装备故障诊断系统软件的设计与实现进行了分析研究,并就自动测试模块、数据库模块、虚拟仪器模块的设计与实现进行了举例说明,阐述了设计思路与实现过程,为装备故障诊断系统的软件设计提供了依据,对提升某型装备的维修保障能力具有重要的现实意义。

摘要：文章针对某型装备单元板故障诊断问题,在硬件基础上,结合故障诊断系统软件功能分析,设计并实现了装备故障诊断系统软件功能。对软件中的部分重要模块的设计与实现如自动测试模块、数据库模块、虚拟仪器模块进行了较为详细的描述。该系统能够快速、准确地对某型装备的故障进行诊断,提高了装备故障的诊断能力。

装备液压系统故障诊断篇2

本卷共分为2大题50小题，作答时间为180分钟，总分100分，60分及格。

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）

1、极限的值是（）。

A．A B．B C．C D．D

2、不属于通风空调系统防火措施的是__。A．利用挡烟垂壁设置防烟分区 B．穿越空调机房的风管设置防火阀

C．管道井与房间、走道相通的孔洞，其空隙处采用不燃材料填塞密实 D．管道和设备的保温材料、消声材料和胶黏剂采用不燃材料或难燃材料

3、下列哪一类建筑生活给水系统水表的口径应以通过安装水表管段的设计秒流量不大于水表的过载流量来选定__。

A．旅馆

B．公共浴室

C．洗衣房

D．体育场

4、下列各组分子间，只存在色散力的有（）。

A．N2和CO2 B．Cl2和CO C．CO2和NH3 D．H2S和CCl4

5、水泵扬程应按提升高度，管路系统水头损失，另附加__m的流出水头计算。

A．4～5 B．2～3 C．3～4 D．2～4

6、在收缩喷管内，亚声速绝热气流沿流动方向__。

A．流速减小

B．压强增大

C．密度增大

D．温度下降

7、冰蓄冷空调系统中，低温送风的末端装置主要应解决__。

A．节能问题

B．结露问题

C．气流组织问题

D．噪声问题

8、当排水温度大于40℃时，室内排水管道不应采用__。

A．柔性接口机制铸铁排水管 B．耐热塑料管

C．普通UPVC管

D．钢筋混凝土管

9、开启式螺杆式制冷压缩机中目前广泛采用__来调节冷量。

A．滑阀调节机构

B．吸排气旁通

C．改变转速

D．间歇停机

10、__不是工业废水排水系统的主要组成部分。

A．事故排出口

B．废水处理站

C．污水泵站及压力管道

D．车间内部管道系统和设备、厂区管道系统

11、涡流絮凝池的特点有__。

A．容积小，絮凝时间短

B．造价较低

C．效果较差

D．水头损失小

12、用配线法进行频率计算时，判断配线是否良好所遵循的原则为__。

A．统计参数误差最小原则

B．抽样误差最小原则

C．设计值偏于安全原则

D．理论频率曲线与经验频率点据配合最好原则

13、对于集中给水站的设置地点，应考虑取水方便，其服务半径一般不大于__m。

A．50 B．100 C．150 D．200

14、在进行污水管道水力计算时确定污水管径的主要依据是__。

A．地在坡度

B．设计流量

C．设计流量和地面坡度综合考虑

D．最大充满度 15、20g钢在100℃的线膨胀系数为11.16×10-3mm/（m·℃），管道预热温度与预热前温度差为80℃，弹性模量为1.83×105MPa，管道外径为508mm，内径为495mm，则管道预热时的弹性力为（）N。

A．1.582×106 B．1.229×106 C．1.668×106 D．1.728×106

16、一平面简谐波在弹性介质中传播，在介质质元从平衡位置传到最大位移处的过程中（）。

A．它的势能转化为动能

B．它的动能转化为势能 C．它从相邻一般介质元获得能量，其能量逐渐增加

D．它把自己的能量传给相邻的一段介质元，其能量逐渐减少

17、消防卷盘的栓口直径和喷嘴口径宜为__。

A．25mm和6mm B．25mm和19mm C．19mm和6mm D．19mm和19mm

18、在精度要求很高的恒温恒湿空调房间，为了更有效地控制空调房间内温湿度在规定范围内，一般应__。

A．在空调风管的支管上加可调的电加热器

B．在空调箱加设可调的电加热器

C．在总风管上加加湿器

D．在空调箱内加设蒸汽加湿器

19、当导热过程在两个直接接触的固体表面之间进行，为了减小接触热阻，下列做法错误的是__。

A．降低接触表面的粗糙度

B．增大接触面上的挤压压力

C．在接触表面之间衬以导热系数大且硬度大的材料

D．在接触表面之间涂上一层导热系数大的油脂

20、根据城市规划、水源条件、__等方面的具体情况，给水系统可有多种不同的布置方式。

A．地形

B．用户水量

C．水压

D．水质

21、污水、废水隔油池的设计要求包括__。

A．隔油池的进水管上应清扫口

B．隔油池应设在排水点的出口处

C．隔油池宜设有通气管

D．隔油池应设有活动盖板

22、__在输水管道和给水管网中起分段和分区的隔离检修作用，并可用来调节管线中的流量或水压。

A．止回阀

B．阀门

C．泄水阀

D．排气阀

23、理想气体状态方程式为（）。

A.A B.B C.C D.D

24、硝化细菌、亚硝化细菌的关系为__。

A．寄生

B．拮抗 C．共生

D．互生

25、随着沸腾换热表面过热度(tW-tS)增加，气化核心逐渐增多，后增加的气化核心的大小比先形成的核心大小的__。

A．大

B．小

C．相等

D．不确定

二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、某潜水水源地分布面积A为15km2，该地年降水量P为456mm，降水入渗系数α为0.3，请问该水源地的年降水渗入补给量为__。

A．2.67×106m3 B．2.20×106m3 C．1.50×106m3 D．2.05×106m3

2、污泥按来源不同可分为__类型。

A．消化污泥

B．初次沉淀污泥

C．腐殖污泥

D．剩余活性污泥

3、供应链绩效评价一般从（）三个方面考虑。

A．内部绩效度量

B．企业业务流程

C．外部绩效度量

D．供应链业务流程

E．综合供应链绩效度量

4、旋流絮凝池适用于中小水厂，效果较差，应用较少，其特点不包括__。

A．池子较浅

B．效果较差

C．容积小、水头损失小

D．地下水位较高时施工困难

5、以下选项不属于玻璃电极的是__。

A．玻璃膜

B．Ag-AgCl内参比电极

C．一定浓度的HCI溶液

D．饱和KCl溶液

6、炉墙平壁用两层同样厚度的保温材料保温，两种材料的导热系数分别为λ

1、λ2（λ1＞λ2），λ

1、λ2为常数，下列说法正确的是（）。

A．将λ2的材料放在内侧，则保温效果好

B．将λ1的材料放在内侧，则保温效果好

C．无论保温材料怎么放置，保温效果一样

D．无法确定

7、工业企业门类多，有的用水量虽小，但对水质要求很高，城市自来水水质不能满足要求，也必须自建给水处理系统，将城市自来水水质提高到满足生产用水水质的水平，如__工业等。

A．电子

B．医药

C．火力发电

D．冶金

8、传热的基本方式是__。

A．导热、对流和辐射

B．导热、对流换热和辐射

C．导热、对流和辐射换热

D．导热、对流换热和辐射换热

9、齿轮材料为40MnB调质，齿面硬度为260HBS，其弯曲疲劳极限σFlim为__MPa。

A．190 B．240 C．580 D．700

10、有条件时，输配水管宜采用__等非金属管材。

A．橡胶管

B．承插式预应力钢筋混凝土管

C．承插式自应力钢筋混凝土管

D．塑料管

11、下列说法中不正确的为__。

A．有冻结危险的楼梯间，其散热器应由单独的立、支管供暖

B．有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支管供暖

C．有冻结危险的场所，散热器前不得设置调节阀

D．楼梯间散热器可以由单独的支管供热，但散热器前需设置调节阀

12、有条件利用地下水作冷却空气的冷源时，地下水使用过后的回水应__。

A．部分回灌

B．全部回灌

C．排入江河

D．予以再利用

13、一般雨水管道衔接以管顶平接为原则，但若当条件不利时也可采用__。

A．管中平按

B．管底平接

C．水面平接

D．垂直平接

14、如下图所示并联管道a、b，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度ιb＝3ιa，通过的流量关系为（）。

A.A B.B C.C D.D

15、安装螺翼式水表时，表前与阀门间的直管段长度不应小于8～10倍的水表直径，安装其他水表时，表前后的直管段长度不应小于__。

A．200mm B．300mm C．400mm D．500mm

16、地形起伏较大或城市各区相隔较远时，比较适合采用__给水系统。

A．分区

B．局部加压

C．分质

D．分压

17、输水干管一般__，当输水干管任何一段发生故障时仍然可通过，城镇的事故水量为设计水量的__。

A．不得少于2条；设计量100% B．必须设2条；事故水量70% C．不宜少于2条；事故水量70% D．不宜少于2条；消防水量70%

18、机械加压送风的余压值应符合的要求是__。

A．前室、合用前室为10～20Pa B．消防电梯间前室为30～40Pa C．楼梯间为40～50Pa D．避难层(间)为40～50Pa

19、活细菌数目最多的时期为__。

A．适应期

B．对数期

C．稳定期

D．衰老期 20、C．大于

21、排水管渠排入水体的出水口的形式和位置，应根据__、波浪情况、地形变迁和主导风向等因来确定。

A．污水水质

B．下游用水情况

C．水流情况

D．水体的水位变化幅度

22、下列分子中键有极性，分子也有极性的是（）。

A．N2 B．CCl4 C．BeCl2 D．NH3

23、当管网中没有水塔时，管网的设计流量__二级泵站的设计流量。

A．小于

B．大于

C．等于

D．不确定

24、当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等分隔设施，且裙房设有自动喷水灭火系统时，其防火分区的最大允许建筑面积为__。

A．2000m2 B．4000m2 C．5000m2 D．8000m2

25、下列__是反渗透处理工艺的核心部件。

A．渗透器

B．曝气池

C．半渗透膜

装备液压系统故障诊断篇3

摘要：在分析了内装测试关键技术基础上，设计了一套基于ADuC812且集各种检测功能于一体的BIT测试设备，详细介绍了系统设计方案。

关键词：故障诊断；BIT；实时监测；

引言

内装测试(BIT)是20世纪70年代美国在军用测试领域提出的全新的技术概念，其目的在于改善装备的维修性、测试性和自诊断能力，同时也使装备系统的机动性和保障性得到很大改善。20世纪70年代以来，以航天航空等国防工业领域为代表，国内在内装测试及自诊断技术方面、主要处于技术跟踪和理论研究阶段。进入20世纪90年代，火箭、卫星、飞机等飞行器的测试设备研制开发基本上都是围绕着VXI总线来进行。同时，在一些装备系统内部也出现了以自检功能为表现形式的内装测试及自诊断技术的雏形。本文拟将BIT技术应用在某型装备控制系统中，它能对装备控制系统实现设备数字化，可利用设备上计算机和相关信息接口来收集设备的工作信息，可对各功能模块进行实时监测，及时发现故障，将故障定位到现场可更换单元，快速指导维修人员进行换件维修。

内装测试关键技术

在装备控制系统上实现内装测试及自诊断，应包括内装测试设备研制和自诊断方法研究及实现两大部份。其中内装测试主要有两个方面：一是在被测对象内安装测试装置，从而在少用或不用外围测试设备的情况下，完成装备控制系统的性能测试：男一方面是在被测对象的系统设计时，对各部件进行自检功能设计，使各部件具有自检测试功能。在全系统测试时，综合各部件自检功能完成测试和信息采集：而自诊断技术则包含了故障特征提取、知识库建立和推理机算法实现等内容。具体实现时，首先将内装测试设备采集的信息通过通讯接口发送到地面的计算机，同时自诊断算法也在地面的计算机上实现。待两方面技术成熟后，再将测试设备和诊断软件全部内装在装备控制系统内部，这即是BIT技术，BIT技术消除了装备控制系统地面测试时需要将设备上所有被测信号通过众多的测试电缆引到地面来检测的繁琐，同时使地面测试设备变得不再庞大、复杂，同时缩短了装备测试前的准备工作时间，满足了操作人员对装备快速响应的要求。随着计算机技术的广泛应用，数字化已经是电子设备研制的方向。设备数字化以后，使得利用设备上计算机和相关信息接口来收集设备的工作信息成为可能。这样既可以简化测试设备及其与装备的连接关系，同时又为实现内装测试及自诊断创造了条件。

由于设备空间的限制，内装测试和自诊断技术必须要实现设备的小型化，其中包括计算机系统小型化、多通道高精度A／D和D／A变换器小型化和通讯接口小型化等。同时，为了实现完全意义上的内装测试和自诊断，必须解决内装激励方法研究和内装激励设备设计的关键技术；此外，为了解决传统内装测试存在的故障不可复现、不能识别间歇故障等问题、必须解决大容量小型化内装存储设备设计的关键技术：为了完成内装自诊断技术研究，必须解决故障知识库建立的关键技术。这几项关键技术实现的好坏直接关系到内装测试及自诊断系统性能的好坏。本文将主要对硬件设计和故障知识库设计进行详细介绍。

BIT系统

内装测试及自诊断系统包括信号调理模块、数据采集模块、数据存储模块、故障诊断、自激励模块和通讯电缆输出模块六部分(见图1)。模拟电压采集中信号调理电路负责完成对信号的差分放大、滤波和限幅等调理工作。逻辑量、频率量、时间量和脉冲量采集中的信号调理电路负责完成对信号的限幅和数据缓冲等调理工作。光电隔离主要是为了把所测量的信号和计算机相隔离，这样可以确保数据采集的读数不会受到接地电势差或共模电压的影响。数据存储模块主要用来存储一些内装测试及自诊断系统的诊断信息，包括测量的数字信息、设备上的模拟量信息、开关量信息、频率信息、脉冲信息、信号检测的粗故障信息以及这些信息的相应编码信息等功能。装备控制系统自激励模块主要实现单片机系统对装备上控制系统的信号自激励，同时也可以使地面计算机通过通讯电缆实现地面对装备的自激励控制。RS232／485接口模块可以实现上位机与PC机通讯。自检模块主要是实现系统的自检功能，在设计上是使ADuCS12的DA／AD通道形成回路，多余的DI／DO通道形成回路，从而对终端的模拟通道和数字通道的工作能力进行自测试。DSl2C887时钟芯片主要是给系统提供标准时间基准，对存储到Flash中的数据添加时间项，对PCM信息流传输的数据提供时间戳。本系统微处理器模块选用ADI公司的ADuC812单片机(高性能的8通道5us转换时间、12位A／D转换器、2个12位DAC，10 5kB的闪存E2PROM，具有3个16位计数／定时器和32条可编程I／O接口的8051／8052微控制器，256字节的SRAM)。

BIT系统硬件设计

BIT系统能完成模拟电压、逻辑信号、频率和时间的测量。

模拟电压信号分压

由于装备控制系统的模拟量电压范围为±120V，因此将每一路模拟信号输入到A／D转换通道之前，为了减少转换误差，希望送来的模拟信号在A／D转换输入的允许范围内尽可能大，这就要求对采集到的信号的幅值进行必要的调整，对信号进行滤波、降压等信号调理，选择合适的放大倍数，使信号进入模数转换之前的电压符合A／D转换器的要求。

模拟电压信号调理模块是一个多路范围为±120V电压信号的调理模块用以将其外部输入的不同幅值的电压信号调整到0～5V范围内，以保证A／D转换精度。通常要用分压网络分压，电路如图2所示。

分压网络的电压衰减量为输出电压Ui与输入电压Ui之比，也等于RjCI的并联阻抗z1与R2C2的并联阻抗的分压比。分压网络的分压比为：

只要分压网络元件参数满足R1C1=R2C2的关系，分布电容的影响就可不予考虑。因此输入到A／D转换器件的电压值为：

为了减小对电源的影响，通常R2和R1的值较大，而A／D的输入阻抗R1的值并非无穷大，所以实际输入到A／D转换器的电压为：

如果A／D的输入阻抗R1和R2接近，将给测量带来较大误差。解决的方法是在分压网络与A／D间加一射极跟随器，由于射极跟随器的输入阻抗R1近似无穷，对R2的影响不大，可有效的解决此问题。

模拟电压信号采集

经过模拟电压信号分压后，其外部输入的不同幅值的电压信号被调整到O-5V范围内，由于BIT系统中的微处理器其内包含了高性能的8路12位ADC采集系统，可直接实现装备控制系统模拟信号的A／D采样，采集系统由模拟多路开关、温度传感器、采

样保持电路(T／H)、ADC、+2.5V参考电压和ADc转换校正控制逻辑组成(见图3)。

频率信号测量

本设计中被测频率信号为2kHz，其测量是采用8254定时计数的方式测量。

由于标准输入时钟脉冲的频率为4MHz，而装备系统需要测量的信号频率为2kHz，其测量即是一个8254定时0.01S并对信号进行计数20的测量。由定时计数初值的公式可得N=T×f=0.01(s)X4MHz=40000，设计采用计数器1、2级联作为定时器，由于我们要统计0.01s内的信号发生次数，也就是说计数器1、2级联定时，每到0.01s就通知中断INT3，所以其工作方式设置如下：计数器1为模式2，计数器2为模式0。设计数器1的计数初值为N1，计数器2的计数初值为N2，且保证_N1×N2=40000，然后将各自初值送入各自寄存器通道即可。

时间信号测量

在硬件连接上，计时采用中断计时法，由于装备系统设备要求，计时最大量为8s，所以测量计时量需要二个计数器级联为32位来工作，硬件设计上仍是级联计数器1和计数器2，GATEl与GATE2均通过反相器接的P1.0口，CLKI端接标准频率脉冲4MHz，其硬件设计见图4。计时具体计算方法为：中计数器1和计数器2的计数初值均为OxFFFF，计数器1、2中当前计数值=N1×N2。

故障知识库的建立

在建造故障诊断专家系统知识库时，如何组织和处理专家经验知识和相关的技术文献知识，决定着故障诊断的有效性和准确性，我们把诊断过程中获取的装备控制系统故障模式、故障原因以故障树的形式组织起来，并通过对该故障树进行定性分析，得出故障树的最小割集，并将原故障树在最小割集的基础上简化，最后把相关的概念、事实以及它们之间的关系知识按关系模式表的结构组织起来，生成诊断知识库。在装备控制系统的故障诊断中，依据设备故障树，形成关系知识规则的步骤如下：(1)故障树逻辑简化，减少中间事件；(2)引进多个不相容独立事件，代替故障树中相容事件；(3)将故障树的事件转化为概念命题；(4)分解故障树为一系列单输出分支一a输入定义为关系规则前提，与门转化为关系规则的前提组合条件、或门转化为并列规则的前提、非门转化为单结论的非规则以表示互斥关系，b输出定义为关系规则结论，c重复Step a。

计算故障树的最小割集

为了便于规则的描述，故障树描述的规则必须只含最小割集的底事件。

本文采用下行法计算割集。这个算法的特点是根据故障树的实际结构，从顶事件开始，逐级向下寻找，找出割集。因为只从上下相邻两级来看，与门只增加割集阶数(割集所含底事件数目)，不增加割集个数；或门只增加割集个数，不增加割集阶数，所以规定在下行过程中，顺次将逻辑门的输出事件置换为输入事件，遇到与门就将其输入排在同一行(输入事件的交(布尔积))，遇到或门就将其输入事件各自排成一行(输入事件的并(布尔和))，这样直到全部换成底事件为止，这样得到的割集通过两两比较，划去那些非最小割集，剩下即为故障树的全部最小割集。图5是装备控制系统中A／D板故障树的割集计算，表1表示下行法求割集的过程。由表可知A／D板的最小割集为(B1)、(B2)、(B3)、(B4，Bs)。

形成关系知识的规则

根据A／D板的最小割集和结元器件端电压异常，用关系知识的规则步骤分析可得A／D板故障的规则如下：

Rulel IF A／D板故障且B1端电压异常Then B1坏：

Rule2 IF A／D板故障且B2端电压异常ThenB2坏：

Rule3 IF A／D板故障且B3端电压异常ThenB3坏：

Rule4 IF A／D板故障且B4端电压异常ThenB4坏：

Rules IF A／D板故障且B5端电压异常ThenBs坏。

从上面的规则建立过程可以得出，该方法将故障树分析法与专家系统有机结合，使得知识工程师、领域专家、使用维修人员之间的交流与合作更加容易，消除建立知识库的盲目性，确保了诊断知识的一致性和完备性、高可靠性：将数值计算过程和符号决策过程结合在一起，集成了多种形式的知识，有助于实现诊断的自动化和诊断结果更准确可靠。因此，建立合理的装备控制系统故障树，将故障树转化为关系知识，这一过程是导出专家系统关系规则(诊断知识)的有效途径。

结语

装备液压系统故障诊断篇4

关键词：故障诊断,BIT,实时监测,ADuC812

引言

内装测试 (BIT) 是20世纪70年代美国在军用测试领域提出的全新的技术概念，其目的在于改善装备的维修性、测试性和自诊断能力，同时也使装备系统的机动性和保障性得到很大改善。20世纪70年代以来，以航天航空等国防工业领域为代表，国内在内装测试及自诊断技术方面，主要处于技术跟踪和理论研究阶段。进入20世纪90年代，火箭、卫星、飞机等飞行器的测试设备研制开发基本上都是围绕着VXI总线来进行。同时，在一些装备系统内部也出现了以自检功能为表现形式的内装测试及自诊断技术的雏形[1]。本文拟将BIT技术应用在某型装备控制系统中，它能对装备控制系统实现设备数字化，可利用设备上计算机和相关信息接口来收集设备的工作信息，可对各功能模块进行实时监测，及时发现故障，将故障定位到现场可更换单元，快速指导维修人员进行换件维修。

内装测试关键技术

在装备控制系统上实现内装测试及自诊断，应包括内装测试设备研制和自诊断方法研究及实现两大部份。其中内装测试主要有两个方面：一是在被测对象内安装测试装置，从而在少用或不用外围测试设备的情况下，完成装备控制系统的性能测试;另一方面是在被测对象的系统设计时，对各部件进行自检功能设计，使各部件具有自检测试功能，在全系统测试时，综合各部件自检功能完成测试和信息采集;而自诊断技术则包含了故障特征提取、知识库建立和推理机算法实现等内容。具体实现时，首先将内装测试设备采集的信息通过通讯接口发送到地面的计算机，同时自诊断算法也在地面的计算机上实现。待两方面技术成熟后，再将测试设备和诊断软件全部内装在装备控制系统内部，这即是BIT技术，BIT技术消除了装备控制系统地面测试时需要将设备上所有被测信号通过众多的测试电缆引到地面来检测的繁琐，同时使地面测试设备变得不再庞大、复杂，同时缩短了装备测试前的准备工作时间，满足了操作人员对装备快速响应的要求。随着计算机技术的广泛应用，数字化已经是电子设备研制的方向。设备数字化以后，使得利用设备上计算机和相关信息接口来收集设备的工作信息成为可能。这样既可以简化测试设备及其与装备的连接关系，同时又为实现内装测试及自诊断创造了条件。

由于设备空间的限制，内装测试和自诊断技术必须要实现设备的小型化，其中包括计算机系统小型化、多通道高精度A/D和D/A变换器小型化和通讯接口小型化等[2]。同时，为了实现完全意义上的内装测试和自诊断，必须解决内装激励方法研究和内装激励设备设计的关键技术;此外，为了解决传统内装测试存在的故障不可复现、不能识别间歇故障等问题，必须解决大容量小型化内装存储设备设计的关键技术;为了完成内装自诊断技术研究，必须解决故障知识库建立的关键技术[3]。这几项关键技术实现的好坏直接关系到内装测试及自诊断系统性能的好坏。本文将主要对硬件设计和故障知识库设计进行详细介绍。

BIT系统

内装测试及自诊断系统包括信号调理模块、数据采集模块、数据存储模块、故障诊断、自激励模块和通讯电缆输出模块六部分 (见图1) 。模拟电压采集中信号调理电路负责完成对信号的差分放大、滤波和限幅等调理工作。逻辑量、频率量、时间量和脉冲量采集中的信号调理电路负责完成对信号的限幅和数据缓冲等调理工作。光电隔离主要是为了把所测量的信号和计算机相隔离，这样可以确保数据采集的读数不会受到接地电势差或共模电压的影响。数据存储模块主要用来存储一些内装测试及自诊断系统的诊断信息，包括测量的数字信息、设备上的模拟量信息、开关量信息、频率信息、脉冲信息、信号检测的粗故障信息以及这些信息的相应编码信息等功能。装备控制系统自激励模块主要实现单片机系统对装备上控制系统的信号自激励，同时也可以使地面计算机通过通讯电缆实现地面对装备的自激励控制。RS232/485接口模块可以实现上位机与PC机通讯。自检模块主要是实现系统的自检功能，在设计上是使ADuC812的DA/AD通道形成回路，多余的DI/DO通道形成回路，从而对终端的模拟通道和数字通道的工作能力进行自测试。DS12C887时钟芯片主要是给系统提供标准时间基准，对存储到Flash中的数据添加时间项，对PCM信息流传输的数据提供时间戳。本系统微处理器模块选用ADI公司的ADuC812单片机 (高性能的8通道5µs转换时间、1 2位A/D转换器、2个1 2位D A C, 10.5kB的闪存E2PROM，具有3个16位计数/定时器和32条可编程I/O接口的8051/8052微控制器，256字节的SRAM) [4]。

BIT系统硬件设计

BIT系统能完成模拟电压、逻辑信号、频率和时间的测量。

模拟电压信号分压

由于装备控制系统的模拟量电压范围为±120V，因此将每一路模拟信号输入到A/D转换通道之前，为了减少转换误差，希望送来的模拟信号在A/D转换输入的允许范围内尽可能大，这就要求对采集到的信号的幅值进行必要的调整，对信号进行滤波、降压等信号调理，选择合适的放大倍数，使信号进入模数转换之前的电压符合A/D转换器的要求。

模拟电压信号调理模块是一个多路范围为±120V电压信号的调理模块, 用以将其外部输入的不同幅值的电压信号调整到0～5V范围内，以保证A/D转换精度。通常要用分压网络分压，电路如图2所示。

分压网络的电压衰减量为输出电压Ui'与输入电压Ui之比，也等于R1C1的并联阻抗Z1与R2C2的并联阻抗的分压比。分压网络的分压比为：

只要分压网络元件参数满足R1C1=R2C2的关系，分布电容的影响就可不予考虑。因此输入到A/D转换器件的电压值为：

为了减小对电源的影响，通常R2和R1的值较大，而A/D的输入阻抗Ri的值并非无穷大，所以实际输入到A/D转换器的电压为：

如果A/D的输入阻抗Ri和R2接近，将给测量带来较大误差。解决的方法是在分压网络与A/D间加一射极跟随器，由于射极跟随器的输入阻抗Ri近似无穷，对R2的影响不大，可有效的解决此问题。

模拟电压信号采集

经过模拟电压信号分压后，其外部输入的不同幅值的电压信号被调整到0～5V范围内，由于BIT系统中的微处理器其内包含了高性能的8路12位ADC采集系统，可直接实现装备控制系统模拟信号的A/D采样，采集系统由模拟多路开关、温度传感器、采样保持电路 (T/H) 、ADC、+2.5V参考电压和ADC转换校正控制逻辑组成 (见图3) 。

频率信号测量

本设计中被测频率信号为2kHz，其测量是采用8254定时计数的方式测量。

由于标准输入时钟脉冲的频率为4 M H z，而装备系统需要测量的信号频率为2kHz，其测量即是一个8254定时0.01S并对信号进行计数20的测量。由定时计数初值的公式可得N=T×f=0.01 (s) ×4MHz=40000，设计采用计数器1、2级联作为定时器，由于我们要统计0.01s内的信号发生次数，也就是说计数器1、2级联定时，每到0.01s就通知中断INT3，所以其工作方式设置如下：计数器1为模式2，计数器2为模式0。设计数器1的计数初值为N1，计数器2的计数初值为N2，且保证N1×N2=40000，然后将各自初值送入各自寄存器通道即可。

时间信号测量

在硬件连接上，计时采用中断计时法，由于装备系统设备要求，计时最大量为8S，所以测量计时量需要二个计数器级联为32位来工作，硬件设计上仍是级联计数器1和计数器2, GATE1与GATE2均通过反相器接的P1.0口，CLK1端接标准频率脉冲4 M H z，其硬件设计见图4。计时具体计算方法为：

其中计数器1和计数器2的计数初值均为0xFFFF, 计数器1、2中当前计数值=N1×N2。

故障知识库的建立

在建造故障诊断专家系统知识库时，如何组织和处理专家经验知识和相关的技术文献知识，决定着故障诊断的有效性和准确性，我们把诊断过程中获取的装备控制系统故障模式、故障原因以故障树的形式组织起来，并通过对该故障树进行定性分析，得出故障树的最小割集，并将原故障树在最小割集的基础上简化，最后把相关的概念、事实以及它们之间的关系知识按关系模式表的结构组织起来，生成诊断知识库。在装备控制系统的故障诊断中，依据设备故障树，形成关系知识规则的步骤如下： (1) 故障树逻辑简化，减少中间事件; (2) 引进多个不相容独立事件，代替故障树中相容事件; (3) 将故障树的事件转化为概念命题; (4) 分解故障树为一系列单输出分支—a输入定义为关系规则前提，与门转化为关系规则的前提组合条件、或门转化为并列规则的前提、非门转化为单结论的非规则以表示互斥关系，b输出定义为关系规则结论，c重复Step a。

计算故障树的最小割集

为了便于规则的描述，故障树描述的规则必须只含最小割集的底事件。

本文采用下行法计算割集。这个算法的特点是根据故障树的实际结构, 从顶事件开始, 逐级向下寻找, 找出割集。因为只从上下相邻两级来看, 与门只增加割集阶数 (割集所含底事件数目) , 不增加割集个数;或门只增加割集个数, 不增加割集阶数, 所以规定在下行过程中, 顺次将逻辑门的输出事件置换为输入事件, 遇到与门就将其输入排在同一行 (输入事件的交 (布尔积) ) , 遇到或门就将其输入事件各自排成一行 (输入事件的并 (布尔和) ) ，这样直到全部换成底事件为止，这样得到的割集通过两两比较，划去那些非最小割集，剩下即为故障树的全部最小割集。图5是装备控制系统中A/D板故障树的割集计算，表1表示下行法求割集的过程。由表可知A/D板的最小割集为{B1}、{B2}、{B3}、{B4, B5}。

形成关系知识的规则

根据A/D板的最小割集和结元器件端电压异常，用关系知识的规则步骤分析可得A/D板故障的规则如下：

Rule1 IF A/D板故障且B1端电压异常Then B1坏;

Rule2 IF A/D板故障且B2端电压异常Then B2坏;

Rule3 IF A/D板故障且B3端电压异常Then B3坏;

Rule4 IF A/D板故障且B4端电压异常Then B4坏;

Rule5 IF A/D板故障且B5端电压异常Then B5坏。

从上面的规则建立过程可以得出，该方法将故障树分析法与专家系统有机结合，使得知识工程师、领域专家、使用维修人员之间的交流与合作更加容易，消除建立知识库的盲目性，确保了诊断知识的一致性和完备性、高可靠性;将数值计算过程和符号决策过程结合在一起，集成了多种形式的知识，有助于实现诊断的自动化和诊断结果更准确可靠。因此，建立合理的装备控制系统故障树，将故障树转化为关系知识，这一过程是导出专家系统关系规则 (诊断知识) 的有效途径。

结语

将BIT用于装备控制系统，有效地避免异常的发生，提高控制系统运行的可靠性。BIT技术简化了装备控制系统地面测试时需要将设备上所有被测信号通过众多的测试电缆引到地面来检测的繁琐，同时使地面测试设备变得不再庞大、复杂，缩短了装备测试前的准备工作时间，满足了操作人员对装备快速响应的要求。

参考文献

[1]曾天翔.电子设备测试性及诊断技术[M].北京:航空工业出版社, 1996

[2]Haller K A, Anderson K.Smart Build-in-test (BIT) [J].IEEE1985AUTOTEST-CON, 1985:140-147

[3]张宝珍, 曾天翔.智能BIT技术[J].测控系统, 2008, 19 (11) :11-14

[4]崔洪亮.数字滤波在测试设备故障诊断中的应用[J].电子产品世界, 2009 (5)

汽车行驶系统故障诊断解读（模版）篇5

捷达轿车行驶系（见图1）分为四大主要部分：车桥、车轮、车架和悬架。其作用是：接受传动系的动力，通过驱动轮与路面的作用产生牵引力，使汽车正常行驶；承受汽车的总重量和地面的反力；缓和不平路面对车身造成的冲击，衰减汽车行驶中的振动，保持行驶的平顺性；与转向系配合，保证汽车操纵稳定性。主要对车轮和悬架这两部分探讨。

图1行驶系的一般组成示意图

1—车架；2—后悬架（钢板弹簧非独立悬架）；3—后桥； 4—后轮；5—前轮；6—前桥；7—前悬架（麦弗逊式独立悬架）

悬架分为独立悬架和非独立悬架，图1中前悬架为独立悬架，后悬架为非独立悬架。常见的独立悬架为麦弗逊式，乘用车前悬架普遍采用此结构。麦弗逊式独立悬架的杆件气活动部位很多，球头销等处磨损松旷后会带来车轮定位角的变化。非独立悬架因其结构简单，工作可靠，被广泛应用于货车的前、后悬架。在少数乘用车中，非独立悬架仅用作后悬架。货车上非独立悬架普遍采用钢板弹簧式；由于货车行驶路面较差，悬架受到的冲击载荷大，加上超乖情况严重，钢板弹簧很容易永久变形甚至断裂，从而引起车轮定位角的变化。

二行驶系四大系统

2.1悬架系统

捷达轿车采用悬架(前/后): 麦克弗逊式单横臂/纵向拖臂式单纵臂。所谓悬架（见图2）就是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分。这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。以下对前悬架及后悬架进行分开探讨。

2.1.1 前悬架的故障原因及排除方法 ①前悬架有噪声

前减振器、转向节、下摆臂(梯形臂)的连接螺栓松动，产生噪声。排除方法是重新紧固各松动螺栓

前减振器漏油严重或前减振器活塞杆与缸筒磨损严重，产生噪声。排除方法是更换前减振器。

下摆臂(梯形臂)的前后橡胶衬套磨损、老化或损坏，产生噪声。排除方法是更换衬套。

螺旋弹簧失效或折断，产生噪声。排除方法是更换螺旋弹簧。②万向节传动轴有噪声

传动轴上的振动缓冲器移位，产生振动噪声。排除方法是将振动缓冲器复位。

传动轴上的支承轴承损坏，产生噪声。排除方法是更换支承轴承。

内等速万向节与变速器上的驱动法兰(或称半轴)的连接螺栓松动(捷达与桑塔纳车)，产生噪声。排除方法是重新紧固。

传动轴变形，产生振动噪声。排除方法是进行校正。

球笼式万向节的球毂、钢球、保持架或外壳体磨损，产生噪声。排除方法是更换球笼式万向节。

三叉式万向节的三叉式万向节与万向节叉轴磨损，产生噪声。排除方法是更换三叉式万向节。③前轮跑偏

两前轮的气压不一致，导致前轮跑偏。排除方法是，将两前轮均充气到正常气压。

两前轮轮胎磨损，使与地面附着力变小，产生跑偏。排除方法是更换轮胎。

左右螺旋弹簧损坏或产生永久变形，使车轮跑偏。排除方法是更换螺旋弹簧。

左右前减振器损坏或变形，使车轮跑偏。排除方法是更换前减振器。

前轮定位角不正确，使车轮跑偏。排除方法是重新检查和调整前轮定位角。横向稳定杆橡胶套损坏或固定螺栓松动，使车轮跑偏。排除方法是更换橡胶套并重新紧固螺栓。④前轮摆动

轮辋的钢圈螺栓松动，使车轮摆动。排除方法是按规定力矩紧固钢圈螺栓。

前悬架的螺栓(母)松动，使车轮摆动。排除除方法是紧固转向节、前减振器及下摆臂(梯形臂)的紧固螺栓(母)。

前轮毂轴承磨损，使间隙变大，造成车轮摆动。排除方法是更换轴承。

车轮轮毂产生偏摆，使车轮摆动。排除方法是更换轮辆。

车轮不平衡，使车轮摆动。排除方法是进行车轮的平衡。

下摆臂(梯形臂)的球头销(球接头)磨损或松动，使车轮摆动。排除方法是更换球头销(球接头)。

转向横拉杆球头销磨损或松动，使车轮摆动。排除方法是更换球头销。

前轮定位角不正确，使车轮摆动。排除方法是校正前轮的前束和外倾角。⑤前轮轮胎磨损异常

前轮气压不正常，造成前轮轮胎异常磨损。排除方法是正确充气，不能过高或过低。

前轮定位角不正确，造成前轮轮胎异常磨损。排除方法是校正前车轮的前束和外倾角。

前轮摆动导致前轮轮胎异常磨损。排除方法是克服前轮摆动的各种故障。

2.1.2 后悬架的故障与排除方法 ①后轮摆动

后车轮轮辋偏摆，造成后轮摆动。排除方法是更换后轮轮辋。

后车轮不平衡，造成后轮摆动。排除方法是进行后车轮的平衡。

后摆臂上短轴变形，造成后轮摆动。排除方法是更换短袖。

后轮毂轴承间隙过大，造成后轮摆动。排除方法是进行调整。

后轮毂轴承损坏，造成后轮摆动。排除方法是更换轴承。

后车轮轮胎气压不正常，使后轮摆动。排除方法是正确充气。

后桥体变形，使后轮摆动。排除方法是更换后桥体。

后减振器失效，使后轮摆动。排除方法是更换后减振器。

纵摆臂与后轴管支架总成间的滚针轴承损坏或磨损，造成后轮摆动。排除方法是更换滚针轴承。②后悬架噪声

后减振器漏油或损坏，造成噪声。排除方法是更换后减振器。

后减振器端缓冲套损坏，造成噪声。排除方法是更换缓冲套。

后毂轴承损坏，造成噪声。排除方法是更换轴承。

后悬架各紧固螺栓(母)松动，造成噪声。排除方法是重新紧固螺栓(母)。

后桥体橡胶支承损坏，造成噪声。排除方法是更换后桥体橡胶支承。

后减振器的螺旋弹簧损坏(捷达与桑塔纳轿车)，造成噪声。排除方法是更换螺旋弹簧。

扭杆与纵摆臂、后轴管支架总成的花键磨损松动，造成噪声。排除方法是更换扭杆。

纵摆臂与后轴管支架之间的滚针轴承损坏，造成噪声。排除方法是更换滚针轴承。

2.2 车架

车架的功用及要求

定义：车架是连接在各车桥之间形似桥梁的一种结构，是整个汽车的安装基础。

功用：安装汽车的各总成和部件，使它们保持正确的相对位置，并承受来自车上和地面的各种静动载荷。

显然来说，车架既然是整个汽车安装的基础，自然会对车架的机构及稳定性有比较高的要求，下面简要叙述车架应该满足的条件也可以说成对车架的要求。车架的结构首先应满足汽车总体的布置要求。车架应具有足够的强度和合适的刚度，以满足承受各种静、动载荷。车架结构简单，质量应尽可能小，便于机件拆装、维修。车架的结构形状尽可能有利于降低汽车质心和获得大的转向角，以提高汽车行驶的稳定性和机动性。这一点对轿车和客车尤为重要。车架的类型与构造汽车车架按结构形式可分为边梁式车架、中梁式车架、综合式车架和无梁式车架。许多轿车公共汽车没有单独的车架，而以车身代替车架，主要部件连接在车身上，这种车身称为承载式车身。这种结构的车身底板用纵梁和横梁进行加固，车身刚度好，质量轻，但制造要求高。

2.3 车桥

车桥的功用及分类

车桥的功用是传递车架或承载式车身与车轮之间各方向的作用力。

车桥分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥4种类型。

转向桥能使装在前端的左右车轮偏转一定的角度来实现转向，还能承受垂直载荷和由道路、制动等力产生的纵向力和侧向力，以及这些力所形成的力矩。

车轮

车轮的类型及构造

车轮是外部装轮胎，中心装车轴并承受负荷的旋转部件，由轮毂、轮辋和轮辐组成。车轮主要分为辐板式和辐条式。

车轮的动用：支承汽车及货物总质量；保证车轮和路面的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性；与汽车悬架一同减少汽车行驶中所受到的冲击，并减轻由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和平顺性。

轮胎的种类大致分为三类。普通斜交轮胎、子午线轮胎和无内胎轮胎。下面着重介绍下无内胎轮胎。

无内胎轮胎就是没有内胎和垫带，充入轮胎的气体直接压入无内胎轮胎中，要求轮胎与轮辋之间有很好的密封性。无内胎轮胎穿孔时压力不会急剧下降，仍然能继续安全行驶。无内胎结构简单、质量较小，其缺点是轮胎爆破失效时，途中修理比较困难。现在几乎有所的轿车均使用无内胎轮胎。

2.4 轮胎

2.4.1 捷达轿车轮胎

捷达轿车主要采用的是韩泰轮胎和固特异轮胎。两种轮胎各有各的特点，下面简单说下这两种轮胎的特点。韩泰轮胎的优点在与价格较低，花纹较深，相对性价比较高。而固特异轮胎的各项性能比较平均。区别在固特异轮胎稍耐磨，噪音较大。这两种轮胎各有所长，也有各自的不足之处。本人认为固特异轮胎相对好些。车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生—驱动力和制动力厂汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等。轮胎常见的分类方式是按照结构划分为斜交线轮胎、子午线轮胎。子午线胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。捷达轿车轮胎采用的是子午线轮胎。俗称真空胎或原子胎。斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层；而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质，其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布，可减少轮胎被异物刺破的几率。从设计上讲，斜交线轮胎有很多局限性，如由于交叉的帘线强烈摩擦，使胎体易生热，因此加速了胎纹的磨损，且其帘线布局也不能很好地提供优良的操控性和舒适性；而子午线轮胎中的钢丝带则具有较好的柔韧性以适应路面的不规则冲击，又经久耐用，它的帘布结构还意味着在汽车行驶中有比斜交线小得多的摩擦，从而获得了较长的胎纹使用寿命和较好的燃油经济性。同时子午线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。无内胎轮胎有一个公认优点，即当轮胎被扎破后，不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂（这是非常危险的），而是使轮胎能在一段时间内保持气压，提高了汽车的行驶安全性。另外，和斜交线轮胎比，子午线轮胎还有更好的抓地性。现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构不同，又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同，还可分为普通斜交胎、带束斜交胎和子午线胎。轮胎通常由外胎、内胎、垫带3部分组成。也有不需要内胎的，其胎体内层有气密性好的橡胶层，且需配专用的轮辋。世界各国轮胎的结构，都向无内胎、子午线结构、扁平（轮胎断面高与宽的比值小）和轻量化的方向发展。外胎由胎面、胎侧、缓冲层（或带束层）、帘布层及胎圈组成。用于承受各种作用力。胎侧是轮胎侧部帘布层外层的胶层，用于保护胎体。帘布层是胎体中由并列挂胶帘子线组成的布层，是轮胎的受力骨架层，用以保证轮胎具有必要的强度及尺寸稳定性。缓冲层（或带束层）为斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层或胶层，用于缓冲外部冲击力，保护胎体，增进胎面与帘布层之间的粘合。胎圈是轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布组成，起固定轮胎作用。轮胎的规格以外胎外径D、胎圈内径或轮辋直径d、断面宽B及扁平比（轮胎断面高H／轮胎断面宽B）等尺寸加以表示，单位一般为英寸（in）（1in＝2.54cm）。汽车轮胎是橡胶与纤维材料及金属材料的复合制品，制造工艺是机械加工和化学反应的综合过程。橡胶与配合剂混炼后经压出制成胎面；帘布经压延、裁断、贴合制成帘布筒或帘布卷；钢丝经合股、包胶后成型为胎圈；然后将所有半成品在成型机上组合成胎坯，在硫化机的金属模型中，经硫化而制成轮胎成品。

轮胎是汽车的重要部件，在汽车轮胎上的标记有10余种，正确识别这些标记对轮胎的选配、使用、保养十分重要，对于保障行车安全和延长轮胎使用寿命具有重要意义。轮胎规格：规格是轮胎几何参数与物理性能的标志数据。轮胎规格常用一组数字表示，前一个数字表示轮胎断面宽度，后一个数字表示轮辋直径，均以英寸为单位。中间的字母或符号有特殊含义：“X”表示高压胎；“R”、“Z”表示子午胎；“一”表示低压胎。层级：层级是指轮胎橡胶层内帘布的公称层数，与实际帘布层数不完全一致，是轮胎强度的重要指标。层级用中文标志，如12层级；用英文标志，如″14P．R″即14层极。帘线材料：有的轮胎单独标示，如“尼龙”（NYLON），一般标在层级之后；世有的轮胎厂家标注在规格之后，用汉语拼音的第一个字母表示，如9.00－20N、7.50－20G等，N表示尼龙、G表示钢丝、M表示棉线、R表示人造丝。负荷及气压：一般标示最大负荷及相应气压，负荷以“公斤”为单位，气压即轮胎胎压，单位为“千帕”。轮辋规格：表示与轮胎相配用的轮辋规格。便于实际使用，如“标准轮辋5.00F”。平衡标志：用彩色橡胶制成标记形状，印在胎侧，表示轮胎此处最轻，组装时应正对气门嘴，以保证整个轮胎的平衡性。滚动方向：轮胎上的花纹对行驶中的排水防滑特别关键，所以花纹不对称的越野车轮胎常用箭头标志装配滚动方向，以保证设计的附着力、防滑等性能。如果装错，则适得其反。磨损极限标志：轮胎一侧用橡胶条、块标示轮胎的磨损极限，一旦轮胎磨损达到这一标志位置应及时更换，否则会因强度不够中途爆胎。生产批号：用一组数字及字母标志，表示轮胎的制造年月及数量。如“05N08B5820”表示2005年8月B组生产的第5820只轮胎。生产批号用于识别轮胎的新旧程度及存放时间。商标：商标是轮胎生产厂家的标志，包括商标文字及图案，一般比较突出和醒目，易于识别。大多与生产企业厂名相连标示。其它标记：如产品等级、生产许可证号及其它附属标志。可作为选用时参考资料和信息。以下是捷达轿车几种车型的轮胎参数。捷达CIX捷达伙伴：前制动器系统类型碟式，后制动器类型鼓式，前后轮胎规格都为185/60R14，前后轮辋规格都为6JX14。

捷达CIF舒适型，捷达CIF舒适型AT，捷达GIF百万纪念版的轮胎参数与捷达CIX捷达伙伴相同。

捷达GIF豪华型：前制动器系统类型碟式，后制动器类型鼓式，前后轮规格都为195/50R15，前后轮辋规格为6JX15。捷达GDF豪华型的轮胎参数与捷达GIF豪华型的相同。

2.4.2 捷达轿车轮胎检修及保养

轮胎常见故障形式包括：磨损、滚动噪音、运转不平顺、车辆跑偏及其它。其中磨损与车辆跑偏较为常见，下面主要对这两方面进行探讨。

3.4.3 磨损：前轮驱动的车辆，其前轮须传递转向力、驱动力、横向力及制力，前轮轮胎的磨损明显快于后轮轮胎，因此可通过前后轮对调的方法来调节。轮胎磨损主要是轮胎与地面间滑动产生的摩擦力造成的。汽车起步、转弯及制动等行驶条件的不断变化，转弯速度过快、起步过急、制动过猛，轮胎的磨损就快。另外，轮胎的磨损还与汽车的行驶速度有关，行驶速度愈快，轮胎磨损愈严重。路面的质量也直接影响到轮胎与地面的摩擦力，路面较差时，轮胎与地面滑动加剧，轮胎的磨损加快。以上情况产生的轮胎磨损，基本上是均匀的，属正常磨损。若轮胎使用不当或前轮定位不准，将产生故障性不正常磨损，常见的不正常磨损有以下几种：

①轮胎的中央部分早期磨损

主要原因是充气量过大。适当提高轮胎的充气量，可以减少轮胎的滚动阻力，节约燃油。但充气量过大时，不但影响轮胎的减振性能，还会使轮胎变形量过大，与地面的接触面积减小，正常磨损只能由胎面中央部分承担，形成早期磨损。如果在窄轮辋上选用宽轮胎，也会造成中央部分早期磨损。②轮胎两边磨损过大

主要原因是充气量不足，或长期超负荷行驶。充气量小或负荷重时，轮胎与地面的接触面大，使轮胎的两边与地面接触参加工作而形成早期磨损。③轮胎的一边磨损量过大

主要原因是前轮定位失准。当前轮的外倾角过大时，轮胎的外边形成早期磨损，外倾角过小或没有时，轮胎的内边形成早期磨损。④轮胎胎面出现锯齿状磨损

主要原因是前轮定位调整不当或前悬挂系统位置失常、球头松旷等，使正常滚动的车轮发生滑动或行驶中车轮定位不断变动而形成轮胎锯齿状磨损。⑤个别轮胎磨损量大

个别车轮的悬挂系统失常、支承件弯曲或个别车轮不平衡都会造成个别轮胎早期磨损。出现这种情况后，应检查磨损严重车轮的定位情况、独立悬挂弹簧和减振器的工作情况，同时应缩短车轮换位周期。⑥轮胎出现斑秃形磨损

在轮胎的个别部位出现斑秃性严重磨损的原因是轮胎平衡性差。当不平衡的车轮高速转动时，个别部位受力大，磨损加快，同时转向不准，操纵性能变差。若在行驶中发现某一个轮胎速度方向有轻微抖动时，就应该对车轮进行平衡，以防出现斑秃形磨损。

滚动噪音：驶路面、轮胎花纹、轮胎振动及花纹块变形都会直接影响滚动噪音的产生。一般来说，宽断面轮胎的滚动噪音较高。尤其当轮胎出现锯齿形磨损时，滚动噪音将急剧加大。这可通过前后轮换位的方法调节。

运转不平顺：①检测车轮的失圆度。②静平衡。③检查轮辋。④车辆长期停驶造成轮胎变形。

车辆跑偏：①轮胎的圆锥形变形②车辆跑偏的校正方法。

ⅰ 前提条件:a.目测检查车桥转向机构、转向横拉杆及后桥等是否损坏；b.检查轮胎压力是否符合规定；c.检查轮胎表面损坏状况，如胎侧穿孔、割伤、鼓包及严重磨损；d.轮胎及轮辋型号及制造厂家是否为一汽许可；e.路试须在无车辙的平直路面上且元强劲侧向风。

ⅱ 校正方法:确定车辆跑偏后可用下述方法校正：.前后轮胎换位路试；b.若仍跑偏，则更换一个前轮轮胎并路试；c.若仍跑偏，则更换另一个前轮轮胎并路试；d.若仍跑偏，则测量前、后桥定位，如定位超差则调整；e.路试直至车辆不跑偏为止

三行驶系故障诊断

3.1行驶系故障经验诊断

行驶系的常见故障部位主要有：减振器、前轮定位、轮胎动平衡、杆系连接处以及驱动桥的齿轮、轴承等。

行驶系的常见故障主要包括：行驶平顺性不良，车身横向倾斜，轮胎异常磨损，行驶无力和行驶跑偏。3.1.1 行驶平顺性不良

（1）故障现象

汽车行驶时出现振动，加速时出现窜动，驾乘人员感觉很不舒服。（2）故障主要原因及处理方法造成行驶平顺性不良的原因主要是：

①前稳定杆卡座松旷或橡胶支承损坏，应予更换。②车轮动平衡超标，应予校正。

⑧减振器或缓冲块失效，应予修理或更换。④传动轴动不平衡，应予校正。

⑤钢板弹簧支架衬套磨损松旷，应予更换。⑥车轮轴承松旷或转向横拉杆球头松旷，应予更换。⑦钢板弹簧U形螺栓滑牙或松动，应予更换或紧固。

⑧发动机横梁和下摆臂的固定螺栓或衬套松旷，应予修理或更换。⑨半轴内外万向节磨损松旷，应予更换。⑩轮胎气压过高，磨损不均，应予调整或更换等。（3）故障诊断方法

以桑塔纳乘用车为例，针对不同的行驶平顺性特征，对照图3.65所示行驶平顺性不良常见故障原因的诊断流程，找出故障部位。

图3.65 行驶平顺性不良常见故障原因的诊断流程

3.1.2 车身横向倾斜

（1）故障现象

汽车车身左高右低或左低右高，出现倾斜。（2）故障主要原因及处理方法造成车身横向倾斜的原因主要是： ①左右轮胎气压不一致，应按规定充气。②左右轮胎规格不一致，应予更换。

③悬架弹簧自由长度或刚度不一致，应予更换。④下摆臂变形，应予校正或更换。

⑤发动机横梁和下摆臂的固定螺栓或衬套松旷，应予修理或更换。⑥减振器或缓冲块损坏，应予更换。⑦发动机横梁变形，应予校正或更换。⑧车身变形，应予整形修理等。（3）故障诊断方法

以桑塔纳乘用车为例，先检查左右轮的气压、规格是否一致，再检查悬架、车身等部位，确定故障位置。具体如图3.66所示车身横向倾斜常见故障原因的诊断流程。

图3.66 车身横向倾斜常见故障原因的诊断流程

3.1.3 行驶无力

（1）故障现象

即使将加速踏板踩到底，汽车驱动力也不足，出现加速不良，爬坡无力等现象。

（2）故障主要原因及处理方法

造成汽车行驶无力的根本原因是发动机无力，传动系传动效率低，车轮受到的阻力过大。

具体原因主要是：

①发动机无力，排除方法见发动机章节。②离合器打滑，排除方法见本章离合器维修。③变速器缺油或润滑油变质，应予添加或更换。④变速器齿轮啮合间隙过小，应予重新选配。

⑤万向传动装置中间支承轴承缺油、锈蚀甚至失效，应予润滑或更换。⑥主减速器、差速器或半轴的传动齿轮（花键）啮合间隙过小，应予调整。⑦驱动桥缺油或润滑油变质，应予添加或更换。

⑧轮胎气压严重不足，应予充气或修补后充气，必要时更换轮胎。⑨车轮制动拖滞，排除方法见本章制动系维修。⑩驻车制动拉索回位不畅，造成后轮制动未完全释放，应予润滑或更换。⑪轮毂轴承过紧，应予调整。

⑫前轮定位不正确，应予调整或更换部件等。（3）故障诊断方法

按照故障原因的可能性从大到小，检查的难易性从易到难的顺序，首先应检查轮胎气压是否严重不足。在排除发动机无力的情况下，检查影响传动系传动效率降低的因素是否存在。最后检查排除车轮受到的阻力过大的因素。

详见图3.68所示汽车行驶无力常见故障原因的诊断流程。

图3.68 汽车行驶无力常见故障原因的诊断流程

3.1.4 行驶跑偏

（1）故障现象

汽车正常行驶，不踩制动时，必须紧握转向盘才能保持直线行驶，若稍有放松便自动跑向—边。

（2）故障主要原因及处理方法

造成汽车行驶跑偏的根本原因是汽车车轮的相对位置不正确，两侧车轮受到的阻力不一致。具体原因主要是：

①两前轮轮胎气压不等，直径不—或汽车装载质量左、右分布不均匀，应予调整或更换。②左、右两前钢板弹簧翘度不等，弹力不一或单边松动、断裂，应予更换。③前梁、车架发生水平面内的弯曲，应予校正。④汽车两边的轴距不等，应予调整。

⑤两前轮轮毂轴承的松紧度不一，应予调整。⑥前轮定位不正确，应予调整或更换部件。⑦车轮有单边制动或拖滞现象，应予检修。⑧转向杆系变形，应予校正或更换。

⑨动力转向系控制阀损坏或密封环弹性减弱，阀芯运动不畅或偏离中间位置，应予调整或更换等。

（3）故障诊断方法

按图3.69所示汽车行驶跑偏常见故障原因的诊断流程找出故障。

图3.69 汽车行驶跑偏常见故障原因的诊断流程

3.2行驶系故障仪器检测

行驶系的常用诊断参数有：车轮静不平衡量（g）、车轮动不平衡量（g）、车轮前束（mm或°）、车轮外倾角（°）、主销后倾角（°）、主销内倾角（°）、车轮侧滑量（m/km）等。

以上参数的数值正确与否，凭人工经验很难判断，必须通过专用仪器进行检测。3.2.1 车轮平衡的检测

如果车轮的质量分布不均匀，旋转起来是不平衡的；车轮不平衡对转向轮摆振的影响比路面不平的影响要大得多。车轮本身不平衡是汽车产生摆振的一个重要原因。

随着道路质量的提高和高速公路的普及，汽车行驶速度越来越高，因此对汽车车轮平衡度的要求也越来越高。车轮高速旋转时，不平衡质量会引起车轮上下跳动和横向摆振，不仅影响汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性和操纵稳定性，而且也会影响行车安全。车轮的上下跳动和横向摆振还会加剧轮胎的磨损，缩短汽车使用寿命，增加汽车运输成本。

车轮不平衡的原因主要是：轮辋、轮胎在生产和修理过程中的精度误差、轮胎材料不均匀；轮胎装配不正确，轮胎螺栓质量不一；平衡块脱落；汽车行驶过程中的偏磨损；使用翻新胎或补胎等。

1．车轮静平衡的检测

对于非驱动桥上的车轮：支起车轴，调整好轮毂轴承松紧度，用手轻转车轮，使其自然停转。在停转的车轮离地最近处作—标记，然后重复上述步骤。如果每次试验标记都停在离地最近处，则车轮静不平衡；如果多次转动自然停止后的标记位置各不相同，说明车轮静平衡。

驱动桥上的车轮，由于受到差速器等的制约，无法使用该法，只能在装车前检测。

即使静平衡的车轮，在装车使用时也可能动不平衡；因此，还应对车轮动平衡进行检测校正。

2．使用离车式动平衡机检测校正车轮动平衡 ①清除车轮上的泥块、石子和旧平衡块。②将轮胎气压充至规定值。

③根据轮辋中心孔的大小选择锥体或多孔式连接盘，将车轮装上动平衡机，拧紧固定螺母。

④测量轮辋宽度b、轮辋直径d和轮辋边缘至机箱的距离a，将这三个值输入动平衡机。

⑤放下车轮防护罩，打开电源开关，按动起动按钮，车轮开始旋转，动平衡 15 机开始采集数据。

⑥检测结束后，从指示装置读取车轮不平衡量和不平衡位置。

⑦抬起车轮防护罩，用手慢慢转动车轮，当指示装置发出声音或灯光等信号时停止转动。根据显示的平衡块质量，在轮辋内侧或外侧牢固安装平衡块。

⑧重新检测动平衡，直到指示装置显示不平衡质量＜5g，或显示“00”、“OK”为止。

⑨关闭电源开关，取下被测车轮。3．使用就车式动平衡机检测校正车轮动平衡

车轮动平衡的检测可将车轮安装到离车式车轮动平衡机上检测与校对，但需要把车轮拆下。就车式车轮动平衡机可直接在在用车上使用，非常方便，而且既可进行动平衡检测，又可进行静平衡检测，校正的部件包括车轮、制动鼓（盘）、轮毂轴承等高速旋转体。

1．对被检汽车的要求 ①轮胎气压正常。

②前后轮胎磨损情况基本一致。③悬架完好，无松旷等现象。④转向系调整适当。

⑤汽车前后高度与标准值的差不大于5mm。⑥制动系工作正常。2．检测前的准备

①将汽车开上举升平台，托起四个车轮，把汽车举升0.50m。②托起车身适当部位，把汽车举升至车轮能自由转动。③按上述“对被检汽车的要求”中的步骤进行检查调整。3．检测

①将传感器支架安装到轮毂上，将传感器（定位校正头）安装到支架上，按

图3.70就车式车轮动平衡机示意

图

1—传感磁头；2—转向节；3—不

平衡度表；

4—频闪灯；5—电动机；6—转轮； 7—制动器；8—底座；9—可调支

架

说明书的规定调整好。

②开机进入测试程序，输入被检汽车的车型和生产年份。

③将转向盘处于直线行驶位置，并使每个车轮旋转—周，即将轮辋变形的误差输入了计算机，完成了轮辋变形的补偿。

④降下汽车，使车轮落到平台上，把汽车前部和后部向下压动4～5次，进行压力弹跳。

⑤用刹车锁压下制动踏板，使汽车处于制动状态。

⑥把转向盘左转至计算机发出“OK”声，输入左转角度；然后把转向盘右转至计算机发出“OK”声，输入右转角度。

⑦回正转向盘，计算机屏幕上显示出后轮的前束和外倾角数值。⑧将转向盘处于直线行驶位置，用转向盘锁锁住转向盘，使之不能转动。⑨把安装在四个车轮上的定位校正头调到水平线上，计算机屏幕上显示出转向轮的主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前束。

⑩如果数值不正确，可按微机屏幕的显示进行调整，并在调整后按上述方法重新检测。

（三）前轮侧滑量的检测

前轮侧滑量的检测一般在侧滑试验台上进行，其值不得超过5m/km。前轮侧滑量是前轮定位失准的—种表现形式。

（1）影响侧滑量检测结果的因素 ①转向轮外倾与前束匹配不当。

②轮毂轴承间隙过大或左右松紧度不一致。’ ③转向节主销和衬套磨损严重。

④横、直拉杆球头松旷或左右悬架性能有差异。⑤前后轴不平行。

⑥左右轮胎气压不等或花纹不一致。⑦轮胎磨损过大或严重偏磨。⑧轮胎表面有水、油或石子等。⑨汽车通过侧滑试验台的速度过快。

⑩汽车通过侧滑试验台时转向轮与侧滑板不垂直。

17（2）检测前的准备 ①调整轮胎气压至规定值。②清除轮胎表面的水、油或石子等。③检查试验台导线连接情况，仪表复零。

④打开试验台锁止装置，检查侧滑板能否滑动自如和回位（侧滑板回位后，指示装置应指示零点）。

（3）检测

①汽车以3～5km/h的速度垂直平稳地通过侧滑板。②从显示装置上读取侧滑值。③锁止侧滑板，切断试验台电源。（4）注意事项 ①避免试验台超载。

②汽车通过试验台时，不允许转向、制动或将汽车停放在试验台上。③保持试验台及周围环境的清洁，尤其是侧滑板的清洁。

在汽车长时间工作后，行驶系容易出现一些较复杂的故障，其故障发生时有时还伴有异响、噪声、振动；其故障原因有时不仅在行驶系本身，而且还与转向、制动、传动系等有关。因此，在诊断行驶系故障时，应对其相关部位进行基本检查。汽车行驶系的常见故障有：汽车行驶跑偏、前轮摆振、前轮胎磨损不正常和乘坐舒适性不良。1．汽车行驶跑偏(1)现象

汽车行驶时，不能保持直线方向，而自动偏向一边。(2)原因

1)两前轮轮胎气压不等、轮胎直径不等。2)前轮左右轮鼓轴承松紧程度不一致。

3)而后桥两侧的车轮有单边制动或单边拖滞现象。4)两前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、前束角不等。5)前梁、后桥轴管及车架变形。

6)左右悬架弹簧挠度不等或弹力不一。

参考文献陈孟湘编著.汽车行驶系统.上海：上海交通大学出版社 2005.2 2 董安等编著.大众车使用保养与维护.北京：北京理工大学出版社 2005.10 3 陈家瑞等.汽车构造.北京:人民交通出版社,2003 4 李慧喜.行驶系统的诊断与检测中国人民出版社 2005 5 百度文库作家

部分参考

2012-12-19

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

装备液压系统故障诊断篇6

关键词：液压系统故障特征诊断方法

在液压系统中，有许多故障具有扩散性，即系统中某一元件发生故障往往会导致一系列元件发生故障。如何能对液压系统进行有效检测、可靠维护，及时发现和排除潜在故障，对保证液压系统运行的稳定性具有十分重要的意义。

一、液压系统在各阶段易产生的故障特征

液压系统故障形式和原因较多。要正确地诊断液压系统的故障应熟练掌握液压设备及其系统的工作原理，了解常见液压系统的典型故障及其原因，这既有助于选择简便而有效的诊断方法，又利于获得准确的诊断结论。

液压系统在不同的运行阶段其产生的故障特征也不尽相同，大致分为如下物种类型。

1.新研制的液压设备的系统在调试阶段时所产生的故障

新研制设备的液压系统在调试阶段所暴露出来的问题较多且较为复杂，造成故障率较高。其主要是在设计、制造、装配以及管理等各个环节存在诸多问题交织在一起所致。一般表现为以下六点。

（1）液压油管接头处或液压油缸等执行元件端盖处漏油，渗油严重；

（2）各执行元件动作不一致，或时快时慢；

（3）由于制造和装配时液压油管或液压油箱内没有清理干净，导致污染物进入各阀块的阀芯卡死或动作不灵活，造成液压油缸或马达等动作失灵；

（4）在装配各种阀类元件时易造成漏装弹簧或密封元件等，甚至在接油管时将进油管和回油管接错导致系统动作混乱；

（5）阀块的阻尼孔被污染物堵塞，易造成整个液压系统压力不稳定或压力调整无效；

（6）整个设计存在缺陷，各液压元件选择不当，使整个系统连接起来不匹配，造成系统发热，各部件动作不协调等。

2.成型设备液压系统在调试阶段所产生的故障

成型设备调试时故障率较新研制的液压系统故障率低，主要是由于现场管理不到位或工人在装配时不小心或搬运过程中造成损坏未能及时发现，基本上都是些小故障，简单易排除其主要表现如下。

（1）各种油管、阀块、油缸、马达等液压元件存在外部漏油等问题；

（2）系统压力不稳定或液压油管或液压缸内空气未排空造成动作不灵活；

（3）由于制造和装配时液压油管或液压油箱内没有清理干净，导致污染物进入各阀块的阀芯卡死或动作不灵活，造成液压油缸或马达等动作失灵；

（4）装配时疏忽大意错装或漏装部分元件；

（5）各液压阀加工质量精度差，造成阀芯动作不灵活易产生卡阻现象。

3.设备运行初期和中期的液压故障

此阶段液压故障的主要特征表现为以下四点。

（1）各管接头震松甚至震脱，甚至出现油管布置不合理挤破或刮断的现象；

（2）由于密封件的质量较差或未按要求进行装配，在运行一段时间后损坏造成漏油；

（3）由于新设备运行初期各部件均为新件，经过一段时间运行后，液压油使黏附在管壁和孔壁上的毛刺、型砂、切屑等杂物脱落，随液压系统在油路中流动堵塞阻尼孔和过滤器，造成整个液压系统压力不稳定和各部件动作缓慢，甚至失灵；

（4）少数设备会因长时间大负荷运行或液压系统散热装置散热性能下降（特别是水冷散热器，因长时间运行造成散热装置内结水垢造成水流量下降甚至堵塞），使液压油温度过高，引起泄漏，致使工作压力和工作速度不稳定，甚至造成工作严重失常以至于停产。

在正常情况下，液压系统使用到中期，是整个系统运行的最佳时期，其故障率是最低。关键是要保证工作油液不被污染或控制在要求范围之内。

4.在运行后期所产生的液压故障

设备运行到后期时，各类液压元件因工作频率和负荷条件的差异，造成部分元件磨损严重易造成内部泄漏，油管以及密封元件老化易发生爆管和漏油点增加。在此阶段故障逐渐上升，系统维护工作量加大，此时应该对液压系统和液压元件进行全面检查，对存在严重缺陷的元件和已失效的元件进行修理或替换。

5.突发性液压故障

突发性液压故障产生故障的区域及产生原因较为明显，分人为因素和非人为因素。如发生碰撞事故造成零部件明显损坏、管路突然爆裂、异物落入管路和孔口发生堵塞等。

二、液压系统故障的诊断方法

液压系统故障诊断最常用的方法有感觉诊断法，通过看、听、摸、闻、问等常见检查方法。这些方法在日常检修时经常用到，现场维护人员非常熟悉，下面介绍一些查找液压故障较为典型的方法。

1.根据液压系统图查找液压故障

熟悉液压系统图，掌握液压系统的工作原理，是进行故障诊断的基础，在利用液压系统图分析和排除故障时，主要方法是先两头、后中间。先两头就是先从动力源和执行元件，分析故障是否就出现在液压泵和液压缸或液压马达本身；后中间就是要分析故障是否出现在所连液压管路的液压元件上，同时还要特别注意弄明白系统从一个工作状态到另一个工作状态时哪些元件会发出什么信号。另外要注意各个主油路之间及主油路与控制油路之间有无接错而产生干涉现象，如有相互干涉现象，要分析是设计错误还是使用调节错误造成的。

2.利用各元件的动作循环表查找液压系统故障

除用液压系统图查找故障外，还可以利用动作循环图表，以便查找液压故障。按动作顺序逐步查找，可迅速找出故障原因，这种方法特别适用于较复杂、液压元件较多的系统。

3.通过高低压过滤器查找液压故障

通过查看高低压过滤器滤芯表面黏附的污物种类进行分析，可以发现某些液压故障。比如，在滤芯表面发现大量铜屑颗粒，则可判断液压系统中的铜制零件产生了磨损和擦伤。

4.实验法诊断故障

实验法诊断故障可采用分段排除法、比较法和综合法。

（1）分段排除法。将故障可能发生部位中的某一个或几个分段隔开进行实验，当隔开后故障随之消失，说明此段是引起故障的真实原因，如果故障依然存在，说明此段不是引起该故障的真实原因。

（2）比较法。对可能引起故障的某一零部件进行调整或更换，如果调整后对原故障无任何影响，说明该原因不是故障真实原因，当故障现象随之变化，则说明它就是故障的真正原因。

（3）综合法。同时采用以上两种方法进行故障排除，适用于故障原因较为复杂的液压系统。

5.应用铁谱分析技术对液压系统中的油液进行诊断

通过铁谱分析技术对油液中所含的磨屑颗粒相对数量、形状、尺寸大小、分布规律、颜色和成分以及组成元素等作出分析判断，为液压系统的状态监控和故障诊断提供科学依据。

6.利用检测仪表查找故障

检测仪表是查找液压故障时常用的一种方法。常用的有压力表、流量和温度检测仪表、传感测量仪表、油液污染度检测仪表、振动和噪声测量仪表等。对液压系统的检测，可从仪表上对故障作出比较准确的定量分析。

参考文献:

[1]武开军.液压与气动技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

[2]雷天觉.液压工程手册[M].北京:机械工业出版社,2001.

（作者单位：开封市技师学院）

装备液压系统故障诊断篇7

随着计算机技术、电子技术和自控技术的飞速发展, 电子化将是座椅发展的必然趋势。弹射救生系统高可靠性、高可用性及高安全性方面的要求给椅载电子产品的研制带来了巨大的挑战, 椅载电子产品的工作失效将很可能导致救生的失败。因而, 椅载电子产品出厂前, 必须经过精细的测试以确保系产品特别是产品内建的容错机制如期正常工作, 以验证系统能正确地响应非正常或异常事件, 而不会造成危害性事件发生。

椅载电子产品故障诊断及测试平台的建立对于椅载电子产品对于确保某机载电子产品设计可靠性, 并提高使用安全性具有十分重要的意义。

1 设计思路分析

为适应严酷的工作环境, 在高可靠的实时嵌入式计算机系统中采用了各种容错技术, 以提高其软硬件的可靠性。对于这类复杂的软硬件综合系统的测试、评估和验证, 是一项极具挑战性的工作。模拟实验技术很难对付这样复杂的系统建模和模拟;模型分析技术也因建模工程巨大、计算工作量大、使用不方便, 而多限于在方案论证阶段使用。近年来在国内外许多重大工程中普遍采用的是故障注入技术。

故障注入技术是对容错系统的软、硬件原型施加实际的故障, 检查系统在施加故障的影响下的行为和状态, 看它是否满足容错设计规范的要求, 或者与无故障时系统的工作相比较, 看系统是否有效地检测并容忍预计的全部故障。

故障注入试验的主要目的是故障排除和故障预测。所谓故障排除就是通过试验, 发现容错系统中软件、硬件、容错算法和容错机制的缺陷, 验证容错设计和实现的正确性。故障预测是通过对故障注入试验结果的分析对容错机制的性能进行量化的评估, 获得像检测覆盖, 检测延迟等与系统可靠性相关的参数, 以便更一般地描述容错机制的性能。此外故障注入可以用于研究故障传播等研究应用。为了排除软件故障, 可以采用人工走查、功能测试 (白盒和黑盒测试) 和故障注入试验等方法, 这些方法是相互弥补的, 没有哪一个方法可以替代其它的方法实现故障覆盖。然而对于排除系统容错功能部分中的缺陷, 完成其可靠性、安全性测试, 故障注入试验测试方法是最有效的。

2 故障诊断测试平台总体设计

整个故障诊断及测试平台由目标板系统、探头系统和测试主机等组成。

2.1 目标板系统

因被测试的机载目标系统CPU是直接焊接在板上, 且运行程序都是在CPU内部执行, 无法直接对CPU管脚进行干预并注入事件进行故障模拟和诊断测试。为了实现被测试的机载电子产品与测试和故障诊断平台连接, 目标板系统要根据被测试的机载电子产品进行二次开发设计, 如图1 所示。

主要变更如下:

(1) 将被测试目标板系统上CPU位置留出, 测试时不焊接;

(2) 在CPU四周, 外加四排接插件 (孔) 。这四排接插件将CPU的管脚一一对应引出来。本测试平台目标对象为TMS320F2407。

2.2 测试探针系统

探针系统与目标板系统通过接插件针孔连接, 其主要功能为:

(1) 提供完整的CPU信号;

(2) 提供模拟的故障注入信号;

测试探针系统结构如图2所示。

测试探针系统硬件主要有以下几个部分:

(1) 将CPU焊接在测试探针系统上;

(2) 设计接插件 (针) , 保证能与被测试目标板系统连接;

(3) 设计FPGA及其他硬件电子开关, 这部分需要根据实际测试项目来决定。

(4) 设计扁平电缆, 保证与测试主机信号连接。

测试探针系统至少能提供以下两类信号:

(1) TEST CPU BUS测试计算机三总线信号;

(2) CONTROL CPU BUS控制计算机三总线信号。

2.3 测试主机

测试主机通过扁平电缆与测试探针系统连接, 如图3 所示, 主要完成以下功能:

(1) 采用USB/Ethernet与PC机连接和通讯;

(2) 提供二组DPRAM, 一组供TEST CPU的程序空间使用, 一组供TEST CPU的数据空间使用;

(3) 提供注入故障后, 碰到checkpoint时, 将CPU的状态保存到Trace Memory中。

3 工作原理

启动监控软件运行后, PC主机通过USB/Ethernet把用户程序 (BIN/HEX) 下载到测试主机中的DPRAM中, 设定好触发 (Trigger) , 故障注入 (Fault Inject) , 监控点 (Check Point) 后, 对CPU发出Reset命令让CPU全速运行。在正常状态下, 测试系统不对CPU做任何干涉, 所有的信号从CPU到被测试目标板系统都是透明的 (bypass) 。当需要故障诊断和测试时, 则按照设定的触发模式、故障注入方式及监控点将程序运行轨迹记录下来, 用于保存分析, 即追踪 (Trace) 。

系统的故障诊断和测试的四个层次, 其执行工作流程是:Trigger→ Fault Inject→Check Point→Trace。

Trigger是指啥时候产生一种触发, 然后可以由这触发去产生一些相应的故障。主要的触发有:BUS Trigger (常见的有当TEST CPU在抓某个地址时候, 例如0x1000 时, 产生一个Trigger) 、I/OTrigger (当某些IO发生电平变化时候, 产生Trigger) 、Timer Trigger和RANDTrigger随机等。

故障注入是指当触发发生后, 诊断测试平台需要产生什么类型的故障给被测系统。故障注入主要有以下几种:Program Read Fault Inject、Data Read Fault Inject、Data Write Falut Inject、特定管脚置高 (SET high) 置低 (Set Low) 、特定管脚开路 (Open) /短路 (Short) 、产生特定信号波型 (SPEC WAVE) 。

监控点主要设置为程度读的地址, 平台上可定义多个监控点。当故障被注入后, 如果CPU运行到这些关键的监控点地址的话, 就需要FPGA启动系统追踪逻辑。

追踪Trace主要是完成当监控点碰到后, 把CPU的运行前后轨迹保留下来, 主要保留数据总线周期、地址总线周期、控制总线周期等数据信息。

例如, 在本机载电子装备中可以设定触发时机为P1 口电平变化, 当P1.1、P1.3 同时置高且P1.7 口置低时, 监控火箭弹射座椅弹射启动的入口地址变化, 跟踪程序执行结果, 查看程序是否执行弹射命令, 防止弹射误工作或者不工作行为的发生, 降低危害性事件的发生几率, 从而提高救生系统的飞行安全性和救生可靠性。

4 结语

采用本方案设计的故障诊断和测试平台, 采用在CPU/DSP总线上注入故障的方式, 可以模拟存储器、CPU/DSP寄存器、I / 0 接口, 译码电路等各类部件的故障提高了故障覆盖率。另外采用的间接式目标板故障注入方式, 降低了破坏与注入点相关的器件的几率, 这对于航空航天等高可靠性武器装备应用中是很重要的, 提高了系统测试工作的安全性。

该平台目前在某机载电子装备中的研发过程已经发挥了一定的作用, 弥补了机载第三方软件走查和软件测试的不足。交互配合使用能更好的排除机载系统容错功能部分中的缺陷, 有力的加强了产品的设计改进。当然, 在实际应用中, 需对整个故障诊断过程进行分解和优化, 制定测试逻辑, 以达到更好的效果。

参考文献

[1]胡谋.计算机容错技术[M].北京.中国铁道出版社, 1995.

装备液压系统故障诊断篇8

关键词：PHM,故障预测,可靠度分析,支持向量机

0 引言

近年来因复杂装备系统的关键模块或元件故障而引起的灾难性事故时常发生, 导致大量的人力、物力与财力的损失, 各国政府迫切需要能够对复杂装备系统开展基于故障预测与健康管理 (PHM) 的“视情维修”, 以此避免传统“定时维修”的维修过剩或“事后维修”造成的巨大损失。

故障预测技术是比故障诊断更高级的维修保障形式, 它以当前装备的使用状态为起点, 结合已知预测对象的结构特性、参数、环境条件及运行历史 (包括运行记录和曾发生过的故障及修复记录) , 对装备未来任务段内可能出现的故障进行预测、分析和判断, 确定故障性质、类别、程度、原因及部位, 指出故障发展趋势及后果, 以便在任务之前消除故障[1]。在复杂装备系统维护保障中应用现代故障预测技术, 可以提高系统的安全性、完好性和任务成功性, 延长使用寿命, 降低寿命周期费用[2,3]。

基于此, 本文针对复杂装备系统故障预测与健康管理的现实需要, 对其中的关键技术故障预测技术进行研究。

1 PHM技术概述

随着各种大型复杂系统性能的不断提高以及复杂性的不断增加, 系统的测试性、故障诊断以及维修保障等问题越来越受到人们的重视。故障预测与健康管理 (PHM) 技术作为实现武器装备基于状态的维修 (CBM) 、自主式保障、感知与响应后勤等新思想、新方案的关键技术, 受到英美等军事强国的高度重视和推广应用[4,5]。

PHM系统采用开放系统结构, 如图1所示。其主导思想是利用各种先进的传感器采集系统状态数据, 并采用各种算法进行特征提取, 预先诊断部件或系统完成功能的状态, 获取系统的健康状态特征, 评估装备系统与预期正常状态相比的偏离或降级程度, 同时根据系统以前、现在运行情况, 预测未来健康状态进程, 从而实现对系统健康状态的监控、预测和管理。因此, 实现PHM技术的关键是要对故障预测技术进行研究。

2 面向PHM的复杂装备系统故障预测技术

2.1 预测的含义和原理

故障预测是指允许收集分析产品的工作状态数据, 并对故障何时发生进行预测的技术。故障预测是在状态监测技术基础上发展出来的新技术, 主要用于对具有退化趋势的故障进行预测, 估计残余、剩余寿命或者故障的前置时间[6]。

故障诊断的典型预测流程如图2所示。其主要环节一般包括基于传感器的数据采集、数据预处理、数据传输、特征提取、数据融合、状态监测、故障诊断、故障预测、保障决策等环节。其中, 进行故障预测一般还需用到历史监测数据、历史统计数据和产品参数/模型等。

2.2 故障预测方法分类

对于故障预测方法的类别, 目前还没形成统一的说法。根据预测所用信息的不同来源, 预测方法在总体上可分为三大类, 如图3所示。

预置损伤标尺方法又称为“基于保险和预警装置的方法”, 是通过在实际产品中增加保险或预警装置来提供故障的早期预警。

性能状态检测方法又称为“基于故障预兆监控与推理的方法”、“数据驱动方法”, 是利用可以测量的产品性能或者状态变量的变化趋势、故障征兆等进行故障的预测。

环境应力检测方法又称为“基于失效物理模型的方法”, 是基于产品的失效物理模型, 对产品的环境应力和工作应力进行监测和累计损伤计算, 进而推断出产品的剩余寿命。

2.3 基于可靠度分析的复杂装备系统故障预测方法

对于复杂装备系统的预测与健康管理, 故障预测是其核心能力, 也是最显著的特征之一, 主要任务是监测系统长期的运行状况, 对系统运行状况进行长期预测, 以实现视情维修。一般情况下, 系统失效可分为突发失效与退化失效两种。前者是由于过应力造成的失效, 通常只有两种状态, 即要么具有某种功能, 要么不具有某种功能, 尚无规律可循, 难以形成有效的预测方法;后者是由于耗损型应力造成的失效, 是一个连续积累的过程, 其失效的判定是由失效阈值来确定的, 即当装备系统的某性能值退化量达到某一数值时, 就不再满足功能要求, 判定为失效。在退化状态下, 装备系统的固有可靠性水平是不断下降的过程。

2.3.1 基于失效寿命数据的故障预测

失效寿命数据包括失效时间、无故障数据和截尾数据。根据失效寿命数据的分类, KM估计对三类数据的处理过程如下:

①观测到故障的失效寿命数据, 在故障发生前可靠度为1, 在故障发生后可靠度为0。其表达式为:

②未观测到故障的样本数据, 可靠度估计恒为1, 即r (t) =1。

③截尾数据。在截尾之前可靠度为1, 截尾后采用KM估计。其表达式为:

2.3.2 基于性能退化数据的故障预测

性能退化数据是指反映产品性能随工作时间退化的数据。样本Xi的性能退化数据表示为{xi1, xi2, …, xim}, m表示总的监测时间, 若xit (t=1, 2, …, m) 大于等于阈值xthreshold就表示故障发生。利用式 (3) 估计样本Xi在第t (1≤t≤m) 个时刻的可靠度, 其中fj (x) 表示利用KDE估计以性能退化数据值和随时间改变的过程为基点进行概率密度估计, 得到的第j时刻的密度函数。

2.3.3 基于多输出支持向量机 (SVM) 的故障预测

由于性能退化数据本身还具有缓慢性、长期性、规律性的特点, 这就决定了它不能在较短的时间内反映产品性能的退化, 而且无法从直观上准确认识其退化的本质。因此, 对性能退化数据进行非线性映射, 研究其变化趋势和规律, 对实现长期预测具有不容忽视的重要作用[7]。

构造的多输出SVM故障预测模型如图4所示。故障预测模型的输入为样本的性能退化数据序列 (每个样本序列均以时间先后为序排列) , 输出为对应样本的可靠度。故障预测模型的工作原理就是, 通过训练多输出SVM来拟合性能退化数据和可靠度间的非线性关系, 用训练好的SVM预测组件将来时刻的可靠度。

3 应用实例

上述复杂装备系统可靠度预测方法的核心思想是对装备系统监测信号时间序列与设备可靠度下降之间的非线性关系进行建模, 结合同类系统的监测信号时间序列历史数据和被测设备的当前监测信号数据, 利用SVM拟合这种非线性关系并给出后续可靠度的预测。

磁控管的失效方式为退化失效, 以某型导弹中的雷达磁控管为例来分析实验, 说明上述可靠度预测方法的有效性。选取的测试样本的预测结果如图5所示。多输出SVM预测结果表明该磁控管在第680个时刻可靠度开始低于0.5, 预测故障发生时间为第680个时刻;实际故障时间为第685个时刻, 实现了故障提前预测。

4 结束语

复杂装备系统的故障预测是实现健康管理的关键技术。本文针对存在退化过程的装备系统给出一种可靠度预测方法。该方法以未来可靠度下降趋势为预测目标, 采用KM估计和KDE估计对历史监测数据 (包括失效寿命数据和性能退化数据) 进行可靠度分析, 并用多输出支持向量机拟合监测数据和可靠度下降过程间的非线性映射关系, 实现对系统可靠度的多步预测。实例结果表明, 该方法预测精度较高, 具有较高的研究价值和广阔的应用前景。

参考文献

[1]连光耀, 吕晓明, 黄考利, 等.基于PHM的电子装备故障预测系统实现关键技术研究[J].计算机测量与控制, 2010, 18 (9) :1959-1961.

[2]李永军, 胡昌林, 赵广宁.基于BIT的电子装备状态与故障预测系统[J].兵工自动化, 2005, 24 (2) :22-23.

[3]巢蕾, 殷璇, 李阳.野外环境下通信装备故障预测方法[J].兵工自动化, 2005, 31 (3) :58-60.

[4]刘晓芹, 黄考利, 田娜, 等.装备预测与健康管理体系结构及关键技术[J].军械工程学院学报, 2010, 22 (3) :1-5.

[5]彭宇, 刘大同, 彭喜元.故障预测与健康管理技术综述[J].电子测量与仪器学报, 2010, 24 (1) :1-9.

[6]石君友, 等.测试性设计分析与验证[M].北京:国防工业出版社, 2011:4.

装备液压系统故障诊断篇9

我军在装备维修保障方面经过多年的探索, 积累了丰富的经验, 形成了很多技术资料和数据。然而, 由于技术人员之间缺乏有效的知识交流和沟通, 以及技术人员的流动性, 导致许多装备维修知识无法共享和传承。因此, 有必要建立装备维修知识库系统, 将各种维修知识采用有效的方式表示并存储, 为基于知识的装备维修保障提供基础支撑。目前的知识库系统大多使用基于规则、模型等形式的知识表示及推理机制来求解问题。由于知识表达不尽理想和知识获取存在瓶颈, 建造和使用完备的、可供推理用的系统模型以及获得大量的规则就显得非常困难。因此, 论文提出了一种基于案例和故障树的知识库系统设计方法, 借助案例推理技术和故障树分析方法各自的优势设计装备维修知识库系统。

2. 故障树分析方法

故障树分析法 (fault tree analysis, FTA) 是20世纪60年代由美国贝尔实验室的H.A.Watsom和D.F.Haasl首先提出的, 是在系统设计过程中, 通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析, 画出逻辑框图, 从而确定系统故障原因的各种可能组合及其发生概率, 以计算系统故障概率, 采取相应的纠正措施, 提高系统可靠性的一种设计分析方法。

2.1 故障树分析的数学模型

故障树是由构成全部底事件的“与”和“或”的逻辑关系连接而成, 为了简化起见, 假设所分析的装备零部件和系统只能取两种状态, 即正常或故障:且假设零部件的故障是相互独立的。现以由n个相互独立的底事件构成的故障树为研究对象。

(1) “与”门的结构函数

(2) “或”门的结构函数

2.2 基于故障树的维修知识获取

FTA不是局限于对系统可靠性作一般的分析, 而是分析系统的各种故障状态。这样不仅可以分析某些元部件故障对系统的影响, 还可以对导致这些部件故障的特殊原因进行分析。同时, 其围绕某些特定的故障作层层深入的分析, 表达系统的内在联系, 并指出元部件故障与系统故障之间的逻辑关系。故障树建成后, 它可以清晰地反映系统故障与单元故障的关系, 为检测、隔离及排除故障提供指导。维修人员可以借助装备故障树分析的结果, 由故障树各级事件间的因果关系获得大量基于规则的装备维修知识。这些知识可以有效的指导装备使用阶段的故障诊断。

3. 基于案例的推理

基于案例推理 (Case-Based Reasoning, CBR) 是以案例或累积的经验作为储存知识的基础, 针对新的问题加以定义及描述, 以便撷取及应用, 并以“模拟”、“转换”、“调整”、“合并”等手法修改原有的解决方案以适应新的情境。CBR方法大大缩短了解决问题的时间从而减少了相应的耗费, 在没有很强的理论模型、领域知识不完全而经验丰富的故障诊断、决策等领域, 具有较为明显的特点和优势。

3.1 案例的表示

每条维修案例都包括两方面的内容, 可以用二元组的形式表示为Case={Problem, Solution}, 即已求解问题的描述和解决方案。问题可由一组关于问题的特征信息值表示为Problem={}的形式, 其中表示问题的第i个特征信息的取值。解决方案是对故障问题处理方法的语言描述, 可被维修人员直接理解。案例的内容随具体求问题不同可能略有差异, 对于简单的情况, 一个案例就是导致特定结果的一系列特征。但对于一个复杂的问题, 案例所含的内容就很复杂, 一个复杂的案例甚至可以是若干个子案例的组合。

3.2 案例的推理

维修案例推理的前提是要建立一个基于已有经验的维修案例库。案例推理的原理是基于已有的经验, 从中搜索和新问题相似的案例, 然后根据相似案例的解决方案作适当的调整来得出新问题的处理方案。在案例推理的整个过程中, 主要包括以下几个重要的组成部分:问题描述, 案例搜索, 案例重用, 案例修改/调整, 案例学习。典型案例推理的一般流程如图1所示。

4. 基于案例和故障树的知识库系统

4.1 系统推理原理

基于案例推理其解决问题的思路是寻找一个类似的、成功的过去案例, 并对其进行修改直至符合当前问题的需要。此方法克服了分析系统机理的费时工作, 并且不需要人从维修实例中提取规则, 降低了知识获取的负担, 提高了维修工作效率。

由于故障树分析法可以围绕某些特定的故障作层层深入的分析, 表达系统的内在联系, 并指出元部件故障与系统故障之间的逻辑关系, 因而在装备列装部队投入使用后故障树分析对于装备维修工作依然有指导意义。

在案例推理过程中, 是用旧的经验解决新的问题。很明显不管实际经验多么丰富都可能无法解决当前的问题。而故障树分析法能够全面分析装备系统故障状态的原因, 但是故障树分析方法比较复杂、费时, 在实际应用中复杂的故障树结构函数会造成顶事件概率计算出现组合爆炸的问题。因此, 将基于案例的推理和故障树分析法相结合应用于装备维修知识库系统的研究中, 两者取长补短, 从而使整个系统达到更高智能水平。

4.2 混合推理流程

装备在日常训练的使用过程中发生故障需要进行维修, 用户在第一时间最易获取到的就是该故障发生后装备的技战性能所发生的变化, 通常用户也能够根据故障现象对故障发生的部位作出大致的判断。因此, 在进行故障诊断过程中, 首先根据装备型号、故障产生的大致部位及故障现象情况, 应用案例推理的方法进行诊断。如果从案例库中检索到相同或相似故障的维修案例, 则按此案例的故障原因进行故障定位, 若故障定位成功, 则说明诊断成功, 即可按照此案例的维修方案展开维修工作。否则系统启动基于规则的诊断流程, 使用由故障树获得的维修知识进行精确诊断, 诊断成功后将此次信息增加到维修案例库。从而实现故障快速诊断和精确诊断的统一。两种技术的结合, 具有十分重要的意义。不仅会大大增强系统的灵活性及其综合推理能力, 还会明显减轻案例检索与案例库的负担。混合推理的工作流程如图2所示。

5. 结论

论文分别分析了基于案例推理和故障树分析方法在装备故障诊断中的优势及其不足, 在此基础上提出了一种基于案例和故障树的装备维修知识库系统设计思路。论述了维修案例的表示和基于故障树的规则知识获取, 并对知识库系统的推理机制进行说明, 为装备维修知识库系统的实现奠定了基础。

摘要：阐述了基于故障树分析和方法案例推理的基本原理, 分析了二者在装备故障诊断中的优势及其不足, 在此基础上提出了一种基于案例和故障树的装备维修知识库系统, 重点对该知识库系统的推理机制进行了设计。

关键词：案例推理,故障树分析,知识库系统

参考文献

[1]李小青.基于案例推理的故障诊断方法[J].计算机测量与控制, 2007.

[2]Kolodner J L.An introduction to case-based reasoning[J].Artificial Intelligence Review, 1992.

[3]吴欠欠, 王直, 董贺.故障树分析法在船舶柴油机故障诊断中的应用研究[J].机械设计与制造, 2009.

[4]安晨亮.故障树原理在故障诊断系统中的应用[J].导弹与航天运载技术, 2009.

液压系统故障诊断技术篇10

液压系统的故障主要来自两方面，一是构成系统的元件，如液压泵、溢流阀、换向阀等；二是液压系统的工作介质（液压油），其中以液压油污染变质引起的故障发生率最高，而液压油引起的故障中约有90%是由污染颗粒造成的。

2 液压系统的故障特征

2.1 正常情况下液压系统的故障不会突然发生，因为无论是元件磨损、密封件变质、液压油污染都是渐进性的，不发展到一定程度不会造成故障。因此，对液压系统监测流量、压力、振动、温度等参数的变化，实现“状态维修”，使设备经常处于正常状态，具有十分重要的意义。

2.2 液压系统是一个封闭结构，各元件的工作状况不能直接在外界观察，也不便于测量检查，再加上影响液压系统正常工作的原因错综复杂，泵、阀、缸、管路、液压油都可能导致相同的故障现象，所以寻找故障部位的工作比较困难，但同时由于液压元件及其辅助元件都已标准化、系列化、通用化，因此一旦查出故障原因，在更换时相对容易。

3 液压系统的故障诊断参数

目前常用的有以下几种状态信息的特征参数：执行机构的工作状态、压力、流量、振动、噪声、温度、液压油污染。

(1) 执行机构的工作状况：执行机构的速度、运动范围、承载能力等功能参数发生异常变化是设备出现故障的征兆，但是这些诊断参数灵敏度不高，往往液压系统的组成元件已经出现缺陷，设备的这些参数仍然没有出现明显的变化。 (2) 压力：压力变化是系统中泵、阀、管路、液压油等出现缺陷的征兆，而且也影响系统的负载能力，所以液压系统一般都安有压力表进行检测，除监测系统的工作压力外，对某些系统还要检测控制压力和回油压力。 (3) 流量：流量变化也是系统中泵、阀、管路、液压油等出现缺陷的征兆，而且也影响液压系统运动部分的速度大小和稳定性。但是监测流量非常困难，目前应用很少。 (4) 振动和噪声：振动和噪声是液压系统故障的征兆，特别是液压泵性能劣化的主要征兆，而且振动也会影响其他液压元件的使用寿命。 (5) 温度：液压系统工作时，能量损失转化为热能使系统温度升高，温度过高能量损失过大是液压系统元件和液压油质量下降的征兆。而且温度过高也对液压系统产生许多较显著的不良影响，一旦温度过高（一般在75℃以上），液压油的黏度、润滑性能参数会急剧恶化，密封件使用寿命严重下降，影响设备的正常运行。 (6) 液压油污染：油中的磨损颗粒、腐蚀产物、煤粉、外界水分和气体以及油中化学成分发生变化都会使液压油发生变质，这不仅是液压系统的故障征兆，也是导致液压系统产生故障的根源。油液中混入的固体微粒直接使运动件的配合面产生磨料磨损，使元件寿命缩短，泄漏增加，甚至出现动作失灵现象；混入的固体颗粒还可能将系统中阻尼孔、阀口、滤网堵塞，使系统不能正常工作。油液化学成分变化使润滑性能下降，密封件损坏。油液中混入空气会使油被乳化，或呈泡沫状使元件不稳定。油液中混入水分会降低油的黏度，导致元件磨损加剧。因此，监测油液污染程度具有十分重要的意义。

4 液压系统故障诊断方法

4.1 简易诊断

液压系统简易诊断是操作者必须经常进行的工作，通常是依靠简单的仪表和操作者的感官经验，根据执行机构的工作状况、泄漏、温度、振动、噪声和液压油质量等的变化作出正常与否的结论，利用这种方法处理故障往往不够准确，处理时间长。

4.2 精密诊断

在熟悉和了解整个系统的工作原理，清楚每个原件与辅件性能和作用的基础上，按功能将液压系统划分成几个区域。在分析故障时，首先应按故障现象的特点确定故障所在的区域，然后按一定顺序在确定的区域内进行查找，严禁盲目拆卸或任意调整，必须调整时（流量、压力、元件行程等可调整部分）一要注意每次只能调整一个变量，以免产生干扰，调整后若故障无变化，则应复位后再进行另一变量的调整；二要注意调整幅度，避免过大或过小，以免产生新的故障；三要注意调整后开动系统的时间不宜太长，以防意外。

一般的液压系统如图1所示可划分为以下几个部分： (1) 油箱部分。包括油箱、油位计、过滤器、冷却器等，这里为系统提供所需要的工作介质，对泵和所有元件的性能及使用寿命都有很大影响。 (2) 动力部分。包括液压泵、溢流阀及卸载回路等部分，这是液压系统的心脏，为系统提供所需的能量（一定压力和流量的液压油），从而推动整个液压系统的正常工作。 (3) 整个系统的控制部分。包括系统压力、流量控制元件、压力开关等控制整个油路的所有装置。 (4) 执行机构控制部分。包括油缸、液压马达等执行机构和他们的专用压力阀、流量控制阀、换向操作阀和安全阀等。控制部分的数量随执行机构的数量而改变，图中2个执行机构相互独立，所以控制部分也是2个。控制部分的复杂程度与执行机构的工作特性相适应，最简单的控制部分只由一个换向阀组成。

例如图1所示系统，当系统故障仅限于某执行机构时，则故障源必在该执行机构的控制部分；若所有执行机构都有相同的故障，则故障源可能在整个控制系统的控制部分，也可能在动力部分或油箱部分，诊断时就应在这三部分按一定顺序查找。当故障缩小到回路的一个部分或一个元件时，有时需要检测元件性能才能确定出故障程度、部位和原因，在此，可以将压力表、流量计、温度计和控制油压的加载阀等检测元件组合在一起，形成一种专门用来测试液压回路的仪器（以下简称测试器）。该测试器的进油口接在被测元件之后，出油口接油箱，对系统中的组件进行分隔测试，逐步判断故障。

现以一个简单的液压系统来具体说明测试器的使用。

图2中液压系统的故障表现形式为负载加大时，液压油缸动作缓慢或不动作。通过故障表现可以判定为某处元件泄漏量大，导致推动活塞的流量不足。为了查出故障部位，需要使用测试器检查液压泵、溢流阀、换向阀、液压缸的泄漏量。 (1) 液压泵测试。按图3所示在A处将液压泵与系统断开接入测试器，空载启动电机以额定转速旋转，油液全部经测试器流回油箱，调节测试器的加载阀，使系统压力由空载逐渐上升到系统的额定工作压力（不能超过额定工作压力，因为此时未接溢流阀），如果流量计显示值减少到不能允许的程度，说明液压泵有故障。在检测时还应注意压力表的指针是否存在跳动现象，若有跳动说明液压泵吸油侧液面太低，此时应检查油箱是否油位不够，或过滤器堵塞，吸油管密封不严出现了气穴现象。 (2) 溢流阀测试。按图4所示在B处断开后接入测试器，启动电机，先逐渐调节测试器的加载阀，压力表显示的数值为该液压系统溢流阀的调定值时，在溢流阀打开之前，如果测试器流量计显示的数值变化大，就说明故障在溢流阀，此时应进一步检查溢流阀阀芯及阀座有无过度磨损伤痕。 (3) 换向控制阀测试。按图5所示在C处断开接入测试器。启动电机逐渐调节测试器加载阀，在溢流阀打开之前，若流量基本保持不变，则换向阀良好，若变化大则说明换向阀处泄漏大，需更换。

5 液压系统的油液监测

由于因液压油出现污染而导致液压系统出现故障的频率也很高，因此对液压油油质进行监控同样具有很重要的意义。目前对液压系统油液进行维护主要是更换新油，当系统运行一段时间后，通过肉眼观察油箱油液比较脏的情况下，将原有油液全部倒出，再彻底清洗油箱和各处阀后倒入新的油液，这种方法工作量大，而且非常滞后，无法实现对油液的实时监控。

为了能够较准确的掌握油液的污染程度，有两种方法可以实施。

5.1 油液取样观察法

5.1.1 斑痕试验法。

在一片洁净的过滤纸上 (井下也可用干净的普通白纸代替）滴1～3滴使用中的液压油，如中心部浓，周围清澈，并且分界线清晰，则说明油污染度大，油液中大微粒多；如中心部扩展很宽，分界线不清晰，也说明油污染度大，但是油液中小微粒多；如没有中心部分只有扩散部分则说明油液的污染度很小，可以继续使用。

5.1.2 外观检查法。

定期将油箱中的油液取样后带到井上，交机电科油液化验室，在玻璃容器中检查油的透明度、污染微粒、气味变化，以此判别油的污染程度，详见表1。由于人眼的能见度下限为40μm，如能用肉眼观察出油液中存有杂质，则说明该油液已经很脏了，必须更换。

5.2 电磁吸附法

在液压系统的某些特定部位，可以在其管路上接入永久性的“T”形三通接头，一端采用磁性旋塞做堵头，定时拆下旋塞可以通过检查上面的吸附微粒来判断油液的污染程度。

以上简单介绍了液压系统中最容易出现故障的两个部分，同时结合井下现场实际情况，提出了几种简单易行的解决办法，望能对缩短我矿液压设备的故障处理时间和降低液压设备故障率有所帮助。

参考文献

[1]范士娟, 杨超.液压系统故障诊断方法综述[J].机床与液压, 2009 (05) .

[2]陈家焱, 陈章位.液压系统故障诊断技术的现状与发展趋势[J].机床与液压, 2008 (10) .