对于液压系统，泵是一个重要的部件，它为整个液压系统提供动力。其可靠性是整个液压系统的关键，研究液压泵的故障与可靠性，可为液压系统的维护及其故障诊断提供重要的依据。本文将以某型柱塞泵为对象进行故障树分析，并提出一些可行性的一些看法。
1、故障树分析法原理
故障树分析是一种图形演绎法，它围绕一个或一些特定的故障模式，层层追踪，从而在清晰的故障树下表达系统故障事件的内在联系，指出系统故障与单元故障之间的逻辑关系，找出系统的薄弱环节，采取相应措施，实现系统设计的最优化。
故障树的建造是FTA的关键，对于小系统一般采用人工建树，即采用演绎法从顶事件开始由上而下，循序渐进地进行。通常把系统的故障状态作为顶事件，然后找出系统故障与导致系统故障诸因素的逻辑关系，并将这些关系用特定的逻辑符号表示出来，由上而下逐渐分解，直到不能分解为止，这样就建成了一棵倒置的故障树。根据故障树可以找出故障中所有导致顶事件发生的最小割集，也就是系统全部可能的失效状态，而系统的故障谱就是全部最小割集的集合。
以故障树为手段，通过分析故障谱，了解系统发生的各种途径及原因，找出系统的薄弱环节，从而为提高系统的可靠性提出有效措施。
2、柱塞泵故障树的建立
柱塞泵是由壳体、定子、转子、连杆、柱塞和配油轴等元件组成的。柱塞泵是液压系统的精密设备，能较准确地给液压系统提供较大的流量和较高压力，必要时还能改变油的流量和流向。这里要建的故障树涉及范围是柱塞泵的所有机件及其相关联的部件。
2. 1柱塞泵故障的定义和判据
柱塞泵故障指柱塞泵不能及时完成向系统供油的任务;柱塞泵故障的判据是柱塞泵输出液压油指标(压力、流量等)不能达到规定要求或被迫停车，柱塞泵不能完成正常的工作。这些故障树分析的顶事件是柱塞泵故障，当发生柱塞泵故障时，柱塞泵被迫紧急停车。
故障树的原因列表1
序号 | 原因 | 序号 | 原因 |
X1 | 系统发热严重 | X2 | 系统过滤精度较差 |
X3 | 柱塞泵元件严重磨损 | X4 | 柱塞泵吸入口进气 |
X5 | 系统密封条件变差 | X6 | 柱塞泵装配不当 |
X7 | 柱塞泵元件磨损严重 | X8 | 柱塞泵平衡油路不通 |
X9 | 柱塞泵平衡块破坏 | X10 | 柱塞泵机械密封失效 |
X11 | 柱塞泵吸入阻力过大 | X12 | 真空表显示故障 |
X13 | 流量计显示故障 | X14 | 其他原因（待查） |
X15 | 电接点压力级显示故障 | X16 | 柱塞泵旁路阀泄露严重 |
X17 | 电接点压力表低压力级显示故障 |
3、柱塞泵故障树定性分析
故障树定性分析就是寻找导致顶事件发生的原因或原因组合，即找出全部最小割集。最小割集是指一些底事件的集合，它们都发生时顶事件必须发生，而这些底事件中缺一个就不会导致顶事件发生的底事件集合。
根据故障树图进行故障树的定性分析，柱塞泵故障的最小割集是:{x1、X2}；{X3}；{X4}；{X5}；{X6 }；{X7}；{X8 }；{X9}；{X10}；{X11 }；{X12)；{X13}；{X14}；{X15}；{X16}；{X17}。求出最小割集就可以全面掌握顶事件不发生的各种可能性，为事件的调查分析，预测和预防提供可靠的依据。如本系统中的一个最小割集是{X1，x 2}，说明系统过滤精度较差和系统液压元件严重磨损组合在一起井同时发生时，柱塞泵故障必然发生，否则不会发生。其余的也就是说一个原因发生了，故障也就发生了。
4、故障树的定量分析
故障树的定量分析包括顶事件的发生概率和概率重要度。由故障树的最小割集可以计算出顶事件的发生概率。常用方法是利用容斥原理计算（若故障树有m个最小割集c，则顶事件的发生概率为p）。
由于本系统m值较大(m=16)，顶事件发生的概率计算收敛得非常快，(2 m一1)项的代数和中起作用的是首项，所以实际上采用首项近似法计算：
概率重要度是衡量最小割集或底事件的重要性，故根据重要度排队顺序来确定关键的最小割集和底事件。它在系统的设计、故障诊断和优化等方面都有用。
记顶事件的发生概率为P，最小割集Ci的概率为P(Ci}，该最小割集的概率重要度为Ici，则，Ici=P (Ci)/P。
实际上按此重要度定义最小割集的重要度顺序即其发生的概率由大到小的排序。
底事件Xi的概率重要度IXi为:
将全部底事件按概率重要度由大到小排队，就得出底事件的重要度顺序。当系统发生故障时，可根据底事件概率重要度的大小顺序寻找故障原因，制订相应的维修方案或应急措施。
本文就此提出了对柱塞泵的一种对其进行可靠性研究的一种方法，对于研究其的可靠性是一种方法。对于环境及一些故障，还有待进一步做实验总结，而对于研究柱塞泵的主要零部件的可靠度，可以通过以各零件的体积最小为目标函数，以及结合对于故障树的分析，得到下表的结果，如表2所示。
表2 柱塞泵各主要零部件的可靠度
名称 | 数据 | 名称 | 数据 |
主轴可靠度 | 0.9999 | 轴承可靠度 | 0.9855 |
缸体可靠度 | 0.9848 | 变量机构可靠度 | 0.9854 |
柱塞可靠度 | 0.9863 | ||
滑靴可靠度 | 0.9848 | ||
配流盘可靠度 | 0.9864 | ||
斜盘可靠度 | 0.9859 |
柱塞泵是一个结构复杂、性能要求高、零件种类和数量繁多的设备。由上述分析可知，引起柱塞泵故障的原因很多，归纳起来有如下几点。
①设计方面的原因。从故障树图可以看出，整个故障树中逻辑“或”门居多，它表示当一个或多个输人事件发生时输出事件发生。由此可知，只要有一个事件发生就能导致其上一级失效事件的发生。因此，在故障树图中列出的事件基本事件中，只要其中一个发生，则“柱塞泵故障”事件就会发生。这样，顶事件发生的概率就大大增加，从而系统的可靠度就大大降低。所以对每一个零部件的设计都要力求最高的可靠度，这是对一个系统提高可靠度的第一位方法。
②液压系统设备老化。液压系统介质精度是所有液压系统中较难控制的一个环节，介质精度差是造成系统故障的最主要的原因，其发生概率占统计结果的70%以上。设备密封失效、零部件磨损等同样会给设备正常工作带来不良影响。但该过程是一个不可避免的，随着时间增加，系统不可逆转的老化着，液压元件可靠度也在下降。占重要的比例，故应该花大部分精力为减缓设备老化而努力。
③使用管理方面的因素。由于监测、管理手段落后，系统运行的可控性和可显示性差，故障难以预测，因而事故隐患多。液压系统80%到90%地故障源于污染颗粒，研究和探讨控制污染度的措施，对于液压系统可靠性的提高、工作油液寿命的延长及机器寿命的增加都有着极其重大的意义。只有对设备的合理操作与保养，才能使故障机率降到最小，才能提高设备的可靠性。这是最应该注意的因素，也是对设备维护的重要环节。
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