2. 行走驱动电机过热故障树建模

顶事件与边界锁定

本节以“行走驱动电机过热”为顶事件,故障判据定义为:电机外壳温度持续超过 85 ℃(或绕组温度超过 130 ℃)并触发驱动器过温降额/停机保护,且排除环境温度短时骤升导致的误报。分析边界限定在电机本体、供电回路、机械负载与散热通道四个方向,不含整机控制策略缺陷。

故障树分层建模

按“顶事件—中间事件—底事件”三层展开。顶事件由四个中间事件经或门汇聚:电机本体热源异常、供电异常、负载异常、散热能力下降。每个中间事件继续分解为可独立排查的底事件,底事件编号采用 E1–E12,便于后续定性/定量分析与现场排查对应。

顶事件 T 行走驱动电机过热 OR M1 电机本体热源 绕组/轴承/铁耗异常 M2 供电异常 电压/电流/驱动失配 M3 负载异常 阻力/卡滞/超载 M4 散热能力下降 风道/风扇/环境 E1 绕组匝间短路 绝缘老化/受潮 E2 轴承磨损卡滞 润滑失效/异物 E3 转子扫膛 气隙不均/变形 E4 母线电压偏低 电池衰减/线损 E5 相电流不平衡 驱动管/采样故障 E6 驱动器参数失配 限流/载波设置 E7 履带张紧过紧 阻力增大 E8 减速器卡滞 齿轮/润滑异常 E9 爬坡超载 工况超出设计 E10 风扇失效 断线/轴承卡死 E11 风道堵塞 粉尘/油污 E12 环境温度过高 井下高温区域 底事件排查要点(现场可独立验证) E1 绕组电阻/绝缘测试;E2 轴承温升与振动;E3 气隙检查;E4 母线电压带载测量;E5 三相电流波形对比 E6 驱动器限流/载波参数核对;E7 履带下垂量测量;E8 减速器空载扭矩;E9 坡度与载重记录;E10 风扇转速/电流 E11 风道压差与积尘检查;E12 环境温度与通风条件记录 判据:外壳温度 > 85 ℃ 或绕组温度 > 130 ℃,且触发过温降额/停机,排除短时环境骤升误报。 结构:T = M1 ∪ M2 ∪ M3 ∪ M4(或门),各中间事件下底事件亦为或门关系,任一底事件发生即可导致对应中间事件成立。 用途:定性分析求最小割集;定量分析代入各底事件失效率,计算顶事件发生概率。

结构说明与最小割集

该故障树全部采用或门连接,因此每个底事件单独构成一个一阶最小割集,共 12 个:{E1}、{E2}、…、{E12}。这意味着任一底事件发生即可导致顶事件,现场排查时应优先按“温升速率 + 工况”快速缩小范围:空载即过热偏向 M1/M2,带载爬坡过热偏向 M3,连续运行温升缓慢偏高偏向 M4。

定性分析与排查顺序建议

中间事件底事件典型征兆优先排查手段
M1 电机本体E1/E2/E3空载温升快、振动或异响绝缘电阻、轴承温度、气隙检查
M2 供电异常E4/E5/E6带载电压跌落、电流不平衡母线电压、三相电流、驱动参数核对
M3 负载异常E7/E8/E9爬坡或转向时温升突增履带张紧量、减速器扭矩、工况记录
M4 散热下降E10/E11/E12长时间运行缓慢升温风扇转速、风道压差、环境温度
建模时保持“顶事件判据—中间事件分类—底事件可测”三层一致:每个底事件都应能对应一个现场可执行的测量或检查动作,否则应继续向下分解,避免出现无法验证的“虚底事件”。