基于思維導圖裝載機轉向系統故障診斷與排除研究

王濤，魯冬林，趙華琛，倪錦程

（1.陸軍工程大學研究生學院；2.陸軍工程大學野戰工程學院，江蘇 南京 210000；3.中國人民解放軍32228部隊23分隊，福建 廈門 361100）

轉向系統用于控制裝載機行駛和作業方向，是裝載機的重要組成部分之一。該系統是一個獨立的液壓系統，工作頻率高，在惡劣的土方作業環境下易產生故障。實際維修活動中，維修人員通常采用經驗判斷法或儀器檢測法對故障進行定位，由于缺乏嚴謹、系統的故障分析與推理，難以做到故障準確定位，或難以解決綜合性故障，甚至易產生誤判、誤修。不僅增加了維修的工作量和成本，反復的試修、誤修還會加劇液壓元件、管路的損傷。利用思維導圖分析法，采用嚴密的邏輯思維分析，可以快速準確地定位故障原因，從而進行故障定位與隔離，避免誤判，可有效減少維修工作量，提高維修效率與質量。

1 思維導圖分析法

思維導圖是英國學者托尼·博贊基于腦神經生理科學的探索與研究形成的放射性思維及其圖形表達的研究成果。其特點是以中央圖形為主題，以主題的主干呈放射狀作為分支，每個分支形成一個連接的節點結構，通過聯想、推理形成的圖形、關鍵詞、知識點作為分支的線條向四周延伸，最后構成對主題完整的、發散的知識表達，并系統反映知識形成的思維推理過程。

2 裝載機轉向系統基本結構及常見故障

2.1 轉向系統基本結構

ZL50G型裝載機轉向系統，主要由轉向泵、流量放大閥、先導溢流閥、全液壓轉向器、轉向油缸等組成。該轉向系統使用了流量放大系統，油路由先導油路與主油路構成。流量放大是指通過全液壓轉向器以及流量放大閥，可確保先導油路流量變化與主油路中進至轉向油缸的流量變化具有一定的比重，達到低壓小流量控制高壓大流量的目的。轉向系統組成及工作原理如圖1所示。

2.2 轉向系統常見故障

裝載機轉向系統故障主要有四類，一是轉向沉重，通常表現為操作手在轉動方向盤時，壓力感明顯，不論順時針還是逆時針轉動方向盤，都比較困難；二是方向盤無壓力感，通常表現為轉至極限位置，方向盤很輕松，無壓力感；三是轉向失靈，通常表現為無外力控制狀態，方向盤不能自主回轉，有負荷時會產生振擺的現象，甚至不能轉動；四是跑偏，通常表現為行駛過程中，在方向盤無外力操作情況下，機械自動偏向一側行駛。

3 基于思維導圖的轉向系統故障診斷與排除

圖1 轉向系統工作原理圖

3.1 轉向沉重故障的診斷與排除

根據裝載機轉向系統結構組成與工作原理，轉向沉重通常是因為轉向油缸工作無力，而引起轉向油缸工作無力的原因有多種，在進行故障分析與排除時，應針對具體問題具體分析。

（1）緩慢轉動方向盤時轉向正常，快速轉動方向盤時轉向沉重

此類故障主要原因是液壓油不足或優先閥出現故障。運用思維導圖分析法，繪制故障分析思維導圖如圖2所示。

根據思維導圖，引起液壓不足或優先閥故障的原因主要有4種：①回油時有空氣進入轉向系內，油面位置比較低；②優先閥在作業時控制壓力低于正常值，彈簧壓力降低；③優先閥芯卡在某一位置；④油泵損壞，導致系統流量不足。

針對以上4種原因，其排除方法如下，其一一對應關系如圖2所示。①將方向盤旋轉至終點，打開溢流閥，把轉向系內吸入空氣排除干凈；②按照標準補充適量的油液；③卸下彈簧，檢查其有無斷裂或彈力失效，如果斷裂，應立即更換；④拆卸閥芯，檢查閥芯和閥體的配合度，如果間隙過大，更換相應的磨損機件；⑤拆卸閥芯，清洗閥芯和閥體；⑥修理油泵或更換新油泵。

（2）沒有負荷時轉向比較輕松，有負荷時轉向有沉重感。

引起該類故障的主要原因是轉向溢流閥出現故障、轉向器出現故障或油泵損壞，根據這兩個故障原因，繪制思維導圖，將可能引起故障的因素排列出來，并制定維修方法，其思維導圖如圖3所示。

根據思維導圖分析，引起轉向溢流閥出現故障、轉向器出現故障或油泵損壞故障的原因有主要有4種：①轉向溢流閥調定壓力低于正常值；②溢流閥密封性不好，有泄漏；③全液壓轉向器的緩沖閥壓力偏低；④轉向泵損壞。

圖2 緩慢轉動方向盤時轉向正常，快速轉動方向盤時轉向沉重故障分析思維導圖

圖3 沒有負荷時轉向比較輕松，有負荷時轉向有沉重感故障分析思維導圖

針對以上4種原因，其排除方法如下：①卸下彈簧，檢查其有無斷裂或彈力失效，如果有，應及時更替；②檢查調壓螺栓是否緊固到位，如果沒有，則應重新緊固并調整至正常壓力值5．5MPa，而后鎖緊調壓閥；③檢查閥芯或閥座的密封面是否完整，如果不完整，應修復或更換損壞的零部件；④卸下彈簧，檢查其有無斷裂或彈力失效，如果有，應及時更替換；其次，是檢查密封面是否完整，如果不密封，應及時修復；⑤檢修或更換油泵。

（3）小油門時轉向沉重，加大油門后工作正常。產生這種故障的原因可能是液壓油供給不足，根據這個原因，繪制思維導圖，將可能引起故障的因素排列出來并制定維修方法。

根據思維導圖分析，引起液壓油供給不足的原因有主要有2種：①油泵破損；②優先閥閥芯、閥體配合間隙過大。

針對以上2種原因，其排除方法如下：①修理或更換油泵；②更換閥芯或優先閥總成。

針對轉向沉重故障，分別運用思維導圖對3種可能的故障原因進行分析，并提出排除方法，在繪制轉向沉重故障思維導圖時，首先，是找準中心，即轉向沉重；其次是分支，即引起故障的三個主要方面，再通過“思維線條”，建立故障與導致故障因素之間的聯系。

3.2 方向盤無壓力感故障診斷與排除

該類故障產生的原因一般是轉向系統液壓元件機件磨損或者損壞，針對該類問題，以方向盤無壓力感為圖形中心，以引起故障的原因為分支，建立故障與導致故障因素之間的聯系。

根據思維導圖分析，造成轉向無壓力感的原因主要有3種：（1）轉向器閥體、閥芯和閥套嚴重磨損；（2）轉向器轉子、定子嚴重磨損；（3）溢流閥緩沖開啟壓力過低。

針對以上3種故障產生的原因，其排除方法如下：（1）更換轉向器或轉向器磨損零件；（2）更換轉向器的轉子或定子；（3）卸下溢流閥彈簧，檢查其有無斷裂或彈力失效，如果斷裂或失效，應及時更替；檢查密封面是否不完整，如否，應及時按標準進行修復。

3.3 轉向失靈故障診斷與排除

轉向失靈故障通常表現為無外力控制狀態時方向盤不能自動回正，有負荷時會產生振擺的現象，或轉動方向盤裝載機不能轉動或轉向角度不準。根據思維導圖分析，造成轉向轉向失靈的原因主要有3種：（1）轉向器片彈簧斷裂或失效；（2）轉向器撥銷或聯動軸失靈，無法正常工作；（3）轉向泵完全損壞或矩形鍵剪斷。針對以上三種故障原因，其排除方法有以下3種：（1）更換失效的轉向器片彈簧；（2）更換損壞的撥銷或聯動軸，以及與之相連的零件；（3）修復或更換油泵，更換矩形鍵。

3.4 行駛跑偏故障診斷與排除

行駛跑偏故障通常是因流量放大閥和轉向器故障造成2個轉向油缸供油不均或供、回油不受控制引起。根據這一思路進行診斷分析。

根據思維導圖分析，造成行駛跑偏的原因主要有5種：（1）流量放大閥閥桿不能回位；（2）流量放大閥閥桿與閥體閥孔磨損嚴重；（3）流量放大閥固定螺栓偏緊；（4）轉向器閥套卡死無法產生隨動動作；（5）轉向器片彈簧斷裂或失效。

針對以上三種故障原因，其排除方法有以下五種：（1）檢修流量放大閥閥桿；（2）修復或更換流量放大閥；（3）調松流量放大閥固定螺栓；（4）清洗轉向器，清除雜質；（5）更換轉向器片彈簧。

4 結語

機械故障診斷與排除的推理分析過程，是一個需要建立在綜合知識運用基礎上的邏輯思維過程，需要經過長期訓練和有效工具輔助，才能達到快速、準確的效果。從上述運用思維導圖進行ZL50G型裝載機轉向系統故障診斷與排除過程可知，基于思維導圖的故障診斷分析，可以幫助維修人員在較短的時間內分析、判斷故障原因，并找到準確的排除方法，可有效提高維修的效率與質量。