基于思維導(dǎo)圖裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(xué)研究生學(xué)院；2.陸軍工程大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院，江蘇 南京 210000；3.中國(guó)人民解放軍32228部隊(duì)23分隊(duì)，福建 廈門 361100）

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于控制裝載機(jī)行駛和作業(yè)方向，是裝載機(jī)的重要組成部分之一。該系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，工作頻率高，在惡劣的土方作業(yè)環(huán)境下易產(chǎn)生故障。實(shí)際維修活動(dòng)中，維修人員通常采用經(jīng)驗(yàn)判斷法或儀器檢測(cè)法對(duì)故障進(jìn)行定位，由于缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)的故障分析與推理，難以做到故障準(zhǔn)確定位，或難以解決綜合性故障，甚至易產(chǎn)生誤判、誤修。不僅增加了維修的工作量和成本，反復(fù)的試修、誤修還會(huì)加劇液壓元件、管路的損傷。利用思維導(dǎo)圖分析法，采用嚴(yán)密的邏輯思維分析，可以快速準(zhǔn)確地定位故障原因，從而進(jìn)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(zhì)量。

1 思維導(dǎo)圖分析法

思維導(dǎo)圖是英國(guó)學(xué)者托尼·博贊基于腦神經(jīng)生理科學(xué)的探索與研究形成的放射性思維及其圖形表達(dá)的研究成果。其特點(diǎn)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(gè)分支形成一個(gè)連接的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通過聯(lián)想、推理形成的圖形、關(guān)鍵詞、知識(shí)點(diǎn)作為分支的線條向四周延伸，最后構(gòu)成對(duì)主題完整的、發(fā)散的知識(shí)表達(dá)，并系統(tǒng)反映知識(shí)形成的思維推理過程。

2 裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及常見故障

2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

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

2.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障

裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障主要有四類，一是轉(zhuǎn)向沉重，通常表現(xiàn)為操作手在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，壓力感明顯，不論順時(shí)針還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，都比較困難；二是方向盤無壓力感，通常表現(xiàn)為轉(zhuǎn)至極限位置，方向盤很輕松，無壓力感；三是轉(zhuǎn)向失靈，通常表現(xiàn)為無外力控制狀態(tài)，方向盤不能自主回轉(zhuǎn)，有負(fù)荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生振擺的現(xiàn)象，甚至不能轉(zhuǎn)動(dòng)；四是跑偏，通常表現(xiàn)為行駛過程中，在方向盤無外力操作情況下，機(jī)械自動(dòng)偏向一側(cè)行駛。

3 基于思維導(dǎo)圖的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與排除

圖1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖

3.1 轉(zhuǎn)向沉重故障的診斷與排除

根據(jù)裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作原理，轉(zhuǎn)向沉重通常是因?yàn)檗D(zhuǎn)向油缸工作無力，而引起轉(zhuǎn)向油缸工作無力的原因有多種，在進(jìn)行故障分析與排除時(shí)，應(yīng)針對(duì)具體問題具體分析。

（1）緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)轉(zhuǎn)向正常，快速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)轉(zhuǎn)向沉重

此類故障主要原因是液壓油不足或優(yōu)先閥出現(xiàn)故障。運(yùn)用思維導(dǎo)圖分析法，繪制故障分析思維導(dǎo)圖如圖2所示。

根據(jù)思維導(dǎo)圖，引起液壓不足或優(yōu)先閥故障的原因主要有4種：①回油時(shí)有空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)向系內(nèi)，油面位置比較低；②優(yōu)先閥在作業(yè)時(shí)控制壓力低于正常值，彈簧壓力降低；③優(yōu)先閥芯卡在某一位置；④油泵損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)流量不足。

針對(duì)以上4種原因，其排除方法如下，其一一對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。①將方向盤旋轉(zhuǎn)至終點(diǎn)，打開溢流閥，把轉(zhuǎn)向系內(nèi)吸入空氣排除干凈；②按照標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)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(yīng)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(yīng)的磨損機(jī)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(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)向比較輕松，有負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)向有沉重感。

引起該類故障的主要原因是轉(zhuǎn)向溢流閥出現(xiàn)故障、轉(zhuǎn)向器出現(xiàn)故障或油泵損壞，根據(jù)這兩個(gè)故障原因，繪制思維導(dǎo)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(dǎo)圖如圖3所示。

根據(jù)思維導(dǎo)圖分析，引起轉(zhuǎn)向溢流閥出現(xiàn)故障、轉(zhuǎn)向器出現(xiàn)故障或油泵損壞故障的原因有主要有4種：①轉(zhuǎn)向溢流閥調(diào)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(zhuǎn)向器的緩沖閥壓力偏低；④轉(zhuǎn)向泵損壞。

圖2 緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)轉(zhuǎn)向正常，快速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)轉(zhuǎn)向沉重故障分析思維導(dǎo)圖

圖3 沒有負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)向比較輕松，有負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)向有沉重感故障分析思維導(dǎo)圖

針對(duì)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(yīng)及時(shí)更替；②檢查調(diào)壓螺栓是否緊固到位，如果沒有，則應(yīng)重新緊固并調(diào)整至正常壓力值5．5MPa，而后鎖緊調(diào)壓閥；③檢查閥芯或閥座的密封面是否完整，如果不完整，應(yīng)修復(fù)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(yīng)及時(shí)更替換；其次，是檢查密封面是否完整，如果不密封，應(yīng)及時(shí)修復(fù)；⑤檢修或更換油泵。

（3）小油門時(shí)轉(zhuǎn)向沉重，加大油門后工作正常。產(chǎn)生這種故障的原因可能是液壓油供給不足，根據(jù)這個(gè)原因，繪制思維導(dǎo)圖，將可能引起故障的因素排列出來并制定維修方法。

根據(jù)思維導(dǎo)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(yōu)先閥閥芯、閥體配合間隙過大。

針對(duì)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(yōu)先閥總成。

針對(duì)轉(zhuǎn)向沉重故障，分別運(yùn)用思維導(dǎo)圖對(duì)3種可能的故障原因進(jìn)行分析，并提出排除方法，在繪制轉(zhuǎn)向沉重故障思維導(dǎo)圖時(shí)，首先，是找準(zhǔn)中心，即轉(zhuǎn)向沉重；其次是分支，即引起故障的三個(gè)主要方面，再通過“思維線條”，建立故障與導(dǎo)致故障因素之間的聯(lián)系。

3.2 方向盤無壓力感故障診斷與排除

該類故障產(chǎn)生的原因一般是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓元件機(jī)件磨損或者損壞，針對(duì)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?yàn)榉种В⒐收吓c導(dǎo)致故障因素之間的聯(lián)系。

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

針對(duì)以上3種故障產(chǎn)生的原因，其排除方法如下：（1）更換轉(zhuǎn)向器或轉(zhuǎn)向器磨損零件；（2）更換轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)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(yīng)及時(shí)更替；檢查密封面是否不完整，如否，應(yīng)及時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修復(fù)。

3.3 轉(zhuǎn)向失靈故障診斷與排除

轉(zhuǎn)向失靈故障通常表現(xiàn)為無外力控制狀態(tài)時(shí)方向盤不能自動(dòng)回正，有負(fù)荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生振擺的現(xiàn)象，或轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤裝載機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)向角度不準(zhǔn)。根據(jù)思維導(dǎo)圖分析，造成轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向失靈的原因主要有3種：（1）轉(zhuǎn)向器片彈簧斷裂或失效；（2）轉(zhuǎn)向器撥銷或聯(lián)動(dòng)軸失靈，無法正常工作；（3）轉(zhuǎn)向泵完全損壞或矩形鍵剪斷。針對(duì)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(zhuǎn)向器片彈簧；（2）更換損壞的撥銷或聯(lián)動(dòng)軸，以及與之相連的零件；（3）修復(fù)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(zhuǎn)向器故障造成2個(gè)轉(zhuǎn)向油缸供油不均或供、回油不受控制引起。根據(jù)這一思路進(jìn)行診斷分析。

根據(jù)思維導(dǎo)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(yán)重；（3）流量放大閥固定螺栓偏緊；（4）轉(zhuǎn)向器閥套卡死無法產(chǎn)生隨動(dòng)動(dòng)作；（5）轉(zhuǎn)向器片彈簧斷裂或失效。

針對(duì)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(fù)或更換流量放大閥；（3）調(diào)松流量放大閥固定螺栓；（4）清洗轉(zhuǎn)向器，清除雜質(zhì)；（5）更換轉(zhuǎn)向器片彈簧。

4 結(jié)語

機(jī)械故障診斷與排除的推理分析過程，是一個(gè)需要建立在綜合知識(shí)運(yùn)用基礎(chǔ)上的邏輯思維過程，需要經(jīng)過長(zhǎng)期訓(xùn)練和有效工具輔助，才能達(dá)到快速、準(zhǔn)確的效果。從上述運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行ZL50G型裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與排除過程可知，基于思維導(dǎo)圖的故障診斷分析，可以幫助維修人員在較短的時(shí)間內(nèi)分析、判斷故障原因，并找到準(zhǔn)確的排除方法，可有效提高維修的效率與質(zhì)量。