王涛，鲁冬林，赵华琛，倪锦程

（1.陆军工程大学研究生学院；2.陆军工程大学野战工程学院，江苏 南京 210000；3.中国人民解放军32228部队23分队，福建 厦门 361100）

转向系统用于控制装载机行驶和作业方向，是装载机的重要组成部分之一。该系统是一个独立的液压系统，工作频率高，在恶劣的土方作业环境下易产生故障。实际维修活动中，维修人员通常采用经验判断法或仪器检测法对故障进行定位，由于缺乏严谨、系统的故障分析与推理，难以做到故障准确定位，或难以解决综合性故障，甚至易产生误判、误修。不仅增加了维修的工作量和成本，反复的试修、误修还会加剧液压元件、管路的损伤。利用思维导图分析法，采用严密的逻辑思维分析，可以快速准确地定位故障原因，从而进行故障定位与隔离，避免误判，可有效减少维修工作量，提高维修效率与质量。

1 思维导图分析法

思维导图是英国学者托尼·博赞基于脑神经生理科学的探索与研究形成的放射性思维及其图形表达的研究成果。其特点是以中央图形为主题，以主题的主干呈放射状作为分支，每个分支形成一个连接的节点结构，通过联想、推理形成的图形、关键词、知识点作为分支的线条向四周延伸，最后构成对主题完整的、发散的知识表达，并系统反映知识形成的思维推理过程。

2 装载机转向系统基本结构及常见故障

2.1 转向系统基本结构

ZL50G型装载机转向系统，主要由转向泵、流量放大阀、先导溢流阀、全液压转向器、转向油缸等组成。该转向系统使用了流量放大系统，油路由先导油路与主油路构成。流量放大是指通过全液压转向器以及流量放大阀，可确保先导油路流量变化与主油路中进至转向油缸的流量变化具有一定的比重，达到低压小流量控制高压大流量的目的。转向系统组成及工作原理如图1所示。

2.2 转向系统常见故障

装载机转向系统故障主要有四类，一是转向沉重，通常表现为操作手在转动方向盘时，压力感明显，不论顺时针还是逆时针转动方向盘，都比较困难；二是方向盘无压力感，通常表现为转至极限位置，方向盘很轻松，无压力感；三是转向失灵，通常表现为无外力控制状态，方向盘不能自主回转，有负荷时会产生振摆的现象，甚至不能转动；四是跑偏，通常表现为行驶过程中，在方向盘无外力操作情况下，机械自动偏向一侧行驶。

3 基于思维导图的转向系统故障诊断与排除

图1 转向系统工作原理图

3.1 转向沉重故障的诊断与排除

根据装载机转向系统结构组成与工作原理，转向沉重通常是因为转向油缸工作无力，而引起转向油缸工作无力的原因有多种，在进行故障分析与排除时，应针对具体问题具体分析。

（1）缓慢转动方向盘时转向正常，快速转动方向盘时转向沉重

此类故障主要原因是液压油不足或优先阀出现故障。运用思维导图分析法，绘制故障分析思维导图如图2所示。

根据思维导图，引起液压不足或优先阀故障的原因主要有4种：①回油时有空气进入转向系内，油面位置比较低；②优先阀在作业时控制压力低于正常值，弹簧压力降低；③优先阀芯卡在某一位置；④油泵损坏，导致系统流量不足。

针对以上4种原因，其排除方法如下，其一一对应关系如图2所示。①将方向盘旋转至终点，打开溢流阀，把转向系内吸入空气排除干净；②按照标准补充适量的油液；③卸下弹簧，检查其有无断裂或弹力失效，如果断裂，应立即更换；④拆卸阀芯，检查阀芯和阀体的配合度，如果间隙过大，更换相应的磨损机件；⑤拆卸阀芯，清洗阀芯和阀体；⑥修理油泵或更换新油泵。

（2）没有负荷时转向比较轻松，有负荷时转向有沉重感。

引起该类故障的主要原因是转向溢流阀出现故障、转向器出现故障或油泵损坏，根据这两个故障原因，绘制思维导图，将可能引起故障的因素排列出来，并制定维修方法，其思维导图如图3所示。

根据思维导图分析，引起转向溢流阀出现故障、转向器出现故障或油泵损坏故障的原因有主要有4种：①转向溢流阀调定压力低于正常值；②溢流阀密封性不好，有泄漏；③全液压转向器的缓冲阀压力偏低；④转向泵损坏。

图2 缓慢转动方向盘时转向正常，快速转动方向盘时转向沉重故障分析思维导图

图3 没有负荷时转向比较轻松，有负荷时转向有沉重感故障分析思维导图

针对以上4种原因，其排除方法如下：①卸下弹簧，检查其有无断裂或弹力失效，如果有，应及时更替；②检查调压螺栓是否紧固到位，如果没有，则应重新紧固并调整至正常压力值5．5MPa，而后锁紧调压阀；③检查阀芯或阀座的密封面是否完整，如果不完整，应修复或更换损坏的零部件；④卸下弹簧，检查其有无断裂或弹力失效，如果有，应及时更替换；其次，是检查密封面是否完整，如果不密封，应及时修复；⑤检修或更换油泵。

（3）小油门时转向沉重，加大油门后工作正常。产生这种故障的原因可能是液压油供给不足，根据这个原因，绘制思维导图，将可能引起故障的因素排列出来并制定维修方法。

根据思维导图分析，引起液压油供给不足的原因有主要有2种：①油泵破损；②优先阀阀芯、阀体配合间隙过大。

针对以上2种原因，其排除方法如下：①修理或更换油泵；②更换阀芯或优先阀总成。

针对转向沉重故障，分别运用思维导图对3种可能的故障原因进行分析，并提出排除方法，在绘制转向沉重故障思维导图时，首先，是找准中心，即转向沉重；其次是分支，即引起故障的三个主要方面，再通过“思维线条”，建立故障与导致故障因素之间的联系。

3.2 方向盘无压力感故障诊断与排除

该类故障产生的原因一般是转向系统液压元件机件磨损或者损坏，针对该类问题，以方向盘无压力感为图形中心，以引起故障的原因为分支，建立故障与导致故障因素之间的联系。

根据思维导图分析，造成转向无压力感的原因主要有3种：（1）转向器阀体、阀芯和阀套严重磨损；（2）转向器转子、定子严重磨损；（3）溢流阀缓冲开启压力过低。

针对以上3种故障产生的原因，其排除方法如下：（1）更换转向器或转向器磨损零件；（2）更换转向器的转子或定子；（3）卸下溢流阀弹簧，检查其有无断裂或弹力失效，如果断裂或失效，应及时更替；检查密封面是否不完整，如否，应及时按标准进行修复。

3.3 转向失灵故障诊断与排除

转向失灵故障通常表现为无外力控制状态时方向盘不能自动回正，有负荷时会产生振摆的现象，或转动方向盘装载机不能转动或转向角度不准。根据思维导图分析，造成转向转向失灵的原因主要有3种：（1）转向器片弹簧断裂或失效；（2）转向器拨销或联动轴失灵，无法正常工作；（3）转向泵完全损坏或矩形键剪断。针对以上三种故障原因，其排除方法有以下3种：（1）更换失效的转向器片弹簧；（2）更换损坏的拨销或联动轴，以及与之相连的零件；（3）修复或更换油泵，更换矩形键。

3.4 行驶跑偏故障诊断与排除

行驶跑偏故障通常是因流量放大阀和转向器故障造成2个转向油缸供油不均或供、回油不受控制引起。根据这一思路进行诊断分析。

根据思维导图分析，造成行驶跑偏的原因主要有5种：（1）流量放大阀阀杆不能回位；（2）流量放大阀阀杆与阀体阀孔磨损严重；（3）流量放大阀固定螺栓偏紧；（4）转向器阀套卡死无法产生随动动作；（5）转向器片弹簧断裂或失效。

针对以上三种故障原因，其排除方法有以下五种：（1）检修流量放大阀阀杆；（2）修复或更换流量放大阀；（3）调松流量放大阀固定螺栓；（4）清洗转向器，清除杂质；（5）更换转向器片弹簧。

4 结语

机械故障诊断与排除的推理分析过程，是一个需要建立在综合知识运用基础上的逻辑思维过程，需要经过长期训练和有效工具辅助，才能达到快速、准确的效果。从上述运用思维导图进行ZL50G型装载机转向系统故障诊断与排除过程可知，基于思维导图的故障诊断分析，可以帮助维修人员在较短的时间内分析、判断故障原因，并找到准确的排除方法，可有效提高维修的效率与质量。