装载机转向系统的故障诊断与排除研究栗宇曦

引言：

随着工程机械向高压化、智能化方向发展，装载机转向系统结构日趋复杂，对故障诊断技术提出更高要求，传统依赖经验判断的维修方式已难以应对电液比例控制、负荷传感等新型转向系统的故障诊断需求，行业数据显示转向系统故障占装载机总故障率的显著比例，其中液压元件失效、电气控制异常等成为主要故障模式，现有研究在故障机理分析、智能诊断算法应用等方面仍存在不足，特别是针对系统级故障的快速定位与排除缺乏有效手段，恶劣工况导致的复合型故障频发，使得传统诊断方法的准确性和时效性面临严峻挑战。

1. 采用液压系统压力检测法，诊断转向泵输出不足故障

连接高压油压表至转向泵出口管路，在发动机怠速状态下记录基础压力值，随后将方向盘打死至极限位置获取峰值压力数据，根据 GB/T 汽车液压转向系统技术规范，额定工况下转向泵输出压力应不低于转向系统设计压力阈值，若实测压力低于标准值则表明泵体存在内泄或容积效率下降问题，关键参数包括系统稳态压力应维持在转向系统额定压力范围内，动态压力波动幅度不得超过转向系统允许波动上限，压力不足可能源于转向泵定子磨损导致密封带失效、叶片卡滞或弹簧预紧力衰减等机械损伤，亦可能是液压油粘度不达标或滤清器堵塞引发的流体动力学异常。检测过程中需同步观察压力表指针摆动情况，若出现周期性脉动则提示转向泵进油管存在气穴现象或油箱油位过低，对于电控液压转向系统，还需用示波器检测压力控制阀电流信号以排除 ECU 调制故障，专业诊断应遵循先测系统再测元件的原则，在确认转向泵输出压力不足后，需进一步拆解泵体测量转子端面间隙与配流盘平面度，其数值需符合转向泵制造商提供的维修手册公差带要求，诊断结论需综合压力曲线形态、异响特征及油温参数进行交叉验证，确保故障定位准确。

2. 实施转向油缸内泄漏测试，排除转向无力

将转向轮顶离地面以消除负载干扰，并在油缸进出口分别接入精密流量计与压力传感器，对比输入输出液压油的流量差来量化内泄漏程度，若油缸活塞密封圈磨损或缸筒内壁拉伤，高压腔液压油将绕过密封装置泄漏至低压腔，导致有效作功流量降低，表现为转向操纵力矩不足且伴随方向盘回正缓慢，测试过程中需重点关注油缸在保压阶段的压力衰减速率，密封良好的油缸应能在规定时间内维持稳定压力，而存在内泄的油缸则会出现压力线性下降现象，伴随液压油温异常升高，对于双作用油缸，需分别测试活塞杆伸出与缩回两个工况的泄漏量，若单侧泄漏量显著增大则提示该方向密封组件失效。动态测试时可通过快速摆动方向盘观察压力波动幅度，密封失效的油缸会表现出压力建立迟缓且峰值压力达不到系统设定值，专业诊断还需结合油液污染度检测，因液压油中金属磨粒会加速密封件磨损，而橡胶碎屑则可能卡滞在油缸导向套处造成局部泄漏，在排除油缸内泄故障后，若转向无力现象仍未消除，则需进一步检查转向控制阀的阀芯磨损情况或优先阀调定压力是否偏离标准值[1]。

3. 检查转向器阀芯磨损情况，解决转向卡滞或反应迟钝问题

拆解转向器总成并采用三维形貌仪对阀芯与阀套配合表面进行微观形貌分析，可精确检测径向间隙增大与节流棱边磨损等典型失效模式，结合液压油污染度检测结果判断磨粒磨损与疲劳剥落的成因机制，针对轻微均匀磨损采用高精度珩磨工艺修复阀芯圆柱度，配合选择性电镀技术补偿尺寸公差；对于严重沟槽状磨损则需更换匹配组阀副，并在装配前进行流量- 压力特性测试验证稳态液动力平衡，维修过程中需特别注意清洁度控制，采用超声波清洗与高压气吹相结合的方式彻底去除加工残留金属屑，装配时使用伺服控制的压装设备确保阀芯与扭杆的同轴度。

为解决转向迟滞问题，需同步检查先导压力阀与转向油缸的缓冲特性，调节补偿阀弹簧预紧力优化系统响应速度，并使用液压测试台模拟不同转速下的压力- 流量曲线验证动态响应性能，完成维修后应进行路试检测，在典型转向工况下记录方向盘转矩脉动特征，确保无卡滞点且回正性能符合设计要求，系统的阀芯磨损诊断与修复流程不仅解决了当前转向性能劣化问题，更通过改进液压油过滤精度与定期油液监测等措施预防磨损的再次发生，从而延长转向系统使用寿命并保障车辆操控稳定性。

4. 分析转向系统异响根源，处理液压管路共振或部件松动

当转向泵产生高频啸叫时，通常源于液压油液气蚀或吸油管路进气，需检查油箱滤网堵塞情况与进油管密封性；若出现低频轰鸣声则提示高压管路固定卡箍松动引发流体脉动共振，此时需重新校核管路走向并加装减震胶垫，机械性敲击异响多出现在方向盘转动瞬间，表明转向柱万向节磨损或中间轴间隙超标，需运用扭力扳手检测各连接点紧固力矩，对于齿轮齿条式转向器，金属摩擦异响往往伴随转向力矩波动，应拆解检查齿条导向座预紧力与防尘套密封状态 [2]。液压系统特有的嗡嗡声在方向盘极限位置时加剧，需优先排查压力限制阀弹簧疲劳或阀座磨损情况，确认回油管径是否符合流量要求以避免节流噪声，动态测试中采用听诊器定位声源时，需区分刚性碰撞声与流体冲击声的本质差异，前者指向摆臂球头或转向拉杆间隙异常，后者则关联液压泵配流盘磨损或油液污染度超标，处理管路共振需采用频域分析方法，对振动峰值对应的管路长度进行重新布局或增加液压脉冲阻尼器，而解决部件松动必须按照扭矩规范分级紧固并涂抹螺纹防松胶。

5. 检测新能源装载机电子转向传感器，修复信号传输异常故障

使用高精度示波器采集转向角传感器与扭矩传感器的PWM 或CAN信号波形，观察其幅值稳定性与相位同步性，正常状态下转向角传感器输出信号应呈现线性变化特征，若出现阶梯状跳变则表明光电编码盘存在污染或损坏，对于霍尔式扭矩传感器，需在零扭矩状态下检测基准电压偏移量，当偏移量超出传感器自校准范围时会导致转向助力曲线畸变。信号传输异常通常表现为 ECU 接收到的传感器数据帧出现周期丢失，此时应使用总线分析仪检测CAN总线终端电阻阻值是否符合网络标准，并检查屏蔽线缆的接地连续性，在动态测试中模拟转向负载变化，正常工况下各传感器信号刷新率应保持同步，若存在信号延迟需重点检查传感器供电线路的电压波动情况，修复过程中需对传感器接插件进行镀金处理以提高接触可靠性，对信号线束加装磁环以抑制电机驱动系统的高频干扰。

结语：

装载机转向系统的故障诊断与排除研究是提升工程机械可靠性的重要课题，构建多维度故障分析模型，融合智能检测技术与专家经验，可显著提高故障诊断效率和维修精准度，未来研究应重点关注故障预测性维护技术的开发，结合物联网和大数据分析实现故障早期预警，需要加强转向系统关键部件的失效机理研究，为优化系统设计提供理论依据，本研究的开展不仅有助于降低设备维护成本，更能为工程机械智能化运维体系的建设提供技术参考，对推动行业技术进步具有重要意义。

参考文献：

[1] 刘浩然 ， 廖俊林 . 装载机转向系统智能故障诊断方法研究[J]. 建设机械技术与管理 ， 2023， 36 （02）： 78-81.

[2] 王涛 ， 鲁冬林 ， 赵华琛 ， 等 . 基于思维导图装载机转向系统故障诊断与排除研究 [J]. 中国设备工程 ， 2020， （13）： 150-152.