OYC98-3型越野叉车行走机构液压传动系统原理及其故障诊断

王荔军，苏欣平，徐传斌

(1.陆军军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161; 2.陆军军事交通学院 军事物流系，天津 300161)

● 车辆工程VehicleEngineering

OYC98-3型越野叉车行走机构液压传动系统原理及其故障诊断

王荔军1，苏欣平2，徐传斌1

(1.陆军军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161; 2.陆军军事交通学院 军事物流系，天津 300161)

为减少OYC98-3型越野叉车行走机构中液压传动系统故障维修的盲目性，提高经济性和安全性，分析该叉车液压传动系统的元器件组成，对速度控制过程、闭式回路的补油、闭式回路的换油冲洗、闭式回路的安全、闭式回路的压力切断、闭式回路的微动功能、闭式回路油液的自清洁及闭式回路变量马达排量控制等工作原理进行分析，提出几种常见故障的成因及排除方法。

行走机构；液压系统；故障诊断；越野叉车

OYC98-3型越野叉车是近年来在借鉴吸收国外越野叉车先进技术的基础上研制成功的新型装卸装备，适用于野外不良路况下，3 t以下大件物资及集装物资的装卸、码垛、短途运输等工作[1]。OYC98-3型越野叉车的行走机构采用的是双DA阀控制的闭式回路静液压传动。作为叉车的“心血管系统”部分，液压传动系统对叉车的功能和效率产生的影响巨大，若出现故障后不能快速找出故障原因并及时维修，将造成较大的损失[2]。而液压系统的故障具有多样性、复杂性、隐蔽性的特点[3]，掌握液压传动系统的工作原理，清楚叉车实现不同功能时，液压传动系统中的油路流向，可以大大减少故障维修的盲目性，提高经济性和安全性。

基于目前针对OYC98-3型越野叉车行走机构的液压传动系统故障诊断及排除研究较少的实际情况，本文以该越野叉车行走机构中的液压传动系统为研究对象，在分析系统元件组成以及行走机构在实现不同功能时，相对应的液压传动系统工作原理的基础上，提出了该越野叉车行走机构中的液压传动系统几种常见故障及其排除方法。

1 液压传动系统组成

OYC98-3越野叉车传动系统主要由柴油机、静压系统、分动箱、传动轴和驱动桥组成(如图1所示)[4]。其中静压系统中包括变量泵、变量马达、滤油器、变量缸以及各组成部分相连接的传输管路。

图1 行走机构液压传动系统原理

各部件的功能及参数如下：

(1)柴油机为叉车的动力源，选用4缸、缸径95 mm、额定功率40 kW的柴油机。

(2)变量泵选用德国力士乐公司生产的A4VG90变量柱塞泵[5]。变量泵将柴油机的动力转化为高压油的势能，在DA阀的控制下，可实现排量的无级调节；该泵的最大排量为90 ml/r，最大转速为3 050 r/min，最大转速下的输出功率为183 kW。

(3)变量马达选用德国力士乐公司生产的A6VM107变量马达。变量马达将高压油的势能转化为高速旋转的动能，经分动箱减速增扭，由传动轴传递到前后桥，经主减速器及轮边减速，进一步减速增扭，驱动四轮转动；该液压马达的最大排量为107 ml/r，最高转速为3 550 r/min。

2 液压传动系统原理

OYC98-3型越野叉车行走机构静压系统采用的是变量泵+变量马达的组合方式，使液压泵和液压马达组成容积调速回路，依靠改变液压泵或液压马达的排量来调节执行元件的工作速度。行走机构液压传动系统如图2所示，其工作原理如下。

发动机带动变量泵6旋转，当越野叉车前进时，使1DT(+)、2DT(-)，DA控制阀3输出的液压油经过三位四通电磁换向阀4左位，流入变量缸5左腔(X1通压力油推动活塞克服弹簧力右移，右腔油液回油箱)，从而变量泵6的斜盘正向摆动，变量泵6正向供油(变量泵6从BB管道吸油，向AA管道排油)，油液流至变量马达A口，驱动变量马达正向旋转，液压油从变量马达的B排出，流回变量泵6吸油口B。反之，当越野叉车倒车时，使1DT(-)、2DT(+)，DA控制阀3输出的液压油经过三位四通电磁换向阀4右位，流入变量缸5右腔(X2通过液压油推动活塞克服弹簧力左移，左腔油液回油箱)，从而变量泵6的斜盘反向摆动，变量泵6反向供油(变量泵6从AA管道吸油，向BB管道排油)，油液流至变量马达B口，驱动变量马达反向旋转，液压油从变量马达的A排出，流回变量泵6吸油口A。当越野叉车停车时，使1DT(-)、2DT(-)，三位四通电磁换向阀4处于中位，变量缸5左右腔通油箱，在弹簧力的作用下处于中位，从而变量泵6的斜盘处于中位，变量泵6排量为零(不吸油不排油)，变量马达不旋转。

2.1 速度控制过程

(1)变量泵6中DA控制阀3的速度控制过程。当发动机的转速增大时，辅助泵2(定量泵)输出流量增多，经短管21流至节流口25的流量同时增多，导致节流口a端压力增大，同时DA控制阀3输出端的油压提高，液压油通过三位四通电磁换向阀4左位(或右位)流入变量缸5左腔(或右腔)，压力增大导致X1(或X2)通过压力油推动活塞克服弹簧力右移(或左移)量增加，从而变量缸右腔(或左腔)的油液流回油箱，变量泵6的斜盘正向(或反向)摆动角度增大，变量泵6正向(或反向)供油排量增加，油液流至变量马达A口(或B口)，驱动变量马达正向(或反向)转速增大，从而车速提高，液压油从变量马达的B口(或A口)排出，进入变量泵6吸油口B(或A口)。

(2)变量马达14中DA控制阀16的速度控制过程。当越野叉车处于空载高速工况时，AA(或BB)排油管道中的压力pA(或pB)小于正反向控制变量的X1(或X2)的压力pX1(或pX2)，因此，DA控制阀16右边的所受压力pA(或pB)与弹簧力之和小于左边所受压力pX1(或pX2)，导致DA控制阀16阀芯右移，压力pA(或pB)的压力油依次流过DA控制阀16阀芯左位、单向节流阀24、变量马达变量缸17右腔、变量马达变量缸17左腔，由于变量马达变量缸17左腔的液压油与pA(或pB)的液压油相同，所以变量马达变量缸17形成差动连接，变量马达变量缸17活塞左移，从而变量马达斜盘倾角减小，变量马达排量降低，驱动变量马达正向(或反向)转速提高，同时车速提高。

当越野叉车处于满载低速工况时，AA(或BB)排油管道中的压力pA(或pB)大于正反向控制变量的X1(或X2)的压力pX1(或pX2)，因此，DA控制阀16右边的所受压力pA(或pB)与弹簧力之和大于左边所受压力pX1(或pX2)，从而DA控制阀16阀芯左移，使pA(或pB)的液压油经变量马达变量缸17左腔、单向节流阀24、DA控制阀16阀右位流回油箱，同时变量马达变量缸17活塞右移，导致变量马达斜盘倾角增大，变量马达排量增加，驱动变量马达正向(或反向)转速减小，车速降低。

2.2 闭式回路的补油

发动机带动辅助泵2旋转，油箱中的油液依次流经滤油器1、辅助泵2吸油、辅助泵2输出、安全补油阀8中的单向阀、BB管道或AA管道中的低压管道，实现补油，补油压力由溢流阀9控制。

2.3 闭式回路的换油冲洗

当AA管道处于高压时，三位三通液动换向阀19阀芯上移，BB管道中的低压油经过三位三通液动换向阀19下位、溢流阀18，进入变量马达的壳内，完成闭式回路的换油冲洗。

当BB管道处于高压时，三位三通液动换向阀19阀芯下移，AA管道中的低压油经过三位三通液动换向阀19上位、溢流阀18，进入变量马达的壳内，完成闭式回路的换油冲洗。

为保证闭式回路的可靠换油补油，前述溢流阀9调定的补油压力应大于溢流阀18调定的换油冲洗压力。

2.4 闭式回路的安全

当AA管道的工作压力高于安全压力时，高压油经过安全补油阀8中的安全阀、安全补油阀7中的单向阀，流入BB低压管道，实现系统过载保护。反之，当BB管道的工作压力高于安全压力时，高压油经过安全补油阀7中的安全阀、安全补油阀8中的单向阀，流入AA低压管道，实现系统过载保护。

2.5 闭式回路的压力切断

前述闭式回路的安全阀，由于额定流量的限制，可能不能达到绝对的安全。闭式回路采用了压力切断，使斜盘倾角迅速减小。

当AA管道(或BB管道)液压油工作压力高于卸荷阀10调定压力(一般比安全阀调定压力低大约10 bar)时，高压油经卸荷阀10右边的梭阀，将卸荷阀10打开，油液流回油箱，导致DA控制阀3输出口压力pC减为零，同时三位四通电磁换向阀P口压力及变量缸5左腔(或右腔)压力也为零，因此变量缸5的活塞在弹簧力作用下回中位，变量泵6的斜盘倾角归零，从而变量泵6正向(或反向)输出排量归零，变量泵6正向(或反向)输出流量归零，达到压力切断之目的。

2.6 闭式回路的微动功能

当越野叉车正向(或反向)行驶，完全踏下微动踏板时，节流阀11全开，油液流回油箱，因此DA控制阀3输出口压力pC变为零，同时三位四通电磁换向阀P口压力及变量缸5左腔(或右腔)压力为零，变量缸5的活塞在弹簧力作用下回中位，变量泵6的斜盘倾角归零，从而变量泵6正向(或反向)输出排量归零，变量马达停止转动，越野叉车停驶。

当稍微抬起踏板时，节流阀过流面积减小，DA控制阀3输出口压力由零微量增加，同时三位四通电磁换向阀P口及变量缸5左腔(或右腔)压力微量增加，变量缸5的活塞少量移动，变量泵6的斜盘倾角微量增大，变量泵6正向(或反向)输出排量微量增加，变量马达慢速微量移动，越野叉车微量移动。

当完全松开微动踏板时，节流阀关闭，DA控制阀3输出口压力pC恢复常态，车辆正常行驶。

2.7 闭式回路油液的自清洁

闭式回路采用部分油液过滤的方式。发动机带动辅助泵2旋转，油箱中的油液经过滤油器1，流入辅助泵2，辅助泵2输出的压力油一分为二，一部分流过短管21，另一部分流过精滤油器12实现滤油。当精滤油器堵塞时，油液经溢流阀13流回辅助泵吸油口，保证精滤油器不被液压油击穿。

2.8 闭式回路变量马达排量控制

为保证闭式回路开机时，变量马达的启动力矩最大，需要变量马达斜盘倾角最大。因此，在车辆关机时，使3DT(+)，二位四通电磁换向阀20阀芯右移，变量马达DA控制阀16阀芯左面压力pX1归零，DA控制阀16阀芯在弹簧力的作用下左移(工作在右位)，pA(或pB)的液压油流入变量马达变量缸17左腔，变量马达变量缸17右腔的油液经过单向节流阀24、DA控制阀16阀右位，流回油箱，从而变量马达变量缸17活塞右移，变量马达斜盘倾角增大，变量马达排量最大。

3 液压传动系统的常见故障与排除方法

结合查阅相关资料[6]、调研越野叉车使用单位日常维修情况和实际参与越野叉车液压系统故障诊断工作，对OYC98-3型越野叉车行走机构液压传动系统出现过的一些故障诊断情况及简易排除方法总结如下。

(1)发动机运转正常，但叉车不能正常行驶。

故障诊断与排除方法：

a)闭式回路存在大量气体。吸油滤油器1堵塞以及越野叉车长期闲置或油箱缺油，均为可能成因。可通过清洗或更换滤油器解决滤油器堵塞问题，通过越野叉车空载反复操作前进、后退，缓慢排出闭式回路内的气体。

b)变量泵6或变量马达14的输入输出轴断裂。应进行返厂修理。

c)变量泵6的变量缸5活塞移动量不足，导致斜盘摆动偏小。可通过查找三位四通电磁换向阀4阀芯以及变量缸5活塞是否卡滞来解决。

d)变量马达14的变量缸17活塞未向右移动，导致斜盘摆动过小，启动力矩不足。可通过查找二位四通电磁换向阀20阀芯以及变量缸17活塞是否卡滞来解决。

(2)越野叉车液压系统温升过快。

故障诊断与排除方法：

a)液压系统存在高压、大流量溢流的情况。比如，越野叉车遇恶劣路况，安全阀频繁打开溢流，产生大量热量，导致系统温升过快[7]。找到成因后可有针对性解决。

b)冷却风扇故障。如冷却风扇散热片堵塞、温度传感器损坏、冷却风扇电机故障等。针对冷却风扇故障具体情况进行维修。

c)变量泵6或变量马达14的柱塞由于磨损，使柱塞和缸体孔之间的间隙变大，产生泄漏，高压时会产生较大的压力损失。应进行返厂修理。

(3)越野叉车行驶时噪声过大。

故障诊断与排除方法：

a)闭式回路存在少量气体[8],吸油滤油器1堵塞为可能成因。可通过清洗或更换滤油器解决滤油器堵塞问题。

b)变量泵6或变量马达14的输入输出轴处有异物，发生剐蹭。应清除异物。

c)单向安全阀8的阀芯发生振动，导致系统压力脉动。应对该阀进行更换。

(4)驾驶越野叉车时，选择前进挡，车辆却向后运动。

故障诊断与排除方法：

a)维修时电磁换向阀4电插头可能接反，应将电磁换向阀4插头交换连接；

b)维修时将液压泵与液压马达之间的高压油管接反，应将高压油管交换连接。

4 结 语

作为在野外条件下进行物资装卸、搬运的主力装备，OYC98-3型越野叉车在野外装卸作业中的地位日益突出，这也对越野叉车驾驶员提出了更高要求，除了具备基本的驾驶操作能力外，还应掌握一定的液压系统故障排除方法，使越野叉车在野外装卸过程中发挥出最大效能。本文针对OYC98-3型越野叉车行走机构液压传动系统工作原理的分析，有利于叉车驾驶员深入了解叉车行走机构的内部结构及工作油路，帮助驾驶员快速查找和排除叉车行走过程中出现的液压系统故障，及时发现和消除安全隐患，具有一定的工程应用价值。

[1] 黄定政,马军磊.野战装卸搬运快手:越野叉车[J].物流技术与应用:货运车辆,2011(1):108-111.

[2] 苏欣平,吴学深,杨成禹,等.基于故障树的叉车液压系统故障诊断研究[J].机床与液压，2011(17):138-139.

[3] 赵亮培.基于故障树分析的液压系统故障诊断研究[J].起重运输机械,2009(1):98-100.

[4] 候忠明,姚凯.越野叉车静压传动系统分析与设计[J].叉车技术,2013(1):11-15.

[5] 苏欣平,刘士通.工程机械液压与液力传动[M].2版.北京:中国电力出版社,2016:250-251.

[6] 赵静一,曾辉,李侃.液压气动系统常见故障分析与处理[M].北京:化学工业出版社,2009:149-157.

[7] 刘苛利,吴猛.叉车液压系统散热不良的改进[J].工程机械与维修,2015(6):82-83.

[8] 曹讯，张征寰.浅析叉车液压策统振动与噪声产生的原因和排除措施[J].叉车技术,2014(1):31-32.

HydraulicTransmissionSystemPrincipleandFaultDiagnosisofWalkingMechanismforOYC98-3Off-roadForklift

WANG Lijun1, SU Xinping2, XU Chuanbin1

(1.Postgraduate Training Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China; 2.Military Logistics Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To reduce blindness and improve economy and safety of maintaining hydraulic transmission system fault of walking mechanism for OYC98-3 off-road forklift, the paper firstly analyzes the components of hydraulic transmission system. Then, it dissects the working principle of speed control process, oil recharge, oil change and flushing, safety, pressure cutting, fretting function, self-cleaning, and variable motor displacement control of closed circuit. Finally, it proposes the causes and exclusion methods for several common faults.

walking mechanism; hydraulic system; fault diagnosis; off-road forklift

2017-06-29；

2017-07-14.

王荔军(1994—)，男，硕士研究生；苏欣平(1961—)，男，博士，教授，硕士研究生导师.

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2017.12.008

TH242

A

1674-2192(2017)12- 0035- 05

(编辑：张峰)