液压转向沉重故障分析与排除

苏振恒，高利斌，郭长亮

(1.河南机电职业学院，郑州 451191；2.中铁工程装备集团有限公司，郑州 450016；3.郑州宇通客车股份有限公司，郑州 450000 )

1 液压转向系统的特点及组成

1.1 组成与原理

液压转向系统在工程车辆中普遍采用，其特点是操纵灵活，工作可靠故障少，结构简单紧凑，安装布置方便，维修保养简单[1]。

液压转向系统具有液压随动作用，当方向盘转动一个角度，车辆出现一个相应成比例的转向角度，方向盘停止转动，则车辆作等半径的圆周运动，方向盘回到中间位置，则车辆也恢复到直线行驶状态。从而实现车辆正常的前进、倒退、左转弯、右转弯等功能。

液压转向系统主要由转向泵、转向器、稳流阀、转向油缸、油箱及管路附件等组成。

1.2 转向泵

转向泵是一种能量转换装置，即液压转向系统的动力元件，将发动机输出的机械能转换成液体压力能，为换向系统提供动力，从而驱动转向油缸伸出与缩回。

1.3 转向器

转向器是转向系统中的减速传动装置，完成由旋转运动到直线运动的变换，是液压转向系统中最重要的部件之一。转向器的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。液压转向器是由随动转阀和一幅摆线转定子副组成的摆线转阀式全液压转向器，在其内部集成有单向阀、溢流阀和双向缓冲阀。其中单向阀可以防止油液倒流，不使方向盘自由偏转，以免转向失灵。溢流阀用来限制油路的最高压力值不超过设定的系统压力值，防止系统过载，用户不得任意调整。双向缓冲阀能够保护液压转向系统免受油缸传来的高压油冲击，确保油路安全，使压力保持在特定的值。

1.4 稳流阀

稳流阀是一种单路稳定分流阀，当发动机转速大于一定值时，转向泵提供的高压油经稳流阀可以稳定地向转向器提供恒定流量液压油，而多余部分液压油则回到工作装置的液压油箱，保证转向平稳。保证发动机低转速时不感觉沉，发动机高速运转时转向不会飘，从而改善了转向性能[2]。

1.5 转向油缸

转向油缸是将液体压力能转换成机械能，实现往复直线运动的一种执行元件。通过转向油缸推动前车架，从而驱动车轮的转向，最终实现转向功能。它具有结构简单、工作可靠、传递功率大、制造容易等突出优点，因此在转向系统中应用广泛[3]。

1.6 油箱

油箱是一种为液压系统提供液压油的储存、散热、沉淀杂质的装置，为整车的液压系统功能实现提供足够的液压油。油箱能够对液压油进行散热，通过在油箱上安装吸油和回油滤油器，保证液压油的清洁度达到设计要求，最终减少故障的发生。

1.7 管路

管路是连接各个液压元件的附属装置，是油液的流通通道，通过管路的合理布局，不仅可以提升整机的外观，而且可以提高各个液压系统的性能。

2 转向沉重分析

车辆在使用过程中，可能会发生转向沉重的现象。转向沉重现象常见有三种状态：第一种状态是方向盘根本转不动；第二种状态是在低速怠速状态下转向沉重，在高速下转向正常；第三种状态是原地转向时，转向出现沉重现象。

通过分析统计转向沉重故障的实际案例，发现导致转项沉重的原因有很多种，但主要原因可归纳为以下几个方面：

(1)转向泵供油不足。故障现象表现为车辆在怠速下转方向盘沉重，高速下方向盘相对较轻。可采用更换或者维修转向泵的方法排除。

(2)转向器损坏。故障现象表现为车辆在怠速和高速下，慢转和快转方向盘均沉重，且转向无压力。维修时需要拆卸转向器，对转向器内部油道和端部阀块进行清洗。

(3)溢流阀故障。阀块中溢流阀压力低于工作压力，溢流阀被卡住或失效，密封圈损坏。故障现象表现为轻负荷转向轻，增加负荷转向沉重。可通过调整溢流阀压力或清洗阀、更换弹簧或密封件，使溢流阀恢复正常。

(4)稳流阀损坏或稳流阀阀芯被卡住，不能复位。故障现象表现为无转向或转向飘。排除时需要更换稳流阀或者调整安装稳流阀的螺钉，保证稳流阀阀芯移动在一个平面上。

(5)转向油缸安装误差或转向油缸内泄。故障现象表现为转向时沉重或转向时缓慢。排除时，需要校正安装座的误差，或者更换转向油缸。

导致转向沉重的原因有很多且故障现象各种各样，在实际的检修中，要充分利用眼、耳、手等感觉器官。首先明确故障的基本现象和特征，再根据液压系统及元件的构造原理和工作过程，分析可能产生故障的原因，然后进行科学的维修，从而快速解决问题[4]。

3 转向泵供油不足引起转向沉重的原因分析与故障排除

3.1 转向泵供油不足的原因分析

导致转向泵供油不足的原因主要有以下几个方面：

(1) 转向泵不同轴故障。转向泵本身过度磨损，导致油泵内泄严重。主要表现为油泵主动轮端面、侧板及齿轮轴磨损严重。如图1为主动轮侧板磨损，图2为齿轮轴磨损，图3为内部油封损坏。

图1 主动轮侧板磨损

图2 齿轮轴磨损

图3 内部油封损坏

判断具体原因时，可以通过检查转向泵与变矩器的安装配合公差，观察和分析泵的内花键与变矩器的轴承外圈是否同轴，且检测同轴度是否满足公差范围。

(2) 吸油能力不足。由于吸油管路细、油箱缺油、滤芯堵塞以及油液的黏度过高，导致转向泵吸不上油。如图4油液没有到油尺的最低刻度线，图5 吸油滤芯堵塞，图6 吸油管路过细。

图4 油尺的最低刻度线

图5 吸油滤芯堵塞

图6 吸油管路过细

因此，应增大管路的内径和吸油法兰盘的油口尺寸，保证转向泵的吸油能力；检查油箱油液的高度是否在规定范围内，及时补足液压油；同时选用合适的液压油牌号和适合环境温度的冬季和夏季液压油，并采取措施提高液压油的温度；清洗或更换滤芯，保证吸油畅通无阻。

(3) 回路中有空气。由于液压元件的连接接头没有拧紧或者密封件损坏，导致空气进入，造成转向泵吸空，产生气蚀。因此应排除回路中的空气，维修完成或更换新件后，应多进行油缸动作，同时紧固油管接头，确保密封完好无损。

3.2 转向泵供油不足的故障排除

转向油泵供油不足导致转向沉重的故障排除方法有以下几种：

(1)采用精密机床或加工中心加工转向泵和变矩器，以保证转向泵和变矩器的加工精度，从而能够在装配过程中保证转向泵内花键与变矩器内部的轴承外圈同轴，达到同轴度要求。有效避免转向泵内部主、从动轮以及侧板严重磨损。

(2)增大转向泵吸油管路的管径。通过增大油箱上的吸油法兰盘油口尺寸，增大油管的内径，合理布局管路，缩短管路长度，减小油液在管路中流动的摩擦力，提升转向油泵的吸油能力，避免由于转向油泵吸空导致转向沉重。

(3)选用合适的吸油滤芯。通过选取合适的吸油滤芯，提高油滤的通流能力，保证转向泵吸油顺畅，不至于将管路吸真空，同时定期检查、更换和清洗滤芯。根据冬季和夏季用液压油标准，保证合理更换不同黏度的油液，以防止因油液黏度不适，导致泵吸空和油温升高，损坏液压元件的密封件。

4 结论

工程车辆的液压转向系统中，转向沉重故障都有先兆，发生时都有相应的现象表露[5]。所以应先了解车辆转向沉重故障的预兆特征，根据液压转向系统原理以及液压元件内部的结构和功能，结合具体现象分析和判断导致转向沉重的原因，最终通过更换元件、清洗油路和元件、提高安装精度、合理选用液压油等方法解决转向沉重问题。

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