OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)原理及其故障診斷

王荔軍，蘇欣平，徐傳斌

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊，天津 300161; 2.陸軍軍事交通學(xué)院 軍事物流系，天津 300161)

● 車輛工程VehicleEngineering

OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)原理及其故障診斷

王荔軍1，蘇欣平2，徐傳斌1

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊，天津 300161; 2.陸軍軍事交通學(xué)院 軍事物流系，天津 300161)

為減少OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)中液壓傳動系統(tǒng)故障維修的盲目性，提高經(jīng)濟(jì)性和安全性，分析該叉車液壓傳動系統(tǒng)的元器件組成，對速度控制過程、閉式回路的補(bǔ)油、閉式回路的換油沖洗、閉式回路的安全、閉式回路的壓力切斷、閉式回路的微動功能、閉式回路油液的自清潔及閉式回路變量馬達(dá)排量控制等工作原理進(jìn)行分析，提出幾種常見故障的成因及排除方法。

行走機(jī)構(gòu)；液壓系統(tǒng)；故障診斷；越野叉車

OYC98-3型越野叉車是近年來在借鑒吸收國外越野叉車先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上研制成功的新型裝卸裝備，適用于野外不良路況下，3 t以下大件物資及集裝物資的裝卸、碼垛、短途運(yùn)輸?shù)裙ぷ鱗1]。OYC98-3型越野叉車的行走機(jī)構(gòu)采用的是雙DA閥控制的閉式回路靜液壓傳動。作為叉車的“心血管系統(tǒng)”部分，液壓傳動系統(tǒng)對叉車的功能和效率產(chǎn)生的影響巨大，若出現(xiàn)故障后不能快速找出故障原因并及時維修，將造成較大的損失[2]。而液壓系統(tǒng)的故障具有多樣性、復(fù)雜性、隱蔽性的特點(diǎn)[3]，掌握液壓傳動系統(tǒng)的工作原理，清楚叉車實現(xiàn)不同功能時，液壓傳動系統(tǒng)中的油路流向，可以大大減少故障維修的盲目性，提高經(jīng)濟(jì)性和安全性。

基于目前針對OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)的液壓傳動系統(tǒng)故障診斷及排除研究較少的實際情況，本文以該越野叉車行走機(jī)構(gòu)中的液壓傳動系統(tǒng)為研究對象，在分析系統(tǒng)元件組成以及行走機(jī)構(gòu)在實現(xiàn)不同功能時，相對應(yīng)的液壓傳動系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，提出了該越野叉車行走機(jī)構(gòu)中的液壓傳動系統(tǒng)幾種常見故障及其排除方法。

1 液壓傳動系統(tǒng)組成

OYC98-3越野叉車傳動系統(tǒng)主要由柴油機(jī)、靜壓系統(tǒng)、分動箱、傳動軸和驅(qū)動橋組成(如圖1所示)[4]。其中靜壓系統(tǒng)中包括變量泵、變量馬達(dá)、濾油器、變量缸以及各組成部分相連接的傳輸管路。

圖1 行走機(jī)構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)原理

各部件的功能及參數(shù)如下：

(1)柴油機(jī)為叉車的動力源，選用4缸、缸徑95 mm、額定功率40 kW的柴油機(jī)。

(2)變量泵選用德國力士樂公司生產(chǎn)的A4VG90變量柱塞泵[5]。變量泵將柴油機(jī)的動力轉(zhuǎn)化為高壓油的勢能，在DA閥的控制下，可實現(xiàn)排量的無級調(diào)節(jié)；該泵的最大排量為90 ml/r，最大轉(zhuǎn)速為3 050 r/min，最大轉(zhuǎn)速下的輸出功率為183 kW。

(3)變量馬達(dá)選用德國力士樂公司生產(chǎn)的A6VM107變量馬達(dá)。變量馬達(dá)將高壓油的勢能轉(zhuǎn)化為高速旋轉(zhuǎn)的動能，經(jīng)分動箱減速增扭，由傳動軸傳遞到前后橋，經(jīng)主減速器及輪邊減速，進(jìn)一步減速增扭，驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)動；該液壓馬達(dá)的最大排量為107 ml/r，最高轉(zhuǎn)速為3 550 r/min。

2 液壓傳動系統(tǒng)原理

OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)靜壓系統(tǒng)采用的是變量泵+變量馬達(dá)的組合方式，使液壓泵和液壓馬達(dá)組成容積調(diào)速回路，依靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的工作速度。行走機(jī)構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)如圖2所示，其工作原理如下。

發(fā)動機(jī)帶動變量泵6旋轉(zhuǎn)，當(dāng)越野叉車前進(jìn)時，使1DT(+)、2DT(-)，DA控制閥3輸出的液壓油經(jīng)過三位四通電磁換向閥4左位，流入變量缸5左腔(X1通壓力油推動活塞克服彈簧力右移，右腔油液回油箱)，從而變量泵6的斜盤正向擺動，變量泵6正向供油(變量泵6從BB管道吸油，向AA管道排油)，油液流至變量馬達(dá)A口，驅(qū)動變量馬達(dá)正向旋轉(zhuǎn)，液壓油從變量馬達(dá)的B排出，流回變量泵6吸油口B。反之，當(dāng)越野叉車倒車時，使1DT(-)、2DT(+)，DA控制閥3輸出的液壓油經(jīng)過三位四通電磁換向閥4右位，流入變量缸5右腔(X2通過液壓油推動活塞克服彈簧力左移，左腔油液回油箱)，從而變量泵6的斜盤反向擺動，變量泵6反向供油(變量泵6從AA管道吸油，向BB管道排油)，油液流至變量馬達(dá)B口，驅(qū)動變量馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)，液壓油從變量馬達(dá)的A排出，流回變量泵6吸油口A。當(dāng)越野叉車停車時，使1DT(-)、2DT(-)，三位四通電磁換向閥4處于中位，變量缸5左右腔通油箱，在彈簧力的作用下處于中位，從而變量泵6的斜盤處于中位，變量泵6排量為零(不吸油不排油)，變量馬達(dá)不旋轉(zhuǎn)。

2.1 速度控制過程

(1)變量泵6中DA控制閥3的速度控制過程。當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速增大時，輔助泵2(定量泵)輸出流量增多，經(jīng)短管21流至節(jié)流口25的流量同時增多，導(dǎo)致節(jié)流口a端壓力增大，同時DA控制閥3輸出端的油壓提高，液壓油通過三位四通電磁換向閥4左位(或右位)流入變量缸5左腔(或右腔)，壓力增大導(dǎo)致X1(或X2)通過壓力油推動活塞克服彈簧力右移(或左移)量增加，從而變量缸右腔(或左腔)的油液流回油箱，變量泵6的斜盤正向(或反向)擺動角度增大，變量泵6正向(或反向)供油排量增加，油液流至變量馬達(dá)A口(或B口)，驅(qū)動變量馬達(dá)正向(或反向)轉(zhuǎn)速增大，從而車速提高，液壓油從變量馬達(dá)的B口(或A口)排出，進(jìn)入變量泵6吸油口B(或A口)。

(2)變量馬達(dá)14中DA控制閥16的速度控制過程。當(dāng)越野叉車處于空載高速工況時，AA(或BB)排油管道中的壓力pA(或pB)小于正反向控制變量的X1(或X2)的壓力pX1(或pX2)，因此，DA控制閥16右邊的所受壓力pA(或pB)與彈簧力之和小于左邊所受壓力pX1(或pX2)，導(dǎo)致DA控制閥16閥芯右移，壓力pA(或pB)的壓力油依次流過DA控制閥16閥芯左位、單向節(jié)流閥24、變量馬達(dá)變量缸17右腔、變量馬達(dá)變量缸17左腔，由于變量馬達(dá)變量缸17左腔的液壓油與pA(或pB)的液壓油相同，所以變量馬達(dá)變量缸17形成差動連接，變量馬達(dá)變量缸17活塞左移，從而變量馬達(dá)斜盤傾角減小，變量馬達(dá)排量降低，驅(qū)動變量馬達(dá)正向(或反向)轉(zhuǎn)速提高，同時車速提高。

當(dāng)越野叉車處于滿載低速工況時，AA(或BB)排油管道中的壓力pA(或pB)大于正反向控制變量的X1(或X2)的壓力pX1(或pX2)，因此，DA控制閥16右邊的所受壓力pA(或pB)與彈簧力之和大于左邊所受壓力pX1(或pX2)，從而DA控制閥16閥芯左移，使pA(或pB)的液壓油經(jīng)變量馬達(dá)變量缸17左腔、單向節(jié)流閥24、DA控制閥16閥右位流回油箱，同時變量馬達(dá)變量缸17活塞右移，導(dǎo)致變量馬達(dá)斜盤傾角增大，變量馬達(dá)排量增加，驅(qū)動變量馬達(dá)正向(或反向)轉(zhuǎn)速減小，車速降低。

2.2 閉式回路的補(bǔ)油

發(fā)動機(jī)帶動輔助泵2旋轉(zhuǎn)，油箱中的油液依次流經(jīng)濾油器1、輔助泵2吸油、輔助泵2輸出、安全補(bǔ)油閥8中的單向閥、BB管道或AA管道中的低壓管道，實現(xiàn)補(bǔ)油，補(bǔ)油壓力由溢流閥9控制。

2.3 閉式回路的換油沖洗

當(dāng)AA管道處于高壓時，三位三通液動換向閥19閥芯上移，BB管道中的低壓油經(jīng)過三位三通液動換向閥19下位、溢流閥18，進(jìn)入變量馬達(dá)的殼內(nèi)，完成閉式回路的換油沖洗。

當(dāng)BB管道處于高壓時，三位三通液動換向閥19閥芯下移，AA管道中的低壓油經(jīng)過三位三通液動換向閥19上位、溢流閥18，進(jìn)入變量馬達(dá)的殼內(nèi)，完成閉式回路的換油沖洗。

為保證閉式回路的可靠換油補(bǔ)油，前述溢流閥9調(diào)定的補(bǔ)油壓力應(yīng)大于溢流閥18調(diào)定的換油沖洗壓力。

2.4 閉式回路的安全

當(dāng)AA管道的工作壓力高于安全壓力時，高壓油經(jīng)過安全補(bǔ)油閥8中的安全閥、安全補(bǔ)油閥7中的單向閥，流入BB低壓管道，實現(xiàn)系統(tǒng)過載保護(hù)。反之，當(dāng)BB管道的工作壓力高于安全壓力時，高壓油經(jīng)過安全補(bǔ)油閥7中的安全閥、安全補(bǔ)油閥8中的單向閥，流入AA低壓管道，實現(xiàn)系統(tǒng)過載保護(hù)。

2.5 閉式回路的壓力切斷

前述閉式回路的安全閥，由于額定流量的限制，可能不能達(dá)到絕對的安全。閉式回路采用了壓力切斷，使斜盤傾角迅速減小。

當(dāng)AA管道(或BB管道)液壓油工作壓力高于卸荷閥10調(diào)定壓力(一般比安全閥調(diào)定壓力低大約10 bar)時，高壓油經(jīng)卸荷閥10右邊的梭閥，將卸荷閥10打開，油液流回油箱，導(dǎo)致DA控制閥3輸出口壓力pC減為零，同時三位四通電磁換向閥P口壓力及變量缸5左腔(或右腔)壓力也為零，因此變量缸5的活塞在彈簧力作用下回中位，變量泵6的斜盤傾角歸零，從而變量泵6正向(或反向)輸出排量歸零，變量泵6正向(或反向)輸出流量歸零，達(dá)到壓力切斷之目的。

2.6 閉式回路的微動功能

當(dāng)越野叉車正向(或反向)行駛，完全踏下微動踏板時，節(jié)流閥11全開，油液流回油箱，因此DA控制閥3輸出口壓力pC變?yōu)榱?，同時三位四通電磁換向閥P口壓力及變量缸5左腔(或右腔)壓力為零，變量缸5的活塞在彈簧力作用下回中位，變量泵6的斜盤傾角歸零，從而變量泵6正向(或反向)輸出排量歸零，變量馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動，越野叉車停駛。

當(dāng)稍微抬起踏板時，節(jié)流閥過流面積減小，DA控制閥3輸出口壓力由零微量增加，同時三位四通電磁換向閥P口及變量缸5左腔(或右腔)壓力微量增加，變量缸5的活塞少量移動，變量泵6的斜盤傾角微量增大，變量泵6正向(或反向)輸出排量微量增加，變量馬達(dá)慢速微量移動，越野叉車微量移動。

當(dāng)完全松開微動踏板時，節(jié)流閥關(guān)閉，DA控制閥3輸出口壓力pC恢復(fù)常態(tài)，車輛正常行駛。

2.7 閉式回路油液的自清潔

閉式回路采用部分油液過濾的方式。發(fā)動機(jī)帶動輔助泵2旋轉(zhuǎn)，油箱中的油液經(jīng)過濾油器1，流入輔助泵2，輔助泵2輸出的壓力油一分為二，一部分流過短管21，另一部分流過精濾油器12實現(xiàn)濾油。當(dāng)精濾油器堵塞時，油液經(jīng)溢流閥13流回輔助泵吸油口，保證精濾油器不被液壓油擊穿。

2.8 閉式回路變量馬達(dá)排量控制

為保證閉式回路開機(jī)時，變量馬達(dá)的啟動力矩最大，需要變量馬達(dá)斜盤傾角最大。因此，在車輛關(guān)機(jī)時，使3DT(+)，二位四通電磁換向閥20閥芯右移，變量馬達(dá)DA控制閥16閥芯左面壓力pX1歸零，DA控制閥16閥芯在彈簧力的作用下左移(工作在右位)，pA(或pB)的液壓油流入變量馬達(dá)變量缸17左腔，變量馬達(dá)變量缸17右腔的油液經(jīng)過單向節(jié)流閥24、DA控制閥16閥右位，流回油箱，從而變量馬達(dá)變量缸17活塞右移，變量馬達(dá)斜盤傾角增大，變量馬達(dá)排量最大。

3 液壓傳動系統(tǒng)的常見故障與排除方法

結(jié)合查閱相關(guān)資料[6]、調(diào)研越野叉車使用單位日常維修情況和實際參與越野叉車液壓系統(tǒng)故障診斷工作，對OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)過的一些故障診斷情況及簡易排除方法總結(jié)如下。

(1)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但叉車不能正常行駛。

故障診斷與排除方法：

a)閉式回路存在大量氣體。吸油濾油器1堵塞以及越野叉車長期閑置或油箱缺油，均為可能成因?？赏ㄟ^清洗或更換濾油器解決濾油器堵塞問題，通過越野叉車空載反復(fù)操作前進(jìn)、后退，緩慢排出閉式回路內(nèi)的氣體。

b)變量泵6或變量馬達(dá)14的輸入輸出軸斷裂。應(yīng)進(jìn)行返廠修理。

c)變量泵6的變量缸5活塞移動量不足，導(dǎo)致斜盤擺動偏小?？赏ㄟ^查找三位四通電磁換向閥4閥芯以及變量缸5活塞是否卡滯來解決。

d)變量馬達(dá)14的變量缸17活塞未向右移動，導(dǎo)致斜盤擺動過小，啟動力矩不足?？赏ㄟ^查找二位四通電磁換向閥20閥芯以及變量缸17活塞是否卡滯來解決。

(2)越野叉車液壓系統(tǒng)溫升過快。

故障診斷與排除方法：

a)液壓系統(tǒng)存在高壓、大流量溢流的情況。比如，越野叉車遇惡劣路況，安全閥頻繁打開溢流，產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致系統(tǒng)溫升過快[7]。找到成因后可有針對性解決。

b)冷卻風(fēng)扇故障。如冷卻風(fēng)扇散熱片堵塞、溫度傳感器損壞、冷卻風(fēng)扇電機(jī)故障等。針對冷卻風(fēng)扇故障具體情況進(jìn)行維修。

c)變量泵6或變量馬達(dá)14的柱塞由于磨損，使柱塞和缸體孔之間的間隙變大，產(chǎn)生泄漏，高壓時會產(chǎn)生較大的壓力損失。應(yīng)進(jìn)行返廠修理。

(3)越野叉車行駛時噪聲過大。

故障診斷與排除方法：

a)閉式回路存在少量氣體[8],吸油濾油器1堵塞為可能成因。可通過清洗或更換濾油器解決濾油器堵塞問題。

b)變量泵6或變量馬達(dá)14的輸入輸出軸處有異物，發(fā)生剮蹭。應(yīng)清除異物。

c)單向安全閥8的閥芯發(fā)生振動，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力脈動。應(yīng)對該閥進(jìn)行更換。

(4)駕駛越野叉車時，選擇前進(jìn)擋，車輛卻向后運(yùn)動。

故障診斷與排除方法：

a)維修時電磁換向閥4電插頭可能接反，應(yīng)將電磁換向閥4插頭交換連接；

b)維修時將液壓泵與液壓馬達(dá)之間的高壓油管接反，應(yīng)將高壓油管交換連接。

4 結(jié) 語

作為在野外條件下進(jìn)行物資裝卸、搬運(yùn)的主力裝備，OYC98-3型越野叉車在野外裝卸作業(yè)中的地位日益突出，這也對越野叉車駕駛員提出了更高要求，除了具備基本的駕駛操作能力外，還應(yīng)掌握一定的液壓系統(tǒng)故障排除方法，使越野叉車在野外裝卸過程中發(fā)揮出最大效能。本文針對OYC98-3型越野叉車行走機(jī)構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)工作原理的分析，有利于叉車駕駛員深入了解叉車行走機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作油路，幫助駕駛員快速查找和排除叉車行走過程中出現(xiàn)的液壓系統(tǒng)故障，及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，具有一定的工程應(yīng)用價值。

[1] 黃定政,馬軍磊.野戰(zhàn)裝卸搬運(yùn)快手:越野叉車[J].物流技術(shù)與應(yīng)用:貨運(yùn)車輛,2011(1):108-111.

[2] 蘇欣平,吳學(xué)深,楊成禹,等.基于故障樹的叉車液壓系統(tǒng)故障診斷研究[J].機(jī)床與液壓，2011(17):138-139.

[3] 趙亮培.基于故障樹分析的液壓系統(tǒng)故障診斷研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2009(1):98-100.

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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.

王荔軍(1994—)，男，碩士研究生；蘇欣平(1961—)，男，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師.

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

TH242

A

1674-2192(2017)12- 0035- 05

(編輯：張峰)