馬明陽

（三峽大學機械與動力學院，湖北 宜昌 443002）

1 概述

1.1 研究背景

農用車發(fā)展至今已經(jīng)有100多年的歷史，經(jīng)過不斷發(fā)展和創(chuàng)造，它已逐漸融入了人們的生活當中。隨著農用車的日益普及和井噴式的發(fā)展，它既給人們提供了方便，同時也帶來了新問題，比如農用車轉向系統(tǒng)故障問題，應該說農用車轉向系統(tǒng)隨著農用車工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了長時間的演變[1-2]。大量的實踐證明，農用車轉向系統(tǒng)是保證農用車安全行駛的最重要的系統(tǒng)之一，如何解決轉向系統(tǒng)的常見故障是人們研究的熱點。農用車在行駛時，如果轉向系統(tǒng)出現(xiàn)了故障將會非常危險，可能會出現(xiàn)轉向不足、轉向沉重等故障導致無法正常轉向，可能會造成安全事故，對人們的生命安全造成影響，對財產造成損失?，F(xiàn)如今的轉向系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了以往的純機械操控形式，轉變成為助力操控形式[3]。為了找出轉向系統(tǒng)的各種優(yōu)缺點，人們進行了大量的實踐與數(shù)據(jù)分析，通過這些數(shù)據(jù)與實踐，改進與創(chuàng)新了農用車轉向系統(tǒng)，提高了農用車轉向系統(tǒng)的安全性和操控性。對于安全性方面，農用車轉向系統(tǒng)的好壞對正常行駛的農用車的影響是非常大的[4]。通過對一些農用車轉向系統(tǒng)的各組成部分的作用、構造、工作原理以及轉向系統(tǒng)功能的原理進行分析，得出轉向系統(tǒng)轉向盤自由行程大、轉向系統(tǒng)回正不好、轉彎時轉向不足、轉向失靈或操縱失穩(wěn)、農用車側滑等常見故障的產生原因，提出對以上故障現(xiàn)象進行檢修與研究的可行方案。筆者總結了國內外的農用車轉向系統(tǒng)的發(fā)展和研究，對轉向系統(tǒng)的原理與故障分析和檢修做出了詳細的介紹，并對轉向系統(tǒng)進行了研究[5]。

1.2 農用車轉向系統(tǒng)

作為安全系統(tǒng)之一的轉向系統(tǒng)，在農用車中占有非常重要的地位。該機構可以按照駕駛人的意向隨意去操縱農用車的直行和轉彎的方向，因為農用車轉向系統(tǒng)對于農用車的安全行駛起著至關重要的作用，所以農用車轉向系統(tǒng)的零部件都統(tǒng)稱為“保安件”。農用車轉向系統(tǒng)實際上就是駕駛人通過方向盤控制農用車轉向車輪的角度，使農用車可以按照預想的軌跡運動[6]。它的主要工作原理是，使所有車輪都做純滾動運動并且使農用車在轉向時車輪的軸線都相交于一點，而這個運動是由一個轉向梯形機構實現(xiàn)的，使農用車行駛時的阻力降低，確保行車的道路交通安全。主要功用是可以服從駕駛員的主觀意識使農用車直行或轉彎，即便是農用車遭受來自地面的沖擊或者行駛方向上發(fā)生跑偏，也能配合行駛系統(tǒng)保證農用車駕駛的穩(wěn)定性，這對人們能否安全操控至關重要。

1.3 國外農用車轉向器技術發(fā)展現(xiàn)狀

對于農用車轉向系統(tǒng)，國外早就開始了研究，尤其對于液壓助力轉向系統(tǒng)，這是國外最早出現(xiàn)的動力轉向系統(tǒng)。在20 世紀50 年代，國外開始逐漸在機械轉向系統(tǒng)上進行改進，研究出了動力轉向系統(tǒng)，然后他們經(jīng)過多年的研究，從最開始的液壓助力轉向系統(tǒng)到后來具有優(yōu)越性能的電動液壓助力轉向系統(tǒng)，電動液壓助力轉向系統(tǒng)是在液壓助力轉向系統(tǒng)的基礎上增加了一套電子閥用來控制油泵的油輸出，以調整助力，再后來隨著國外的電子技術發(fā)展，他們開始對純電動助力轉向進行研究[7]。

1.4 國內農用車轉向器技術發(fā)展現(xiàn)狀

我國已有研制開發(fā)農用車電動助力轉向系統(tǒng)和電子轉向系統(tǒng)的文獻報道，在我國的農用車市場上，相對其他技術來說，液壓助力轉向系統(tǒng)技術是比較成熟的。但是由于液壓系統(tǒng)的缺陷，比如噪聲、零部件多、能量利用不充分等等一些弊端，我國正在逐漸研究其他轉向助力系統(tǒng)[8]，構成農用車重要部位的轉向系統(tǒng)得到了大大發(fā)展。對于轉向系統(tǒng)的加工，已經(jīng)形成了專業(yè)化的生產。在技術上已經(jīng)解決了以前機械轉向系統(tǒng)的煩瑣人工操作問題，通過動力助力來實現(xiàn)農用車轉向[9]。

2 轉向系統(tǒng)的類型和組成

2.1 機械轉向系統(tǒng)

機械轉向系統(tǒng)是由人力來實現(xiàn)操縱的，它所要維持的能源都來源于人的力量，所有的部位都是由各種零件組裝而成的，沒有任何電子輔助系統(tǒng)。結構較為簡單，方向盤到轉向傳動軸的一系列零部件稱為轉向操縱機構，主要由轉向盤、轉向軸、轉向橫拉桿、轉向管柱、轉向器、轉向輪等部分組成。機械轉向系統(tǒng)主要是依靠人的體力來操縱方向盤使農用車轉向達到行駛目的，它的工作原理是由駕駛人對方向盤進行輸出力矩，力矩從轉向節(jié)、機械轉向器、轉向橫拉桿、轉向節(jié)臂、轉向輪等機械部件依次進行傳遞，使得車輪方向發(fā)生改變從而實現(xiàn)農用車轉向。

2.2 液壓助力轉向系統(tǒng)

液壓助力轉向系統(tǒng)是動力轉向系統(tǒng)的常見形式，液壓助力轉向系統(tǒng)是使用人的一部分體力和液壓裝置來助力農用車轉向。液壓式機械轉向系統(tǒng)和常規(guī)機械轉向系統(tǒng)的不同就在于增加了液壓油泵，使之轉向的時候更加省力。它的工作原理：當駕駛員轉動方向盤的時候，轉向油罐里的油液會由泵輸出，通過轉向油管為轉向提供助力使得轉向更加輕便。

2.3 電動助力轉向系統(tǒng)

電動助力轉向系統(tǒng)是一種電動-機械轉向系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的最大優(yōu)點是擺脫了液壓軟管、液壓油、液壓泵、濾清器及其他的液壓部件。而且該系統(tǒng)更為節(jié)能，與需要恒定的液壓轉向系統(tǒng)相比較，該系統(tǒng)僅需要在實際轉向中消耗能量。它的工作原理：當駕駛員轉動轉向盤準備轉向時，轉向力通過轉向系統(tǒng)中轉向柱和萬向節(jié)軸傳遞到轉向力矩傳感器，而轉向力矩傳感器可以接收到駕駛員所驅使的轉向力大小而發(fā)出信號，而轉向助力控制單元能接收到轉向力矩傳感器發(fā)出的所驅使力大小的信號，使轉向助力電機發(fā)出助力，使得駕駛員轉向更加省力和輕便[10]。

3 農用車轉向系統(tǒng)常見故障排查及檢修

3.1 方向跑偏

故障現(xiàn)象：當人們在駕駛農用車的時候，會感覺到車子自己偏向于一個方向，需要用力去握住方向盤，才能使農用車不偏向于一個方向，這就是農用車的方向跑偏。故障原因：1）農用車輪胎的型號不一樣、使用時間不同，比如更換過輪胎而導致農用車輪胎左右的花紋深淺不同，如果是這種情況就及時更換輪胎，最好是使用一樣型號的輪胎；2）農用車左右輪胎的胎壓不一樣，可能是一側輪胎氣壓高、另一側氣壓低，這樣行駛起來農用車肯定會跑偏；3）有可能是某一個輪胎上的制動器無法正?；匚?，導致一直使制動器和剎車片接觸，從而輪胎的車速不一致產生的方向跑偏；4）有可能是農用車前輪的減振器變形而導致左右兩側減振程度不一致，使得農用車行駛跑偏；5）農用車的車架變形，農用車的前軸與農用車的后軸不平行，從而致使農用車跑偏，使得農用車無法正常行駛。

3.2 方向擺頭

故障現(xiàn)象：在行駛中，方向盤突然左右晃動，感覺到前輪在左右擺動，無法正?？刂品较虮P。故障原因：1）轉向系統(tǒng)的方向控制拉桿球頭下支臂球頭連接松動，如果松動的話就需要對下支臂球頭進行更換；2）農用車的前輪定位參數(shù)不是非常正確，建議對農用車進行四輪定位，并按照規(guī)定調整到標準值；3）農用車兩側的車輪不平衡，可以對農用車進行車輪動平衡測試，把它們調整平衡；4）傳動蝸桿的軸承裝配不標準，使得它們的配合過于松散；5）轉向節(jié)主銷和襯套之間的裝配不符合標準，針對這種情況可以把農用車前半部升起用手來晃動車輪，檢查轉向節(jié)主銷和車輪軸承的松曠程度。若觀察有明顯松曠，表明是轉向不穩(wěn)的故障，應予以調整或更換。

3.3 動力轉向系統(tǒng)轉向沉重

故障現(xiàn)象：在農用車行駛轉彎時，可以明顯感覺到轉向盤非常沉重，可能是農用車的液壓動力裝置功能喪失。故障原因：1）可能是空氣進入了液壓管的回路中。檢查下油罐中是否存在氣泡，如果有就是空氣進入了液壓管中，應該進行氣體排除并檢查什么地方漏氣。2）可能是轉向油罐中的液壓油少于規(guī)定的標準。檢查下轉向油罐中液壓油的液面位置，如果缺少就添加到指定位置，如果發(fā)現(xiàn)轉向油變質就要及時更換轉向油。3）有可能是油泵的傳送帶松緊度問題，過松或者過緊都會導致轉向沉重。應該檢查傳送帶是否過松或者過緊，如果出現(xiàn)過松或者過緊情況就要及時把它們調整到正常狀態(tài)。4）有可能是油泵損壞或者油泵內部磨損嚴重，導致輸出的油壓不足，從而使轉向沉重。應該對油泵進行檢查，檢查它是否磨損嚴重，內部是否有泄漏或者堵塞，檢查轉子上的密封環(huán)或者油封有沒有問題，如果有就及時更換零件，實在不行就換新油泵。

3.4 轉向系統(tǒng)回正不好

故障現(xiàn)象：農用車行駛中，在駕駛員轉動方向盤進行轉彎后，農用車的方向無法正常回到之前的直線行駛狀態(tài)。故障原因：1）可能是轉向軸軸承過緊，針對這種情況可以對轉向軸和轉向器進行拆卸，然后查看轉向軸軸承是否過緊，如果是這種情況就對軸承進行更換。2）可能是液力助壓系統(tǒng)控制閥調整不正確，液壓閥黏住或有臟物卡住。檢查液壓助力系統(tǒng)控制閥，如果調整有誤就進行更正，如果有臟東西之類的就進行清洗。3）檢查一下回油管有沒有完全彎曲或堵塞，如果回油管彎曲或者堵塞就對它進行清洗。

3.5 轉彎時轉向不足

故障現(xiàn)象：農用車的轉向不足就是駕駛員在轉動方向盤時不靈敏，方向盤的自由行程過大，主要表現(xiàn)為農用車保持直線行駛時方向盤過度松動，即左右旋轉的角度過大，因此只能通過大幅度轉動方向盤來實現(xiàn)農用車的轉向，即農用車轉彎的時候原本只需要旋轉方向盤20°實際卻需要20°以上才能維持正常轉向，而與此狀況相反的就是轉向過度。轉動量不夠可能的原因是：前懸掛的硬度過高或者后懸掛的硬度過低；轉向角度限位螺栓調整太長；轉向搖臂沒有正確安裝在搖臂軸上；轉向節(jié)主銷、襯套磨損或者松動；轉向直拉桿調整不對，應及時調整；轉向器的主動嚙合部位和從動嚙合部位間隙太大，應該及時調整；循環(huán)球或者轉向器扇形齒在蝸桿箱的安裝位置不合適。

3.6 農用車轉向系統(tǒng)異響

故障現(xiàn)象：在駕駛農用車進行轉向的時候，轉動方向盤會發(fā)出一些不正常的響聲。故障原因：1）農用車轉向系統(tǒng)異響有可能是由轉向油發(fā)出的脈沖而導致的，針對這種可能，對農用車進行原地轉向確定其是否是由油液脈沖導致的，如果確定是，這種現(xiàn)象則是正常的。2）檢查是否是方向柱防塵套發(fā)出的異響，如果異響從方向盤下方傳來，那么就極可能是方向盤下方的方向柱防塵套發(fā)出的異響。原因可能是方向盤下方的方向柱防塵套缺少潤滑油潤滑發(fā)生了摩擦，發(fā)出了一些吱吱響聲。這時，要在上面涂抹一些潤滑油，異響如果消失那就是這個原因。3）異響有可能是由高壓油管和其他部件之間的摩擦造成的，如果確定是這種情況，就可以通過重新固定高壓油管來解決這個問題。4）可能是轉向系統(tǒng)的轉向機發(fā)生故障，當轉向機內部的齒輪老化磨損造成齒輪間隙過大，會導致異響，這種情況就要更換轉向機。5）當農用車在行駛中轉向時聽見“噠噠”聲音，這種情況應該檢查轉向系統(tǒng)的油路管道有沒有泄漏，沒有的話就可能是控制閥的堵塞導致油路不通而產生異響，這就要對控制閥進行清洗或者更換。6）可能是萬向節(jié)或者轉向機內部軸承的密封圈老化或者損壞，如果是這樣的話就更換老化或損壞的密封圈。

4 總結

農用車行駛過程中，農用車轉向系統(tǒng)對駕駛人的安全影響是非常大的。在行駛過程中常常由于各種情況需要進行拐彎，而如果農用車轉向系統(tǒng)存在故障很可能就會引發(fā)安全問題。筆者通過研究農用車轉向系統(tǒng)的原理、常見故障和檢修方法，對于農用車常見的轉向系統(tǒng)故障進行分析排查，明確影響液壓轉向系統(tǒng)故障的主要原因，針對故障提出正確的維修方案或解決措施，從而減少農用車轉向系統(tǒng)行車時的安全隱患，讓農用車行駛更加安全。