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液力變矩器常見故障診斷朱建山摘要：本文結(jié)合作者在福建可門港物流有限責(zé)任公司頂崗實(shí)習(xí)期間的實(shí)踐，闡述了裝載機(jī)液力變矩器的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其故障進(jìn)行分析診斷并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞： 故障分析 設(shè)計(jì)改進(jìn)建議引言： 裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施式機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級(jí)公路施工中，裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一。 工程機(jī)械上使用液力變矩器，具有起步平穩(wěn)、操作方便、可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)。因此，液力變矩器在工程機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)輪式裝載機(jī)上應(yīng)用的雙導(dǎo)輪綜合式液力變矩器，具有高效區(qū)寬廣、變矩過渡至偶合工況平穩(wěn)的特點(diǎn)。但這種變矩器在使用時(shí)間較長以后，易出現(xiàn)過熱、工作無力、內(nèi)部元件損壞等故障。由于變矩器的拆裝與維修比較困難，在維修液力變矩器時(shí)，必須在弄懂其工作原理和正確地分析故障原因的基礎(chǔ)上才能保證維修質(zhì)量。本文以雙導(dǎo)輪綜合式液力變矩器為例，介紹液力變矩器的工作原理，分析變矩器工作過程中的常見故障現(xiàn)象、原因和診斷維修方法。1液力變矩器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1.1 雙導(dǎo)輪液力變矩器的基本結(jié)構(gòu)該變矩器主要由泵輪、渦輪、第一導(dǎo)輪、第二導(dǎo)輪及導(dǎo)輪座等組成。1.2 液力變速器的工作原理 工作過程中，液壓油自變速器殼底部通過濾網(wǎng)被油泵吸入，從油泵輸出的具有一定壓力的液壓油通過液壓油濾清器、主調(diào)壓閥后進(jìn)入導(dǎo)輪座的進(jìn)油孔，然后流向泵輪。柴油機(jī)的動(dòng)力通過相嚙合的齒輪傳給泵輪，泵輪的旋轉(zhuǎn)將進(jìn)入其內(nèi)部的液壓油壓入渦輪，沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力由渦輪軸輸出。從渦輪出來的液壓油，一部分通過變矩器出口經(jīng)液壓油冷卻器后進(jìn)入離合器殼體，再潤滑軸承、齒輪及冷卻離合器摩擦片后流回變速器殼底；另一部分經(jīng)第一、第二導(dǎo)輪傳給泵輪，液壓油在循環(huán)圓內(nèi)傳遞動(dòng)力。當(dāng)渦輪的液體沖向?qū)л喨~片時(shí)，導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪給予液體一定的反作用力矩。這個(gè)力矩和泵輪給予液體的力矩合在一起，全部傳給渦輪，從而使渦輪起到了增大扭矩的作用，即變矩。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增高，渦輪傳給導(dǎo)輪的液流方向發(fā)生變化至沖擊導(dǎo)輪背面時(shí)，第一、二導(dǎo)輪在超越離合器的作用下，先后開始旋轉(zhuǎn)，變矩工況變成偶合工況。從主調(diào)壓閥出來的另一路液壓油是流向變速器操縱閥的。2 液力變矩器的常見故障分析2.1變矩器過熱故障的檢查診斷變矩器過熱故障會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)油粘度下降、橡膠油封破壞，從而起不到輪滑的作用和產(chǎn)生漏油，還使裝載機(jī)動(dòng)力不足和變矩器工作特性變壞等后果，也是一種最常見的故障現(xiàn)象。其原因通常為：液壓泵供油量不足，散熱系統(tǒng)有故障，油品牌號(hào)不對(duì)或變質(zhì)，變矩器內(nèi)油壓低于主壓力閥的調(diào)整壓力，變矩器出口壓力過低等。還有一個(gè)原因是變矩器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，不正常磨損所致。變矩器過熱時(shí)，通常會(huì)損壞下列器件：殼體之間的O型圈和配油盤的骨架油封，第二導(dǎo)輪的自由輪外擋圈與定位環(huán)的止推面磨損，鉚釘松動(dòng)，單向離合器的滾子與自由輪外擋圈磨損，個(gè)別滾子在自由輪的楔形空間跌倒，泵輪深溝球軸承的溝槽沿軸向磨損，導(dǎo)輪座的螺母松動(dòng)等。2.2液力變矩器輸出動(dòng)力不足，裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)力不足故障的檢查診斷如果在試車過程中發(fā)現(xiàn)裝載機(jī)動(dòng)力不足，常見的故障原因?yàn)椋簻u輪軸上及導(dǎo)輪座內(nèi)左右密封環(huán)磨損間隙過大，造成油液內(nèi)漏，變矩器進(jìn)油和回油不暢，變矩器油溫過高等。排除上述原因后，一般可能是變矩器內(nèi)部故障。根據(jù)變矩器的工作原理可知，故障原因?yàn)椋鹤兙仄鞅幂啿荒苡行У貙?dòng)力傳給渦輪，第一或第二導(dǎo)輪的超越離合器損壞，使導(dǎo)輪的動(dòng)力傳遞作用降低或失效。我們知道，裝載機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，柴油機(jī)的動(dòng)力由泵輪傳給渦輪，導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)，它產(chǎn)生的反作用力矩和各個(gè)泵輪產(chǎn)生的力矩疊加在一起傳給渦輪，起到了減速增扭作用，保證了低速重載下的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)超越離合器損壞時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩是只能經(jīng)單個(gè)導(dǎo)輪或直接傳給了渦輪，變矩效率降低，造成動(dòng)力不足。甚至造成失去減速增扭的作用，此時(shí)如果加大油門還會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。我覺得任何故障最好還是放在系統(tǒng)中去考慮為好。2.3液力變矩器不工作或工作無力故障的檢查診斷若從液力變矩器的觀察孔觀察到液力變矩器不工作時(shí)，應(yīng)首先檢查液力變矩器的進(jìn)油及回油情況。如沒有回油，說明液壓油沒有進(jìn)入液力變矩器中，應(yīng)視情況作下列檢查：(1) 如果車輛冷車行駛正常而熱車行駛困難，則故障原因?yàn)椋河捅蒙湘I磨損松曠、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪磨損嚴(yán)重或油泵損壞。(2) 如果液力變矩器無動(dòng)力輸出，或時(shí)而工作時(shí)而不工作，則故障原因?yàn)椋阂簤河吐范氯捅霉收?，?dǎo)輪座內(nèi)的錐形套滾動(dòng)、定位銷斷裂或?qū)л喿穆菽杆蓜?dòng)等。發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，行走裝置、工作裝置、轉(zhuǎn)向裝置均正常，過段時(shí)間，行走裝置、工作裝置、轉(zhuǎn)向工作裝置均無力 液力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)油管內(nèi)膠皮脫落，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，液力傳動(dòng)油溫低，脫落膠皮沒翹起，進(jìn)油流量正常；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作一段時(shí)間后，液力傳動(dòng)油溫增高，脫落膠皮變軟翹起，堵住內(nèi)通道，使進(jìn)油流量急劇下降，使變矩器失去增大扭矩作用而產(chǎn)生故障。排除方法：換掉此管即好，但檢查故障卻很難。油管質(zhì)量原因造成檢查故障困難。另外，液力變矩器使用的泵輪、渦輪、導(dǎo)輪大多為鋁質(zhì)，定期放油檢查時(shí)，若發(fā)現(xiàn)有鋁末或鋁渣說明三輪中已有磨損，應(yīng)及時(shí)打開變矩器檢修或更換，以避免造成更大的損壞。 故障案例： 我公司近年購進(jìn)的一臺(tái)50C裝載機(jī)，在施工過程中出現(xiàn)液力變矩器油溫過高，變矩器油壓降至0810Mpa，且伴有泄漏，工作無力。在檢查散熱系統(tǒng)正常后，對(duì)變矩器拆檢，發(fā)現(xiàn)第一導(dǎo)輪與止推擋圈接觸面及第二導(dǎo)輪與自由輪座圈接觸面有磨損，泄漏從渦輪軸骨架式橡膠油封處出來。在更換兩導(dǎo)向輪、變矩器各部位 密封圈及清洗更換變速箱傳動(dòng)油后，試機(jī)檢查，裝載機(jī)工作不到半個(gè)班時(shí)，又出現(xiàn)變矩器油溫偏高，油壓下降，工作無力。從變速箱檢查孔檢查傳動(dòng)油，發(fā)現(xiàn)變速箱油底殼中又有白色懸浮顆粒，證明仍有磨損的鋁質(zhì)合金粉末進(jìn)入傳動(dòng)油。重新吊拆變矩器檢查，發(fā)現(xiàn)仍是兩導(dǎo)向輪有磨損，檢查其它各部位均正常。將變矩器總成送該機(jī)生產(chǎn)廠家檢修，返修后試機(jī)，上述問題仍然存在。后又經(jīng)廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場檢修，仍無法解決此問題。在此情況下，決定自行對(duì)該變距器兩導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。造成上述故障的原因?yàn)椋?1) 定位環(huán)應(yīng)力過大，造成不正常磨損。由于偶合工況時(shí)，渦輪給予導(dǎo)輪的軸向作用力通過自由輪外擋圈作用在定位環(huán)上，使第一導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)與止推擋圈接觸面之間的摩擦。同樣，第二導(dǎo)輪也受到第一導(dǎo)輪傳過來的壓力油的反作用力矩，致使第二導(dǎo)輪在軸向擠壓力作用下與自由輪座圈之間產(chǎn)生摩擦，發(fā)生過度磨損，致使油液發(fā)熱。(2) 第二導(dǎo)輪鉚釘受力不當(dāng)，松動(dòng)。在導(dǎo)輪軸向力的反復(fù)作用下，自由輪外圈與導(dǎo)輪等之間的鉚釘難免會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，使導(dǎo)輪擺動(dòng)與泵輪接觸磨損；還有兩導(dǎo)輪與自由輪座圈、止推擋圈接觸面偏小，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)無法很好的潤滑，從而使兩輪磨損加大。(3) 軸向力過大。資料表明，變矩器內(nèi)部各腔的油液壓力是有差別的，因而泵輪、導(dǎo)輪和渦輪所受的軸向力是不同的，其中泵輪所受的軸向力最大。過大的軸向力易使泵輪軸承軸向磨損，使導(dǎo)輪座螺母松動(dòng)、滑扣，結(jié)果使泵輪與渦輪相接觸，變矩器嚴(yán)重發(fā)熱、損壞及造成異響。3變矩器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)建議(1) 從設(shè)計(jì)上改進(jìn)第二導(dǎo)輪的連接方式，減少或不使鉚釘受軸向力的作用。(2) 對(duì)舊變矩器在維修過程中可改變定位環(huán)的結(jié)構(gòu)，以減少磨損。增大兩導(dǎo)輪與自由輪座圈和止推擋圈接角界面的面積。(3) 用專用滾動(dòng)軸承替代單向離合器和定位環(huán)。這種軸承既有單向離合器的功能，又能承受軸向力，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。(4) 減少軸向力?？稍跍u輪輪轂上(有時(shí)還在導(dǎo)輪輪轂上)鉆減荷孔，平衡壓力，減少軸向力；另外，可按軸向力的方向安裝角接觸軸承，提高軸承承受軸向力的能力，以延長軸承的使用壽命。（5）還可以提高導(dǎo)輪的硬度。4個(gè)人小結(jié) 我們在維修當(dāng)中一定要注意一下幾點(diǎn)，特別是在維修完要裝配時(shí)，定要細(xì)心，從而避免不必要的麻煩。首先，導(dǎo)輪不能裝反，在液力變矩器的結(jié)構(gòu)中泵輪和渦輪式不可能裝反的，但導(dǎo)輪是有可能的。如果導(dǎo)輪裝反，液壓油從渦輪出來之后就直接到導(dǎo)輪的出口處，產(chǎn)生“液壓頂?！爆F(xiàn)象，從而使變矩器失去減速增扭的效果，致使傳出動(dòng)力不足；其次，要確保泵輪與渦輪之間的裝配間隙。如果間隙過小，卡簧卡不上，若間隙過大，可能會(huì)造成變矩器在工作時(shí)產(chǎn)生異響，甚至影響傳動(dòng)力；接著，就是在裝陪時(shí)，千萬不可漏裝任何一個(gè)卡簧。卡簧是變矩器中，起到第一、二導(dǎo)輪、渦輪、軸承的軸向定位作用，所以缺一不可，否則會(huì)引起零件的軸向竄動(dòng)，發(fā)生機(jī)械摩擦而加快零件的損壞；還有就是在安裝導(dǎo)輪座、渦輪軸上的密封環(huán)前，應(yīng)確保密封環(huán)能在環(huán)槽內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，則在液力變矩器裝復(fù)后密封環(huán)會(huì)卡死在環(huán)槽內(nèi)，失去其密封性能，從而影響液力變矩器傳遞扭矩；最后，等變矩器裝好，在加油時(shí)要保證液壓油的品質(zhì)和清潔度。圖1導(dǎo)輪座5結(jié)束語 雙導(dǎo)輪綜合式液力變矩器在工作中常見的故障有溫度過高、異常響聲、液力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力下降、不工作或工作無力、裝載機(jī)鏟掘無力等。本文對(duì)液力變矩器的常見故障進(jìn)行了診斷并提出相應(yīng)的建議及闡述個(gè)人小結(jié)。同時(shí)，結(jié)合在福建可門港物流有限責(zé)任公司的實(shí)踐案例加以補(bǔ)充，望能讓同行得到借鑒。6 致謝 本文能成功出爐，感謝老師和同學(xué)對(duì)我默默的幫助，感謝你們的支持與理解，感謝你們的無私與大度。在此還要特別感謝湯振周、王明春老師和張宏洲師傅，這篇文章每行字都離不開你們的教誨和細(xì)心指導(dǎo)。再次感謝你們。對(duì)于我的幫助我會(huì)銘記于心。 參考文獻(xiàn)1 柳工機(jī)械技術(shù)服務(wù)中心.柳工ZLC50C輪式裝載機(jī)使用維護(hù)說明書M.廣西：廣西柳工機(jī)械股份有限公司.20092龍工機(jī)械技術(shù)服務(wù)中心.龍工LG850輪式裝載機(jī)零件圖冊M. 福建：福建龍工機(jī)械股份有限公司.2010 3裝載機(jī)變速箱故障排除1例 謝進(jìn)才 山西農(nóng)機(jī) 1996-09-30 期刊 0 4 4裝載機(jī)變速箱矩器常見故障及分析 陳先明 建筑機(jī)械 2003-08-20 期刊 0 48 5自動(dòng)變速箱故障淺析 李大為 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 2004-06-15 期刊 0 11 6 ZL40(50)裝載機(jī)變速箱常見故障8問 都基浩 工程機(jī)械與維修 1999-08-04 期刊 1 19 7裝載機(jī)液力變矩器故障排除1例 謝進(jìn)才 山西農(nóng)機(jī) 2009