液力變矩器常見故障診斷.doc

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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 變矩器過熱故障會導(dǎo)致傳動油粘度下降、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，油品牌號不對或變質(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，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)輪座的螺母松動等。 2.2　液力變矩器輸出動力不足，裝載機(jī)驅(qū)動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恿鹘o渦輪，第一或第二導(dǎo)輪的超越離合器損壞，使導(dǎo)輪的動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)動力。當(dāng)超越離合器損壞時(shí)，發(fā)動機(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)如果加大油門還會造成發(fā)動機(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、主動齒輪和從動齒輪磨損嚴(yán)重或油泵損壞。 　　(2) 如果液力變矩器無動力輸出，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?，油泵故障，?dǎo)輪座內(nèi)的錐形套滾動、定位銷斷裂或?qū)л喿穆菽杆蓜拥取? 發(fā)動機(jī)剛啟動時(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 液力傳動系統(tǒng)進(jìn)油管內(nèi)膠皮脫落，發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，液力傳動油溫低，脫落膠皮沒翹起，進(jìn)油流量正常；當(dāng)發(fā)動機(jī)工作一段時(shí)間后，液力傳動油溫增高，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0．8～1．0Mpa，且伴有泄漏，工作無力。在檢查散熱系統(tǒng)正常后，對變矩器拆檢，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。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產(chǎn)生松動，使導(dǎo)輪擺動與泵輪接觸磨損；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、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，變滑動摩擦為滾動摩擦。 (4) 減少軸向力。可在渦輪輪轂上(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，可能會造成變矩器在工作時(shí)產(chǎn)生異響，甚至影響傳動力；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，否則會引起零件的軸向竄動，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。如果轉(zhuǎn)動不靈活，則在液力變矩器裝復(fù)后密封環(huán)會卡死在環(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、液力傳動系統(tǒng)動力下降、不工作或工作無力、裝載機(jī)鏟掘無力等。本文對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。對于我的幫助我會銘記于心。 [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.2009 [2]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