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:本文結合作者在福建可門港物流有限責任公司頂崗實習期間的實踐,闡述了裝載機液力變矩器的基本結構及其工作原理,在此基礎上,對其故障進行分析診斷并提出相應的改進建議。 關鍵詞: 故障分析 設計改進建議 引言: 裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設工程的土石方施式機械,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)。此外還可進行推運土壤、刮平地面和牽引其他機械等作業(yè)。由于裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點,因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一。 工程機械上使用液力變矩器,具有起步平穩(wěn)、操作方便、可在較大范圍內實現無級變速等優(yōu)點。因此,液力變矩器在工程機械中得到了廣泛的應用。國內輪式裝載機上應用的雙導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。但這種變矩器在使用時間較長以后,易出現過熱、工作無力、內部元件損壞等故障。由于變矩器的拆裝與維修比較困難,在維修液力變矩器時,必須在弄懂其工作原理和正確地分析故障原因的基礎上才能保證維修質量。本文以雙導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象、原因和診斷維修方法。 1液力變矩器的基本結構和工作原理 1.1 雙導輪液力變矩器的基本結構 該變矩器主要由泵輪、渦輪、第一導輪、第二導輪及導輪座等組成。 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、主調壓閥后進入導輪座的進油孔,然后流向泵輪。柴油機的動力通過相嚙合的齒輪傳給泵輪,泵輪的旋轉將進入其內部的液壓油壓入渦輪,沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉,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液壓油冷卻器后進入離合器殼體,再潤滑軸承、齒輪及冷卻離合器摩擦片后流回變速器殼底;另一部分經第一、第二導輪傳給泵輪,液壓油在循環(huán)圓內傳遞動力。當渦輪的液體沖向導輪葉片時,導輪不轉,導輪給予液體一定的反作用力矩。這個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。當渦輪轉速繼續(xù)增高,渦輪傳給導輪的液流方向發(fā)生變化至沖擊導輪背面時,第一、二導輪在超越離合器的作用下,先后開始旋轉,變矩工況變成偶合工況。從主調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生漏油,還使裝載機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,變矩器內油壓低于主壓力閥的調整壓力,變矩器出口壓力過低等。還有一個原因是變矩器結構設計不合理,不正常磨損所致。 變矩器過熱時,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,導輪座的螺母松動等。 2.2 液力變矩器輸出動力不足,裝載機驅動力不足故障的檢查診斷 如果在試車過程中發(fā)現裝載機動力不足,常見的故障原因為:渦輪軸上及導輪座內左右密封環(huán)磨損間隙過大,造成油液內漏,變矩器進油和回油不暢,變矩器油溫過高等。排除上述原因后,一般可能是變矩器內部故障。根據變矩器的工作原理可知,故障原因為:變矩器泵輪不能有效地將動力傳給渦輪,第一或第二導輪的超越離合器損壞,使導輪的動力傳遞作用降低或失效。 我們知道,裝載機在低速運轉時,柴油機的動力由泵輪傳給渦輪,導輪不轉,它產生的反作用力矩和各個泵輪產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動力。當超越離合器損壞時,發(fā)動機的力矩是只能經單個導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,此時如果加大油門還會造成發(fā)動機熄火。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,應首先檢查液力變矩器的進油及回油情況。如沒有回油,說明液壓油沒有進入液力變矩器中,應視情況作下列檢查: (1) 如果車輛冷車行駛正常而熱車行駛困難,則故障原因為:油泵上鍵磨損松曠、主動齒輪和從動齒輪磨損嚴重或油泵損壞。 (2) 如果液力變矩器無動力輸出,或時而工作時而不工作,則故障原因為:液壓油路堵塞,油泵故障,導輪座內的錐形套滾動、定位銷斷裂或導輪座的螺母松動等。 發(fā)動機剛啟動時,行走裝置、工作裝置、轉向裝置均正常,過段時間,行走裝置、工作裝置、轉向工作裝置均無力 液力傳動系統(tǒng)進油管內膠皮脫落,發(fā)動機啟動時,液力傳動油溫低,脫落膠皮沒翹起,進油流量正常;當發(fā)動機工作一段時間后,液力傳動油溫增高,脫落膠皮變軟翹起,堵住內通道,使進油流量急劇下降,使變矩器失去增大扭矩作用而產生故障。 排除方法:換掉此管即好,但檢查故障卻很難。油管質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、導輪大多為鋁質,定期放油檢查時,若發(fā)現有鋁末或鋁渣說明三輪中已有磨損,應及時打開變矩器檢修或更換,以避免造成更大的損壞。 故障案例: 我公司近年購進的一臺50C裝載機,在施工過程中出現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)現第一導輪與止推擋圈接觸面及第二導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,試機檢查,裝載機工作不到半個班時,又出現變矩器油溫偏高,油壓下降,工作無力。從變速箱檢查孔檢查傳動油,發(fā)現變速箱油底殼中又有白色懸浮顆粒,證明仍有磨損的鋁質合金粉末進入傳動油。重新吊拆變矩器檢查,發(fā)現仍是兩導向輪有磨損,檢查其它各部位均正常。將變矩器總成送該機生產廠家檢修,返修后試機,上述問題仍然存在。后又經廠家技術人員到現場檢修,仍無法解決此問題。在此情況下,決定自行對該變距器兩導輪結構進行技術改進。 造成上述故障的原因為: (1) 定位環(huán)應力過大,造成不正常磨損。由于偶合工況時,渦輪給予導輪的軸向作用力通過自由輪外擋圈作用在定位環(huán)上,使第一導輪旋轉時與止推擋圈接觸面之間的摩擦。同樣,第二導輪也受到第一導輪傳過來的壓力油的反作用力矩,致使第二導輪在軸向擠壓力作用下與自由輪座圈之間產生摩擦,發(fā)生過度磨損,致使油液發(fā)熱。 (2) 第二導輪鉚釘受力不當,松動。在導輪軸向力的反復作用下,自由輪外圈與導輪等之間的鉚釘難免會產生松動,使導輪擺動與泵輪接觸磨損;還有兩導輪與自由輪座圈、止推擋圈接觸面偏小,在高速旋轉時無法很好的潤滑,從而使兩輪磨損加大。 (3) 軸向力過大。資料表明,變矩器內部各腔的油液壓力是有差別的,因而泵輪、導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,使導輪座螺母松動、滑扣,結果使泵輪與渦輪相接觸,變矩器嚴重發(fā)熱、損壞及造成異響。 3 變矩器結構的改進建議 (1) 從設計上改進第二導輪的連接方式,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)的結構,以減少磨損。增大兩導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??稍跍u輪輪轂上(有時還在導輪輪轂上)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)還可以提高導輪的硬度。 4個人小結 我們在維修當中一定要注意一下幾點,特別是在維修完要裝配時,定要細心,從而避免不必要的麻煩。首先,導輪不能裝反,在液力變矩器的結構中泵輪和渦輪式不可能裝反的,但導輪是有可能的。如果導輪裝反,液壓油從渦輪出來之后就直接到導輪的出口處,產生“液壓頂牛”現象,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產生異響,甚至影響傳動力;接著,就是在裝陪時,千萬不可漏裝任何一個卡簧??ɑ墒亲兙仄髦校鸬降谝?、二導輪、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)生機械摩擦而加快零件的損壞;還有就是在安裝導輪座、渦輪軸上的密封環(huán)前,應確保密封環(huán)能在環(huán)槽內靈活轉動。如果轉動不靈活,則在液力變矩器裝復后密封環(huán)會卡死在環(huán)槽內,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,在加油時要保證液壓油的品質和清潔度。 圖1 導輪座 5結束語 雙導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、裝載機鏟掘無力等。本文對液力變矩器的常見故障進行了診斷并提出相應的建議及闡述個人小結。同時,結合在福建可門港物流有限責任公司的實踐案例加以補充,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心指導。再次感謝你們。對于我的幫助我會銘記于心。 [參考文獻] [1] 柳工機械技術服務中心.柳工ZLC50C輪式裝載機使用維護說明書[M].廣西:廣西柳工機械股份有限公司.2009 [2]龍工機械技術服務中心.龍工LG850輪式裝載機零件圖冊[M]. 福建:福建龍工機械股份有限公司.2010 [3]裝載機變速箱故障排除1例 謝進才 山西農機 1996-09-30 期刊 0 4 [4]裝載機變速箱矩器常見故障及分析 陳先明 建筑機械 2003-08-20 期刊 0 48 [5]自動變速箱故障淺析 李大為 現代化農業(yè) 2004-06-15 期刊 0 11 [6] ZL40(50)裝載機變速箱常見故障8問 都基浩 工程機械與維修 1999-08-04 期刊 1 19 [7]裝載機液力變矩器故障排除1例 謝進才 山西農機 2009- 配套講稿:
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