轮式装载机液力变矩器故障与维修

工程机械上使用液力变矩器，具有起步平稳、操作方便、可在较大范围内实现无级变速等优点。因此，液力变矩器在工程机械中得到了广泛的应用。国内轮式装载机上应用的双导轮综合式液力变矩器，具有高效区宽广、变矩过渡至偶合工况平稳的特点。但这种变矩器在使用时间较长以后，易出现过热、工作无力、内部元件损坏等故障。由于变矩器的拆装与维修比较困难，在维修液力变矩器时，必须在弄懂其工作原理和正确地分析故障原因的基础上才能保证维修质量。本文以双导轮综合式液力变矩器为例，介绍液力变矩器的工作原理，分析变矩器工作过程中的常见故障现象、原因和诊断维修方法。

1 双导轮综合式变矩器的工作原理

该变矩器主要由泵轮、涡轮、第一导轮、第二导轮及导轮座等组成。

工作过程中，液压油自变速器壳底部通过滤网被油泵吸入，从油泵输出的具有一定压力的液压油通过液压油滤清器、主调压阀后进入导轮座的进油孔，然后流向泵轮。柴油机的动力通过相啮合的齿轮传给泵轮，泵轮的旋转将进入其内部的液压油压入涡轮，冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，动力由涡轮轴输出。从涡轮出来的液压油，一部分通过变矩器出口经液压油冷却器后进入离合器壳体，再润滑轴承、齿轮及冷却离合器摩擦片后流回变速器壳底；另一部分经第一、第二导轮传给泵轮，液压油在循环圆内传递动力。当涡轮的液体冲向导轮叶片时，导轮不转，导轮给予液体一定的反作用力矩。这个力矩和泵轮给予液体的力矩合在一起，全部传给涡轮，从而使涡轮起到了增大扭矩的作用，即变矩。当涡轮转速继续增高，涡轮传给导轮的液流方向发生变化至冲击导轮背面时，第一、二导轮在超越离合器的作用下，先后开始旋转，变矩工况变成偶合工况。从主调压阀出来的另一路液压油是流向变速器操纵阀的。

2 液力变矩器的故障诊断

液力变矩器的故障通常表现在三个方面：装载机动力不足，高速档起步困难；油温过高；液力变矩器不工作。液力变矩器出现故障时，一般从液压油路方面(包括液压油路是否通畅、密封是否良好等)开始检查。

2.1 液力变矩器不工作故障的检查诊断

若从液力变矩器的观察孔观察到液力变矩器不工作时，应首先检查液力变矩器的进油及回油情况。如没有回油，说明液压油没有进入液力变矩器中，应视情况作下列检查：

(1) 如果车辆冷车行驶正常而热车行驶困难，则故障原因为：油泵上键磨损松旷、主动齿轮和从动齿轮磨损严重或油泵损坏。

(2) 如果液力变矩器无动力输出，或时而工作时而不工作，则故障原因为：液压油路堵塞，油泵故障，导轮座内的锥形套滚动、定位销断裂或导轮座的螺母松动等。

2.2 液力变矩器输出动力不足，装载机驱动力不足故障的检查诊断

如果在试车过程中发现装载机动力不足，常见的故障原因为：变矩器出口油压偏低，变矩器油温过高等。排除上述原因后，一般可能是变矩器内部故障。根据变矩器的工作原理可知，故障原因为：变矩器泵轮不能有效地将动力传给涡轮，第一或第二导轮的超越离合器损坏，使导轮的动力传递作用降低或失效。

我们知道，装载机在低速运转时，柴油机的动力由泵轮传给涡轮，导轮不转，它产生的反作用力矩和各个泵轮产生的力矩叠加在一起传给涡轮，起到了减速增扭作用，保证了低速重载下的驱动力。当超越离合器损坏时，发动机的力矩是只能经单个导轮或直接传给了涡轮，变矩效率降低，造成动力不足。

2.3 变矩器过热故障的检查诊断

变矩器过热故障会导致装载机动力不足和变矩器损坏等后果，也是一种最常见的故障现象。其原因通常为：液压泵供油量不足，油品牌号不对或变质，变矩器内油压低于主压力阀的调整压力，变矩器出口压力过低等。还有一个原因是变矩器结构设计不合理，不正常磨损所致。

变矩器过热时，通常会损坏下列器件：壳体之间的O型圈和配油盘的骨架油封，第二导轮的自由轮外挡圈与定位环的止推面磨损，铆钉松动，单向离合器的滚子与自由轮外挡圈磨损，个别

滚子在自由轮的楔形空间跌倒，泵轮深沟球轴承的沟槽沿轴向磨损，导轮座的螺母松动等。

造成上述故障的原因为：

(1) 定位环应力过大，造成不正常磨损。由于偶合工况时，涡轮给予导轮的轴向作用力通过自由轮外挡圈作用在定位环上，而由于环形窄带产生应力过大，发生过度磨损，致使油液发热。

(2) 第二导轮铆钉受力不当，松动。在导轮轴向力的反复作用下，自由轮外圈与导轮等之间的铆钉难免会产生松动，使导轮摆动与泵轮接触磨损，引起发热。

(3) 轴向力过大。资料表明，变矩器内部各腔的油液压力是有差别的，因而泵轮、导轮和涡轮所受的轴向力是不同的，其中泵轮所受的轴向力最大。过大的轴向力易使泵轮轴承轴向磨损，使导轮座螺母松动、滑扣，结果使泵轮与涡轮相接触，变矩器严重发热、损坏。

3 设计与维修过程中的注意事项

3.1 设计改进建议

(1) 从设计上改进第二导轮的连接方式，减少或不使铆钉受轴向力的作用。

(2) 对旧变矩器在维修过程中可改变定位环的结构，以减少磨损。

(3) 用专用滚动轴承替代单向离合器和定位环。这种轴承既有单向离合器的功能，又能承受轴向力，变滑动摩擦为滚动摩擦。

(4) 减少轴向力。可在涡轮轮毂上(有时还在导轮轮毂上)钻减荷孔，平衡压力，减少轴向力；另外，可按轴向力的方向安装角接触轴承，提高轴承承受轴向力的能力，以延长轴承的使用寿命。

3.2 维修注意事项

(1) 导轮不能装反

液力变矩器泵轮和涡轮的结构决定了它们不可能装反，但导轮却有可能被装反。如果导轮被装反了，液压油从涡轮出来就到了导轮的出口处，产生“液压顶牛”现象，使液体的动能消耗在液力变矩器内部而降低了液力变矩器的输出转矩，导致装载机动力不足，高速档不能起步，油温

过高等现象。

辨别导轮进出口的方法是：① 根据叶片的厚薄识别(叶片的进口处厚而出口处薄)；② 根据叶片的角度识别。

(2) 保证泵轮与涡轮之间的装配间隙。

安装好的泵轮与涡轮间的间隙应为2～3 mm；用手转动泵轮时，泵轮应转动灵活，并且无摩擦声。如装配间隙不足2 mm，则应找出原因并进行修复。

我们在大修液力变矩器时曾出现过这样的情况：在更换了液力变矩器的导轮座后，泵轮与导轮座间出现机械摩擦；泵轮与涡轮间的间隙仅为0.5 mm，并且在第二导轮装到导轮座后卡簧卡不上。检查后发现，新的导轮座为不合格产品—导轮座上安装泵轮的轴颈短了3 mm。我们在车床上将其泵轮安装定位面车去了3 mm(保证了轴颈的长度)后，问题得到了解决(见图1)。值得说明的是，在没有找到原因之前，不能盲目以车削泵轮或涡轮厚度的方法来调整此间隙，否则会影响机械的动力性。

图1 导轮座

(3) 不得漏装卡簧

在液力变矩器中，第一、二导轮，涡轮及轴承等的轴向定位是靠卡簧来实现的。因此，装配时不能漏装其中任何一个卡簧，否则会引起零件的轴向窜动，发生机械摩擦或碰撞，甚至发生严重的机械事故。

(4) 保证密封环的厚度和弹性

安装导轮座、涡轮轴上的密封环前，应将密封环放到环槽内，检查其厚度(在环槽内密封环应能灵活转动)和弹性。如果密封环在环槽内转动比较困难，应将其放在铺平的砂布上进行研磨，