转正设计方案关于装载机变速箱常见故障分析

关于50装载机液力机械变速箱常见故障及其排除
姓名郑兴权
职务汽车技术员
摘要：本文主要就50装载机变速箱油温过高在系统油压、传动油、散热器，三方面进行故障分析。

变速箱油温关系到装载机的使用寿命，工作效率等各方面的情况。

液力变扭器是普通自动变速器最具特点的部件，它有泵轮、涡轮和导论等部件组成。

它提高发动机寿命和传动系寿命，因采用液力传动能缓和冲击，有利于延长相关零件寿命。

可避免因外界负荷突增而造成的过载和发动机
熄火现象。

关键词：液力传动变矩器系统油压涡轮
1装载机变速箱油温过高故障排除
装载机工作时变速箱液力传动油温度为70℃～95℃<冬季）和90℃～110℃<夏季），当油温表显示超过120℃，表示目前装载机油温过高，将导致整个液力传动系统的内泄漏量增大，会使系统工作压力下降，从而影响整机的传动性能与相关零部件的损坏。

本文以50装载机为例从系统油压、传动油、散热器三个方面介绍油温过高的原因及排除方法。

1.1液力传动系统进油压力不足
变速泵从齿轮箱底部吸取传动油供给调压阀，工作油分两路，一路进入变矩器，经散热器冷却后回到油底，另一路进入变速箱<见图1.1），变矩器进口油压为0.3～0.45MPa，润滑油压力为0.1～0.2MPa，离合器的油压为1.1～1.4MPa。

如果系统进油压力不足，进入变矩器的传动油压力就过小<图示低于0.3～0.45MPa），使进油量不足，进入冷却器的油液过少，使系统中油液得不到充分冷却，导致变速箱油温很快升高，主要表现在一下几个方面：
图1.1装载机液力传动系统原理图
1、系统压力调整不当。

调压阀是液力传动系统的中枢，它控制着进入系统工作油的压力。

如果调压阀阀芯磨损发生泄压或者变矩器压力阀失灵、卡滞，起不到调节作用，都会造成变矩器输油不足、压力降低。

当调压阀泄漏较轻时可通过调高系统压力来弥补产生的泄漏；如果阀芯磨损严重，应更换调压阀或阀芯以提高系统压力。

系统压力过低导致油温升高，但当系统压力调整过高时溢流阀不能正常溢流降压，造成内泄漏增加致使系统温度升高。

应将压力调整到标准范围。

2、变速泵磨损。

当变速泵磨损时齿轮和端盖间隙变大，泄压严重造成供油量不足；系统压力过低，则进入变矩器的油量不足；如果变速泵进油管漏气或油底油位过低，导致变速泵吸入空气，也会造成其供油量不足。

可根据压力表的读数判断，当装载机工作(空挡状态>时读数不稳且摆度很大时，如果读数低于正常值、且随发动机转速的升高而增大，说明变速泵失效，可根据其磨损情况修理或更换。

3、变速箱内漏。

由于变速箱内各活塞密封件磨损过度产生泄漏，使液力系统的压力下降、离合器片打滑、油温升高。

可根据压力表的读数进行判断，正常情况下挂挡时油液进入离合器压力表读数下降，随后再回升到空挡时的读数，若空挡时读数正常，挂挡时读数下降后不能回升到空挡时的读数，机器行驶无力，则说明有漏油处，且故障出现在变速操纵阀与该挡离合器活塞之间。

1.2传动油使用不当或油内有杂质
变速箱内传动油的油量和牌号对温度影响很大。

1、油位过低变速箱工作时油位过低，则参加工作的油液循环加快，传动油在油底的停留时间及自然散热时间短、散热效果差，造成变速箱发热，还会引起变速泵吸空，造成系统内压力下降。

出现这种故障时，变速压力表读数不稳且摆动较大，发动机转速变化时，压力表读数没有多大变化，说明变速泵有吸空现象或进油管路有漏气现象。

应该常检查油位并加足液力传动油，若发现外漏及时维修。

2、油位过高油位过高使变速箱内高速旋转元件周围油太多，摩擦阻力增大，转变成热能使油温升高且参加工作的油液多，循环较慢，热量不能及时散发出去，逐渐积压并随工作时间延长，使油温升高加剧。

3、传动油选用不当。

油液粘度指标是油液牌号的重要参数，油液粘度大小直接影响系统的工作状况。

粘度过高，油液流动损耗增加，传递效率降低，造成油温升高；粘度过低，泄漏量增加，系统容积率下降，也会造成油温升高；同时工作油随温度的升高其密度、粘度降低，容易发生泄漏，使润滑性能下降、摩擦阻力增大，导致温度上升加剧。

必须根据装载机的规定选用传动油，并及时更换，严禁不同牌号的油液混用，否则会因油液变质使油温过高。

4、传动油内有杂质，杂质进入轴承内使轴承磨损，轴承转动磨损造成轴承发热。

如果在传动油中发现有金属杂质，应及时检查轴承是否磨损，如果磨损立即更换。

1.3散热器散热效果不良
散热器是传动油的散热装置，一般采用风冷式或水冷式结构。

1、风冷式当散热片表面沉积污物时，将造成散热器通风不良；风扇转速低、风力不足等也能引起散热不良。

要经常清除污物、清洁散热器，达到良好的通风效果，并保证风扇的转速。

2、水冷式散热器要防止水垢沉积、节温器失效、水泵失效以及发动机缺水等现象，这些都会导致发动机水温的升高。

当传动油流进冷却器时，油传给水的热量减少，工作油液没有很好地冷却又被吸回参加工作，如此反复，致使工作系统油温过高。

另外，散热器或油管堵塞，油和水不能同时通过散热器，达不到散热的目的。

可用手触摸散热器进出油管，如果两管温度没有明显变化，则说明传动油通过散热器没有被冷却，可能是散热器水管堵塞；或用仪表测量散热器进出油管内的油压，如果进油管压力正常而回油管压力低于规定值，或根本没有油流过，则说明散热器内油管堵塞，应根据情况疏通散热器。

2装载机变速箱的挡位常出现故障及排除方法
1、一挡、倒挡正常，二挡无驱动力：
首先检查变速手柄是否到位，如不到位应重新调整。

然后检查变速压力表在二挡位置是否降压，如果降压，必须检查变速箱的8字形端盖的外围是否有压力油流出，如有渗漏现象，可以紧固周围的螺栓。

上述方法仍不能排除故障，则必须把8字形端盖卸下，更换o型密封圈和纸垫。

此时如果没有压力油溢出，则证明变速箱内的二挡构件有问题，必须把二挡构件拆下。

首先检查二
挡外部的油封是否损坏，然后再分解二挡构件，取出活塞，检查活塞环、油封环和摩擦片是否损伤。

最后检查二挡油缸内的导向销是否脱落，若导向销脱落，二挡的压力油由此处大量流出，造成二挡压力降低而不能行驶。

针对降压的原因，更换密封件或修、换零部件。

2举例装载机液力机械变速箱的维修策略
2.1采用故障树分析方法维修装载机的变速装置
应用故障树分析方法对轮胎式装载机的主要部件一液力机械变速箱进行了分析，根据该部件的结构以及零部件失效与系统之间的逻辑关系，绘制了该部件的故障树，并通过结构函数表示了零部件状态对系统状态的影响。

实践证明，故障树所表示的关系与实际使用中发生故障的情况是一致的。

故障树分析是提高系统可靠性的一种设计方法，它是一种图形演译方法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理。

他可以对系统作全面的可靠性分析，也可以围绕特定的故障状态层层作深入的分析，因而在清晰的故障树图形下，表达了系统的内在联系，从而可以找出系统的全部故障模式(即故障谱>，确定系统的薄弱环节，还能对造成系统失效的各种因素进行分析，计算系统失效概率和有关可靠性参数，从而改善系统设计。

近10多年来在对产品系统的可靠性、安全性分析中该方法得到了广泛的应用。

轮胎式装载机是集机械、液压、控制等多种技术为一体的复杂的产品系统，要想对此系统进行分析和进一步提高其可靠性仅凭经验是不可能的，而采用常用的“真值表”法和“概率图”法建立其逻辑框图也是十分困难的。

本文分析了图1所示装载机的主要部件及整机的实际结构，根据故障树理论，结合装载机抽样调查结果，绘制了装载机的主要部件----液力机械变速箱的故障树。

2.1.1液力机械变速箱故障树的建立
为了正确建立液力机械变速箱系统故障树应选择好顶事件，确定建树流，处理好产品系统及部件的边界条件。

为此取液力机械变速箱系统以“前输出轴不能传递转矩”为故障树的事件，以功率流(功率传递>为建树流，并作出以下假设
1、认为管路、各种形式连接件及固定不动件等十分可靠，无失效；
2、所用油量足够，油温在规定范围内；
3、不考虑人为故障和环境影响以免故障树过于庞大和繁琐；
4、因为部件和组件多为串联系统，故以主要零件代表底事件不再发展。

根据上述假设，对变速箱系统的各级故障事件进行逐一分解，可画出图5.1所示装载机用液力机械变速箱系统故障树如图5.2一图5.7所示，下面用
其进行故障分析：
图2.1液力机械变速箱传动系统
图2.2前输出轴不能传递转矩故障树
图2.3一档失效故障树
图2.4二挡失效故障树
2.1.2液力机械变速箱零部件重要度分析
图2.5倒挡失效故障树
图2.6前轴转矩系统故障树
图2.7变速操纵系统故障树
从图2.2一图2.7故障树可知，除一档和倒档(见图2.3和图2.5>行星轮为“与门”结构外，其他底事件均为“或门”结构，故可得最小割集数为51。

图2.8所示是其中之一，他表示了装载机不能进退时故障树的最小割集。

由此可得液力机械变速箱系统发生故障的概率即液力机械变速箱系统结构函数为:
为了比较液力机械变速箱系统零部件的重要程度，可对故障树的最小割集进行求解分析，图2.8所示液力机械变速箱系统故障树最小割集，若以机器其他系统均为可靠边界条件。

根据状态穷举法求得重要度分别如下：
图2.8装载机不能进退故障树
变矩器及倒档系统的重要程度:
由此可见变矩器系统及倒档系统零件的重要程度是前进档的3倍，也就是说变矩器系统与倒档系统更具有重要性。

当然变矩器系统的故障影响整个传动系统，而倒档系统故障仍可有前进运动，从这个意义上说变矩器系统较倒档系统更为重要。

其他最小割集均可用上述方法计算其系统的重要度，进而对最小割集对应的系统重要度进行对比分析。

2.1.3 液力机械变速箱故障分析由图2一图7所示装载机液力机械变速箱系统故障树直观分析，可得如下结论。

1、液力机械变速箱系统除行星轮系(见图2.3和图2.5>外，都由“或门”联接(相当于故障树图中的串联系统>，故对每个零件可靠度要求较高，这对材料、制造和使用维护要求也高，因而对提高机器可靠性是很不利的。

2、若将故障树中全部零件根据功用分为动力输入、动力传递、动力输出和液压操作系统等4个子系统，则由故障树可看出，动力传递子系统(即变速系统>因有三档速度并联(即每次只能使用一档速度，见图2.2,故和其他3个子系统相比零件使用率较小(即工作时间较短>，相对来说对整机工作影响较小。

3、由故障树(见图2.2图2.3和图2.5>可清晰地看出，液力机械变速箱系统中，太阳轮(见图2.3图2.4和图2.5>、传力套(见图2.3和图2.5>、一档行星架(见图2.3和图2.5>、大齿轮(见图2.2>系共用零件，应具有较高的可靠度。

对于工作时间长的系统中的重要零件可采用冗余系统设计法(或动力分流式>以提高可靠性，如重要的阀体、齿轮等。

对变速油泵部分可考虑采用2个加以转换开关以实现热储备系统，这对图 2.1所示的液力机械变速箱来说是可以实现的，这是零件质量无法保证而要提高可靠性时采取的方法。

对重要零件应进行精确制造，严格检验和筛选以确保质量。

2.1.4 结语
1、文中给出装载机液力机液力机械变速箱系统故障树全面清晰地反映了液力机械变
速箱系统故障成因与系统故障的关系以及每一种可能故障的传递途径。

2、故障树为设计、管理、监测和维修液力机械变速箱提供了一种形象的图解，指导人们去查找系统的故障，去改进与强化系统的关健部分。

3、为液力机械变速箱系统的可靠性提供了有效的定性分析和定量评价方法，以便计算机辅助故障分析的实现。