支架搬運(yùn)車變速箱-變矩器常見(jiàn)故障及分析

高灃

（中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 太原研究院，山西 太原 030006）

0 引言

隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，百萬(wàn)噸綜采工作面煤礦相繼出現(xiàn)，一些大型煤炭企業(yè)甚至推出了千萬(wàn)噸綜采面，其搬家倒面的過(guò)程中大多使用支架搬運(yùn)車。

支架搬運(yùn)車按承載結(jié)構(gòu)形式可分鏟叉式和“U”形框架式。從目前搬家公司的使用情況來(lái)看，鏟叉式支架搬運(yùn)車主要用于液壓支架、變壓器等設(shè)備的短距離移動(dòng)和綜采工作面支架的調(diào)整擺放?！癠”形框架式支架搬運(yùn)車用于支架的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。其中，鏟叉式支架搬運(yùn)車以山特維克的ED系列和山西天地煤機(jī)裝備有限公司的WC25EJ為代表，均以防爆柴油機(jī)為動(dòng)力源。

1 基本結(jié)構(gòu)及工作原理

鏟叉式支架搬運(yùn)車采用了液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)[1]。液力機(jī)械傳動(dòng)用來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋之間傳遞和增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。主要由液力變矩器、動(dòng)力換擋變速箱、傳動(dòng)軸、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置及驅(qū)動(dòng)橋等組成。如圖1所示。

1.1 液力變矩器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

液力變矩器主要有泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等組成。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以液力傳動(dòng)油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。渦流方向是由泵輪到渦輪再到導(dǎo)輪，最后回到泵輪，從而不斷循環(huán)。

圖1 液力傳動(dòng)系統(tǒng)Fig.1 Hydraulic drive system

1.2 動(dòng)力換擋離合器工作原理

一般地，齒輪通過(guò)離合器傳遞和切斷來(lái)自傳動(dòng)軸的動(dòng)力。這就是說(shuō)，在離合器分離時(shí)，與離合器相連的齒輪處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)離合器開始供油，活塞被推動(dòng)右移，壓縮摩擦片，使得傳動(dòng)軸與離合器結(jié)合。這時(shí)，與離合器相連的齒輪與傳動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力輸出。當(dāng)停止供油后，活塞在回位彈簧的作用下左移，傳動(dòng)軸與離合器分離，動(dòng)力傳動(dòng)終止。

1.3 變速箱基本結(jié)構(gòu)及工作原理

動(dòng)力換擋變速箱由液壓泵、換擋齒輪和換擋執(zhí)行部件等組成。動(dòng)力換擋變速箱中，機(jī)械傳動(dòng)部分一般采用齒輪傳動(dòng)，主要有定軸式和行星式兩種型式。采用電磁閥控制換擋壓力油的流向，利用液壓動(dòng)力使離合器的摩擦結(jié)合元件接合和分離來(lái)進(jìn)行換擋[2]。本文以DANA動(dòng)力換擋變速箱32000型為例分析其液壓系統(tǒng)，見(jiàn)圖2。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變速油泵將變速箱油底殼中的油經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)抽出，然后流經(jīng)調(diào)壓閥和濾清器。調(diào)壓閥為變速箱控制閥提供所需壓力，以使方向和速度離合器接合。變速箱部分潤(rùn)滑油為其提供壓力，其余大量的潤(rùn)滑油經(jīng)變矩器油路流經(jīng)油冷卻器，最后流回變速箱，對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑。調(diào)壓閥閥芯與閥體緊配合，該閥芯被彈簧頂著，使閥處于關(guān)閉位置。當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)，閥芯克服彈簧壓力，露出閥體上的油孔。這種設(shè)計(jì)使系統(tǒng)維持在適當(dāng)?shù)膲毫Α?/p>

換檔控制閥總成包括一個(gè)閥體和多個(gè)軸式電控電磁閥。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、方向控制桿位于空檔時(shí)，從調(diào)壓閥流出的油流在控制閥處受阻，此時(shí)變速箱處于空檔。選擇前進(jìn)檔和倒檔則會(huì)使油液處于壓力下，流至前進(jìn)檔離合器或倒檔離合器。當(dāng)任一方向的離合器受壓力作用后，另一方向的離合器就會(huì)泄壓，油液經(jīng)過(guò)控制油路回流。檔位選擇器的作用過(guò)程與之相同。

圖2 32000型動(dòng)力換擋變速箱液壓系統(tǒng)圖Fig.2 The flow chart of the hydraulic system of 32000 type power shift transmission

2 故障檢測(cè)與分析

當(dāng)排除變速箱故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)牢記變速箱只是動(dòng)力傳動(dòng)系中的一個(gè)核心部件。變速箱能否正常工作還取決于該系統(tǒng)中其它部件的工作狀態(tài)及是否正常運(yùn)行。因此，在診斷變速箱上可疑的故障時(shí)，有必要將變速箱液壓油、油泵、液力變矩器、變速箱總成、油冷卻器、濾清器、連接管路及控制部分，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，作為一個(gè)整體系統(tǒng)同時(shí)考慮。例如：車輛無(wú)力的故障，可能是傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，也可能是液壓系統(tǒng)的故障，還可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。變速箱故障的排除，是實(shí)踐性很強(qiáng)的事情，應(yīng)注意觀察故障現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)變速箱的工作原理及根據(jù)自己的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，有可能鑒別和糾正系統(tǒng)中發(fā)生的故障。一般地，動(dòng)力換檔變速箱（帶液力變矩器）的故障類型可歸納為三大類：機(jī)械故障、液壓系統(tǒng)故障和電氣故障。

2.1 機(jī)械故障

機(jī)械類故障可分為：異響、振動(dòng)、滲漏、離合器燒蝕、離合器打滑、干涉/磨損等。

除了機(jī)械和電氣部件必須全部處于正常狀態(tài)和運(yùn)行正常之外，液壓油路的正常運(yùn)行也是非常重要的，液力傳動(dòng)油是變速箱的“血液”。必須有足夠量的液力傳動(dòng)油以適當(dāng)?shù)膲毫斔偷较到y(tǒng)中，以確保變矩器的運(yùn)行、變速箱離合器的接合和保持以及冷卻和潤(rùn)滑工作部件。液力傳動(dòng)油的溫度和粘度不滿足系統(tǒng)的要求，也會(huì)使變速箱－變矩器出現(xiàn)故障。所以，在檢查故障時(shí)，應(yīng)先予以確認(rèn)。

多數(shù)情況下，機(jī)械故障只是表現(xiàn)，其的背后有液壓故障和電氣故障。如離合器燒蝕的故障，可能就因?yàn)橛蛪簡(jiǎn)栴}引起的；離合器打滑的故障也可能因?yàn)榭刂乒收系脑蛞疬^(guò)度磨損造成的，如電路短路等造成的離合器通同時(shí)結(jié)合等。所以，遇到機(jī)械類故障要綜合分析。

對(duì)于變速箱－變矩器來(lái)說(shuō)，液壓故障不應(yīng)該是主要故障。因?yàn)橐毫鲃?dòng)系統(tǒng)的壓力較常見(jiàn)的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)要低得多。但液壓回路的正常運(yùn)行非常重要，變速箱油是變速箱的“血液”。必須有足夠量的液壓油以適當(dāng)?shù)膲毫斔偷较到y(tǒng)中，以確保變矩器的運(yùn)行、離合器的接合和保持及冷卻和潤(rùn)滑工作部件。

2.2 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)故障有：系統(tǒng)溫度過(guò)高、系統(tǒng)壓力過(guò)高、系統(tǒng)壓力過(guò)低、液壓滲漏（包括內(nèi)漏，離合器油缸等）、液壓閥故障等。

2.3 電氣故障

電氣故障——電控系統(tǒng)元件的檢測(cè)。檢測(cè)電控系統(tǒng)線束導(dǎo)線及各接插件是否有短路、斷路、搭鐵和接觸不良等問(wèn)題，以及各電控元件是否損壞或失效等。這里主要介紹通用的電控元件損壞可能引發(fā)的故障和檢查方法。首先目測(cè)傳感器有無(wú)損傷變形等，然后用萬(wàn)用表測(cè)量傳感器線圈電阻是否正常。

（1）轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)。轉(zhuǎn)速傳感器損壞可能使自動(dòng)變速器只能以一個(gè)檔位行駛，不能升檔，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)頻繁跳檔。

（2）換檔電磁閥檢測(cè)。換檔電磁閥有故障會(huì)造成不能換檔。檢測(cè)線圈是否短路、斷路或接觸不良。

（3）油溫傳感器檢測(cè)。出于保護(hù)變速箱的目的，如果變速箱油溫超過(guò)規(guī)定溫度（一般為120℃），要求控制系統(tǒng)對(duì)過(guò)高的溫度做出反應(yīng)（停機(jī)或報(bào)警/然后停機(jī)……回空檔）。

（4）控制開關(guān)檢測(cè)。變速箱的控制一般有自動(dòng)或手動(dòng)二種，自動(dòng)狀態(tài)下，有程序設(shè)定，操作者不需操作，但手動(dòng)狀態(tài)下操作的開關(guān)有可能損壞。一般用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)啥俗拥耐?、斷情況。檔位開關(guān)一般有多組觸點(diǎn)，應(yīng)分別測(cè)量。

（5）對(duì)油壓的控制，DANA沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但TE變速箱油壓過(guò)低會(huì)自動(dòng)停機(jī)——回空檔，這對(duì)液壓離合器也是個(gè)保護(hù)。

3 保養(yǎng)與維修

液力傳動(dòng)及變速箱-變矩器油，由全合成基礎(chǔ)油加入多種添加劑調(diào)制而成，具有優(yōu)異的熱氧化安定性、清潔性、抗磨、抗腐、抗乳化等性能。

變速箱的清潔對(duì)于維修十分重要，在進(jìn)行任何修理之前，必須對(duì)變速箱的外部進(jìn)行徹底清潔，以防止灰塵或雜質(zhì)進(jìn)入變速箱內(nèi)部。

正常的換油周期和濾清器的更換周期針對(duì)的是一般的工作環(huán)境和工作強(qiáng)度。工作溫度極低或極高、持續(xù)工作在高溫狀態(tài)下或工作環(huán)境灰塵較多都將導(dǎo)致老化加快、污染加重，在這些情況下，必須對(duì)換油間隔做相應(yīng)調(diào)整。

每天檢查油面高度，檢查時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在500-600r/min運(yùn)行，且油溫為82.2℃～93.3℃油面應(yīng)維持在滿刻度。

正常換油周每500小時(shí)更換機(jī)油濾清器濾芯。每1000小時(shí)在65.6℃～93.3℃范圍內(nèi)排凈舊油并重新加入新油。

新變速箱、修理或重新裝配的變速箱，在工作50～100小時(shí)后，更換液力傳動(dòng)油濾清器濾芯。

（1）排凈變速箱油，拆下機(jī)油盤粗濾網(wǎng)。徹底清潔濾網(wǎng)并換上新的密封墊。

（2）排凈機(jī)油濾清器，拆下濾芯并將其廢棄。清潔濾清器殼，并換上新的濾芯。

（3）將變速箱加上新油至油面低限。

（4）將發(fā)動(dòng)機(jī)在500～600rpm運(yùn)行，使變矩器和管路充油。

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)在500～600rpm運(yùn)行時(shí)再次檢查油面高度，再向變速箱加上新油至油面低限。當(dāng)油在熱態(tài)（82.2℃～93.3℃）時(shí)再次進(jìn)行油面檢查，加上新油至油面高限。

4 結(jié)束語(yǔ)

DANA動(dòng)力換擋變速箱-變矩器是一種結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的傳動(dòng)裝置，了解其液壓操作系統(tǒng)是保證設(shè)備正常工作必不可少的部分。在日常的使用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證精心操作，及時(shí)檢查、分析和排除各種故障隱患，注意嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和事項(xiàng)，才能保證變速箱使用安全和工作壽命。