液力自動(dòng)變速器下線測試故障診斷分析與維修

高 佩 王 軍 沈 航

(1.西安雙特智能傳動(dòng)有限公司,陜西 西安 710119;2.西安法士特齒輪有限責(zé)任公司,陜西 西安 710117)

1 液力自動(dòng)變速器的發(fā)展與應(yīng)用

1940年美國通用汽車公司在奧茲莫比爾汽車上安裝了第一臺(tái)全自動(dòng)變速器，由液力耦合器和行星排變速器及自動(dòng)換擋系統(tǒng)組成。到了1948年，美國通用汽車公司又在別克汽車上采用了自動(dòng)變速器，由液力變矩器和3個(gè)擋位的行星變速器及自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)組成。確立了現(xiàn)代液力自動(dòng)變速器的基本構(gòu)架。

由于液力自動(dòng)變速器具有操縱簡單省力、行車安全性高、行駛平穩(wěn)、舒適性好、動(dòng)力性好、燃油經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種車輛上得到了廣泛的應(yīng)用。在小轎車上，自動(dòng)變速器差不多取代了手動(dòng)變速器。在重型車上，自動(dòng)變速器也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

近些年，多個(gè)國家如美國、英國、意大利、德國和日本等都已建立了一批自動(dòng)變速器生產(chǎn)廠家。例如：美國的Allison和德國的ZF。我國目前也形成了少量的自動(dòng)變速器生產(chǎn)廠家，并且配套于小轎車、商用車及重載車輛上。

液力自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件種類多，其中特別包括有液壓滑閥、電磁閥、多層級旋轉(zhuǎn)配合、機(jī)電液一體化等復(fù)雜零部件結(jié)構(gòu)。各零部件之間相互關(guān)聯(lián)，相同的故障表現(xiàn)可能由不同的問題產(chǎn)生。我公司在液力自動(dòng)變速器領(lǐng)域進(jìn)行了8年的研發(fā)、實(shí)驗(yàn)和市場應(yīng)用，期間針對下線測試有針對性的開發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。針對市場上的顯示應(yīng)用反饋，進(jìn)行針對性改進(jìn)，并制定標(biāo)準(zhǔn)的判定依據(jù)。

2 下線測試故障分類

液力自動(dòng)變速器由液力變矩器、支撐殼體組件、行星傳動(dòng)系、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，其中任何一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生異常，都會(huì)引發(fā)自動(dòng)變速器無法正常下線測試通過。因此，有必要對自動(dòng)變速器故障進(jìn)行分類，以方便分析維修。根據(jù)自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其下線測試故障分為四個(gè)方面：液力變矩器故障、機(jī)械故障、液壓系統(tǒng)故障和電控故障。

液力變矩器故障，一般有扭矩比異常，表現(xiàn)在指定速比時(shí)輸入、輸出扭矩異常；還有效率低，油壓不足、流量不足、軸承異常磨損和閉鎖離合器異常等故障。

機(jī)械故障即行星傳動(dòng)系故障，包括軸承損害、摩擦副燒傷、油壓異常、擋位異常、錯(cuò)裝和漏裝、異響、抖動(dòng)、噪聲、速比異常和扭矩能力異常等。

液壓系統(tǒng)故障，常見的有泄漏、壓力異常、離合器結(jié)合異常、閥工作異常、清潔度、油路互混和摩擦副黏連等。

電控故障，包括線控制面板信號異常、線路異常、電磁閥異常和電控邏輯紊亂等。

3 故障診斷分析

液力自動(dòng)變速器下線測試不通過分兩種情況：一種是重點(diǎn)故障，需要及時(shí)停機(jī)；另一種是性能差異故障，需要重復(fù)測試，并進(jìn)行分析判斷。兩種故障從測試臺(tái)拆下后，均需要對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行針對性的分析診斷，其診斷分析步驟如下(如圖1)：

圖1 故障診斷分析步驟

1.核實(shí)自動(dòng)變速器的基本信息，包括類型、型號、是否帶取力器、是否帶緩速器等。

2.查看下線測試數(shù)據(jù)，低怠速時(shí)各擋位的工作狀態(tài)，高怠速各擋位的工作狀態(tài)，液力變矩器的工作狀態(tài)、緩速器工作狀態(tài)，是否加載工況。

3.對故障進(jìn)行歸類，是液力變矩器故障、行星傳動(dòng)系故障、液壓系統(tǒng)故障還是電控故障。

4.對比自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)和工作原理，定位可能產(chǎn)生故障的位置。對提出的多個(gè)故障點(diǎn)進(jìn)行對比分析，最終確立故障原因。

一般情況下，通過查看下線測試數(shù)據(jù)，即可判斷出故障方向，但有時(shí)也存在特殊情況。例如下線測試只做了很短的時(shí)間，沒有產(chǎn)生有效的下線數(shù)據(jù)，此時(shí)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集曲線查看，定位故障點(diǎn)。異響和外泄漏也是特殊情況，需要工程師在測試臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場排查。

下面對自動(dòng)變速器幾個(gè)典型的下線故障進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.變矩器扭矩比異常 扭矩比是變矩器性能的體現(xiàn)，引起扭矩比異常的原因是渦、泵和導(dǎo)輪三個(gè)葉輪葉片異常。一種是葉輪葉片輪廓度不合格，另一種是葉輪機(jī)加工基準(zhǔn)偏離。都需要拆解變矩器，對葉輪進(jìn)行3D掃描，定位具體問題零件。

2.壓力異常 壓力異常有壓力低、壓力高或無壓力等情況。遇到這些情況，首先需要了解自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)的工作原理和油路結(jié)構(gòu)，找出壓力異常的對應(yīng)油路，然后沿著油路走向?qū)ふ矣蛪寒惓５钠瘘c(diǎn)，這需要仔細(xì)分析自動(dòng)變速器的下線測試數(shù)據(jù)，是否伴隨有油液流量異常的情況。若油液流量異常，需重點(diǎn)查看油泵、測試工裝等泄漏點(diǎn)對應(yīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)；若油液流量無異常，需重點(diǎn)分析油液經(jīng)閥類零件的走向，追蹤前后油路壓力的變化，定位異常油壓點(diǎn)。若油壓高，需查看油泵的流量信息，排除油泵對壓力的影響，然后判斷是否因?yàn)橐簤合到y(tǒng)油路堵塞引起壓力偏高，在壓力高的測試前后進(jìn)行分析檢查，一般都能快速準(zhǔn)確的定位到堵塞位置。

3.充油異常 引起充油異常的原因很多，常見的有清潔度差、截流口尺寸超差、配合油路偏離、活塞行程異常和油腔容積異常。因此，這類故障必須對自動(dòng)變速器進(jìn)行拆解，檢查相關(guān)油路和零件尺寸。

4.自動(dòng)變速器多次下線，測試通過與不通過均存在 此類問題首先對多次下線數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析各擋位的流量、壓力是否存在壓線的情況，若不存在壓線，則可將電控故障作為下一步診斷和分析的方向。此時(shí)，需對自動(dòng)變速器的控制面板、控制線束及電磁閥進(jìn)行復(fù)測，以定位故障原因。

5.自動(dòng)變速器燒傷 自動(dòng)變速器燒傷分輕微燒傷和嚴(yán)重?zé)齻?，輕微的燒傷會(huì)體現(xiàn)在下線測試時(shí)，測試臺(tái)報(bào)一些故障；嚴(yán)重的燒傷體現(xiàn)為下線測試時(shí)，變速器冒煙。兩種燒傷均需要分析下線測試數(shù)據(jù)和下線數(shù)據(jù)采集曲線，從數(shù)據(jù)采集曲線中定位發(fā)生異常的起點(diǎn)，拆解自動(dòng)變速器進(jìn)行檢查。

6.測試臺(tái)誤報(bào) 有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)測試臺(tái)誤報(bào)的情況，此時(shí)需要重新下線測試故障箱，已排查是否是測試臺(tái)誤報(bào)。若非誤報(bào)，則根據(jù)故障進(jìn)行分類診斷。

4 維修

除外圍零件引起的自動(dòng)變速器故障，直接更換外圍零件外，其余均需要對自動(dòng)變速器進(jìn)行拆解檢查和維修。而自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓油路長且多變化，盲目拆解維修會(huì)增加維修成本，加長維修工時(shí)，降低維修效率，同時(shí)還造成人員的浪費(fèi)，因此，故障診斷分析的準(zhǔn)確性對自動(dòng)變速器維修起著至關(guān)重要的作用。

根據(jù)故障診斷分析，定位問題原因和故障點(diǎn)，有針對性的拆解維修自動(dòng)變速器，以潤滑流量低為例，其維修過程如下：

1.查看下線測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行診斷分析。以流量監(jiān)測點(diǎn)為起點(diǎn)，向上查看，油泵、油濾、主油壓及各離合器的工作狀態(tài)，尋找產(chǎn)生異常的起點(diǎn)位置，根據(jù)自動(dòng)變速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓原理和油路走向，推斷最有可能發(fā)生問題的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

2.拆解自動(dòng)變速器。根據(jù)診斷分析定位的異常點(diǎn)，結(jié)合自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和裝配順序，有針對性的的拆解自動(dòng)變速器，查看密封圈是否有漏裝、損壞，查看密封墊是否存在表面剝離、脫層，查看油路配合面是否錯(cuò)位、表面是否有接刀痕，查看油路是否存在縮松、泄漏點(diǎn)，閥是否存在異常開啟、卡滯等等。

3.處理問題零件。損壞的密封圈、密封墊需要更換，查看相配零件，分析密封圈損壞的原因；打磨有接刀痕的零件表面，打磨完成后重新清洗，并檢查零件表面平面度和粗糙度；錯(cuò)位配合面需要通過染色或尺寸測量進(jìn)行檢查，并更換零件；對存在縮松、泄漏的零件進(jìn)行灌油、內(nèi)窺鏡、放大鏡及X射線檢查，并更換零件。

4.重新裝配自動(dòng)變速器。經(jīng)診斷分析和檢查后的自動(dòng)變速箱需要補(bǔ)充零件重新裝配，新補(bǔ)充的零件先經(jīng)過清洗才能送自動(dòng)變速器裝配線進(jìn)行裝配；打磨、清洗引起密封圈損壞的零件；更換拆解下來的O型密封圈，避免出現(xiàn)二次泄漏。

5.水密實(shí)驗(yàn)。水密實(shí)驗(yàn)是檢查外泄漏的直觀方法，可以快速判斷裝配的正確性，及外露零件的密封性。

6.下線測試，驗(yàn)證維修是否有效。再次下線測試，對于下線測試不通過的變速箱至關(guān)重要，不僅能夠驗(yàn)證維修是否有效， 還能給工作人員提供有力的證據(jù)，指導(dǎo)下一次有效的故障維修。

5 結(jié)論

液力自動(dòng)變速器下線測試故障診斷分析和維修是一門理論與實(shí)際相結(jié)合的重要學(xué)科，更快速、更準(zhǔn)確的服務(wù)還需要更專業(yè)的理論知識做后盾，更需要投入大量的時(shí)間和精力去現(xiàn)場學(xué)習(xí)和操作。同時(shí)液力自動(dòng)變速器診斷分析和維修也是開發(fā)、生產(chǎn)自動(dòng)變速器不可或缺的環(huán)節(jié)，每一次有效的診斷分析和成功維修都能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)工程師積累豐富的診斷經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)公司毛坯鑄造、機(jī)加工、質(zhì)檢和裝配現(xiàn)場，增強(qiáng)工作人員重新認(rèn)識液力自動(dòng)變速器，支持客戶現(xiàn)場服務(wù)，也為后續(xù)設(shè)計(jì)更新起到一定的指導(dǎo)作用。