推土機(jī)離合器壓力低故障分析與處理

（山推工程機(jī)械股份有限公司工程機(jī)械研究院，山東 濟(jì)寧 272073）

1 故障現(xiàn)象

某臺(tái)大馬力推土機(jī)SD90-5 在驗(yàn)證40h后，出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、1 擋行走時(shí)，底盤液壓系統(tǒng)主壓力和1 擋離合器壓力低的故障。稍微加大發(fā)動(dòng)機(jī)油門后，系統(tǒng)主壓力及1 擋離合器壓力可升高到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其它擋位離合器壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)任何轉(zhuǎn)速下都正常。具體壓力測(cè)試結(jié)果如表1 所示。

表1 壓力測(cè)試結(jié)果

2 底盤液壓系統(tǒng)原理介紹

SD90-5 底盤液壓系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖如圖1 所示，泵輸出油的同時(shí)供給變矩器閥、變速閥和轉(zhuǎn)向制動(dòng)閥。變矩器閥內(nèi)有調(diào)壓閥（即溢流閥），調(diào)壓閥決定了變速閥和轉(zhuǎn)向制動(dòng)閥的最高壓力，泵多數(shù)的油一直經(jīng)調(diào)壓閥溢流，然后供給變矩器。變速閥控制變速箱內(nèi)的方向離合器（前進(jìn)F、后退R）和擋位離合器（1 擋、2 擋、3 擋）的結(jié)合、分離，從而控制推土機(jī)的行駛方向和速度。轉(zhuǎn)向制動(dòng)閥控制轉(zhuǎn)向制動(dòng)總成內(nèi)的轉(zhuǎn)向離合器（左轉(zhuǎn)向LC、右轉(zhuǎn)向RC）和制動(dòng)離合器（左制動(dòng)LB、右制動(dòng)RB）的分離、結(jié)合，從而控制推土機(jī)的左右轉(zhuǎn)向。

圖1 底盤液壓系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖

液壓油推動(dòng)各離合器內(nèi)的活塞來(lái)是實(shí)現(xiàn)離合器的結(jié)合或分離，如圖2 所示。活塞外圈和內(nèi)圈各有1 個(gè)密封環(huán)，以便使活塞形成密封腔，其中1 擋離合器還有另外2 個(gè)旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，而且旋轉(zhuǎn)密封環(huán)一直存在少量的泄漏。如果密封環(huán)磨損或損壞，就會(huì)導(dǎo)致此離合器內(nèi)的壓力油異常泄漏，導(dǎo)致離合器壓力低。

圖2 1擋離合器密封結(jié)構(gòu)

3 故障處理過(guò)程

通過(guò)分析底盤液壓系統(tǒng)原理，結(jié)合以往故障處理經(jīng)驗(yàn)，確定可能的故障原因，并根據(jù)由簡(jiǎn)單到困難的處理順序進(jìn)行了以下測(cè)試和檢查。

3.1 測(cè)量泵的效率

測(cè)量泵的流量，以確認(rèn)是否是泵的效率降低、流量不足導(dǎo)致系統(tǒng)主壓力低。在泵出口的管路中串入流量計(jì)，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下泵的流量及效率，測(cè)量結(jié)果如表2 所示。

表2 泵的效率測(cè)試結(jié)果

由于泵的安裝位置高于底盤底部的油箱1m左右，泵的效率低于在實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)，且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越快，泵吸油口的負(fù)壓越高，泵的效率會(huì)越低。以前的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，此泵的效率正常。

3.2 測(cè)試變矩器閥

將變矩器閥拆下，裝到試驗(yàn)臺(tái)對(duì)其中的調(diào)壓閥進(jìn)行流量—壓力曲線測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖3。從測(cè)試結(jié)果可以看出，曲線開(kāi)始階段有一段斜坡，調(diào)壓閥流量大于36.2L/min 時(shí)，壓力才能上升到24bar 以上。

圖3 調(diào)壓閥流量—壓力測(cè)試

調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)剖面如圖4 所示，閥芯的閥口棱邊處存在4 個(gè)倒角，且在閥芯未移動(dòng)時(shí)就有一定的通流面積，相當(dāng)于一固定節(jié)流孔。在流量較小時(shí)，液壓油從倒角處通過(guò)，流量越大倒角處的壓力損失越大，壓力損失達(dá)到一定程度時(shí)，閥芯才開(kāi)始移動(dòng)，這時(shí)壓力才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這就是測(cè)試曲線中開(kāi)始階段有斜坡的原因。根據(jù)調(diào)壓閥的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，測(cè)試結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求。

圖4 調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)剖面圖

3.3 測(cè)試傳動(dòng)總成泄漏量及其拆解檢查

將傳動(dòng)總成拆出，并裝到試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試泄漏量，在泵出口及變矩器出口加入流量計(jì)，兩流量差值即為變速閥、轉(zhuǎn)向制動(dòng)閥、變矩器閥和變矩器的總泄漏量。對(duì)比此次測(cè)試的泄漏量和前期裝車前測(cè)試的泄漏量，泄漏量增大了11L/min，可以確認(rèn)傳動(dòng)總成內(nèi)存在異常泄漏。

將傳動(dòng)總成拆解，檢查所有擋位離合器的密封件，其中1 擋離合器的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的外圈磨損嚴(yán)重，失去密封效果，如圖5 所示。

圖5 磨損的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)

檢查與此旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合的件，配合面的粗糙度要求為0.8，如圖6 所示，經(jīng)檢測(cè)實(shí)際為6.4。因此基本確認(rèn)了故障原因，與1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合件的粗糙度不合格導(dǎo)致了1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的異常磨損，加大了1 擋離合器的泄漏量。

圖6 與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合件

3.4 更換不合格件并重新測(cè)試

將1 擋離合器的粗糙度不合格的件更換為合格件并更換新的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，最后將傳動(dòng)總成恢復(fù)。重新測(cè)試傳動(dòng)總成的泄漏量，其泄漏量減小為正常范圍，而且在與發(fā)動(dòng)機(jī)怠速相同的轉(zhuǎn)速下，系統(tǒng)主壓力、1 擋離合器壓力都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4 故障分析及結(jié)論

從以上處理過(guò)程可以看出，故障的直接原因?yàn)椋? 擋離合器內(nèi)與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合的件粗糙度差，導(dǎo)致了1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的磨損，其泄漏量增加了11L/min。

1 擋離合器泄漏量的增加，導(dǎo)致了經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥的流量減少。結(jié)合故障時(shí)的測(cè)壓結(jié)果和變矩器調(diào)壓閥的測(cè)試結(jié)果，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速度時(shí)，系統(tǒng)壓力為22bar，此壓力已經(jīng)進(jìn)入變矩器流量-壓力曲線的斜坡段（圖3）。因?yàn)榇饲€段的斜率很大，經(jīng)過(guò)變矩器調(diào)壓閥的流量由22bar 時(shí)的32.8L/min 增加到36.2L/min 時(shí)，調(diào)壓閥壓力即可上升到24bar，這也是稍微加大發(fā)動(dòng)機(jī)油門，系統(tǒng)壓力即可上升到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的原因。

由于1 擋離合器有11L/min 的泄漏，泵輸出的壓力油到1 擋離合器需要經(jīng)過(guò)管路、變速閥、離合器內(nèi)部油道，存在一定的壓力損失，1擋離合器壓力會(huì)比系統(tǒng)壓力22bar 低，最終只有19bar。

1 擋離合器中的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)對(duì)其配合件的加工精度要求很高，是容易出現(xiàn)泄漏的問(wèn)題點(diǎn)。而且一旦出現(xiàn)泄漏，維修非常麻煩，需要將設(shè)備大拆，拆出傳動(dòng)總成后再將其拆解、檢查、維修。因此，裝機(jī)時(shí)一定要保證1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封相關(guān)件的質(zhì)量。

5 改進(jìn)措施

通過(guò)以上測(cè)試及分析可以看出，底盤液壓系統(tǒng)內(nèi)的泄漏增加11L/min，即可導(dǎo)致變矩器調(diào)壓閥的壓力降低到標(biāo)準(zhǔn)范圍以下。隨著設(shè)備使用時(shí)間的增長(zhǎng)，泵的效率會(huì)不可避免地慢慢降低，系統(tǒng)內(nèi)液壓元件的泄漏也會(huì)不可避免地慢慢增加，這也會(huì)導(dǎo)致底盤液壓系統(tǒng)壓力降低。因此，為了提高系統(tǒng)的可靠性，提出了以下2 點(diǎn)改進(jìn)措施。

1）減小變矩器調(diào)壓閥的初始開(kāi)口面積 可以通過(guò)改變閥芯的倒角形狀實(shí)現(xiàn)，本次是將閥芯左側(cè)蓋板的內(nèi)側(cè)面銑低0.5mm，使閥芯左移，減小了初始開(kāi)口面積。

2）適當(dāng)增大泵的排量 由于改動(dòng)較大，本文暫不考慮實(shí)施。