裝載機變速箱油溫高故障的排查研究

張溫舫

摘要：裝載機在正常工作的狀態(tài)下，經常會出現變速箱油溫異常升高故障。當油溫達到一定數值后，會導致附件出現損壞情況。本次研究當中主要分析裝載機變速箱油溫故障的原因，并提出解決對策，希望可以為裝載機運作效率的提升奠定基礎。

Abstract： Loaders in the normal working state， often appear abnormal increase of gearbox oil temperature fault. When the oil temperature reaches a certain value， the attachment will be damaged. In this study， the main analysis of loader gearbox oil temperature failure causes， and put forward solutions， hoping to lay a foundation for the improvement of loader operation efficiency.

關鍵詞：裝載機;變速箱;油溫升高;故障

Key words： loader;gearbox;oil temperature rises;the fault

中圖分類號：U415.51+4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0121-03

0? 引言

裝載機變速器液壓系統(tǒng)當中的油，溫度通常控制在30～50℃之間。在這個范圍內的油，黏度、耐磨性以及潤滑性都會達到一種最佳狀態(tài)，系統(tǒng)的傳遞效率也會達到最高水平。當油溫不斷升高，油液的黏度會呈現出持續(xù)降低情況，泄露油的問題發(fā)生率也會不斷增加，破壞不同潤滑部位的油膜，加重機件磨損程度，導致油溫升高的速度進一步加快。另外，當油溫過高，膨脹系數存在差異的材料之間形成的間隙必然也會隨之發(fā)生改變。如果間隙變得比較大，漏油的問題也會加重;若間隙變得更小，會導致不同元件出現卡死問題[1]。油溫升高，也會讓油液出現變質、氧化進程加快，導致尼龍、橡膠等密封件老化的時間提前，提前結束使用周期。

1? 裝載機變速箱主要構成和散熱依據

1.1 發(fā)展現狀

裝載機是一種在項目建設當中適用范圍十分廣泛的一種設備，在鐵路、公路、礦山、水電、港口等土石項目中比較常見。一般是用來完成煤炭、石灰、砂石、土壤等的鏟裝，也可以輕度產挖硬土和礦石等作用。裝載機在實際應用當中還可以結合不同的輔助工具，以實現不同的目標。我國的裝載機行業(yè)經歷了50多年時間的發(fā)展，已經取得了不錯的成效。尤其是在近10年以來，裝載機行業(yè)的發(fā)展速度明顯加快，與世界先進的裝載機發(fā)展水平相比，差異越來越小[2]。我國裝載機行業(yè)在持續(xù)發(fā)展的過程中也出現了不少問題。比如：該行業(yè)的進入門檻很低，嚴重的惡性競爭降低了企業(yè)的盈利水平;缺少先進的營銷理念;難以更大范圍拓展市場;生產的產品質量比較低，可靠性較差。另外，產品以及組織結構出現的老化問題，增加總成本，還有其他很多無法消化的因素，對裝載機行業(yè)的深入發(fā)展，整體品質提升都有很大的制約作用。

1.2 主要構成

變速箱當中主要是由壓力閥、液力變矩器以及變速泵等構成。液力變矩器是變速箱當中十分關鍵的構成部分，在實際運作中通過液體和葉片之間所產生的相互作用，實現動量矩的產生與變化，最終得到傳遞扭矩的目標。有些機型轉向泵當中安排了先導泵。工作液壓油路，有多路閥、工作泵以及翻斗油缸等;行走油路、行走泵、變速箱油底殼油、變速箱離合器;驅動有輪邊減速器、傳動軸;變速箱一體與分體兩種形式。

1.3 變速箱散熱原理

基本情況下，裝載機變速器液壓系統(tǒng)的油溫控制在30～50℃屬于最佳狀態(tài)，這個時候油液的粘度、潤滑性和耐磨性均能夠達到相應的標準，系統(tǒng)傳遞效率最高，但它在能量傳遞的過程中難免會出現一定的能量損失，導致系統(tǒng)油溫升高。隨著油溫越來越高，這個時候的油液粘度就會呈現出下降趨勢、泄漏不斷增加、各潤滑部位油膜被破壞，導致機件磨損情況愈加嚴重，致使油溫上升的速度越來越快。一旦油溫過高時，膨脹系數不同的材料構成的運動副之間的間隙將發(fā)生異常變化，若間隙變大則油液泄漏嚴重，若間隙變小則元件之間可能發(fā)生卡死現象;而且液壓油氧化加快、油液變質;高溫還能使橡膠、尼龍等密封件因早期老化而失效。裝載機變速箱在工作當中所產生的熱量，主要是借助傳統(tǒng)油散熱器以及箱體當中內的流動，達到自然散熱的目標。變速箱整個散熱過程可以分為兩條路徑，分別是：第一，變速箱內進行潤滑，經過變矩器和散熱器的處理;第二，先通過吸油濾網的作用，再經過變速泵、精濾器以及主壓力閥的多個環(huán)節(jié)的處理。

2? 引起變速箱油溫過高的原因分析

裝載機變速器工作油溫過高是一種常見的故障，出現這種故障時工作無力，甚至不能行走;工作油溫過高加速了油液的氧化，使之喪失了潤滑性能，導致密封件的損壞，造成經濟損失，甚至影響機器的正常運行。因此，工作油溫過高時應認真分析原因，及時清除故障。

2.1 系統(tǒng)進油壓力不足

變速箱走車泵工作過程中，來自變速箱底部的傳動油，一些流經變矩器和傳動油冷卻器，最后返回至油箱;另外一些傳動油流至變速器各擋位離合器軸，若此時系統(tǒng)進油壓力不足，就會出現變矩器油壓下降的情況，傳動油無法在短時間內冷卻，傳動油溫就會呈現出顯著升高趨勢。根據進一步研究可知，第一，作為變速箱內系統(tǒng)油壓中的重要控制部件，主壓力閥中閥芯的磨損、卡滯等均會導致系統(tǒng)主壓力出現波動的情況，流經變矩器油量比較少，變速箱主控壓力下降;第二，走車泵工作過程中，也許會因為齒輪掃鏜導致泵內部間隙明顯變大，油量出現內泄現象，導致變矩器供油量明顯下降;另外，各擋位離合器活塞因長時間磨損均會導致傳動油溫出現升高的現象。

2.2 散熱器散熱不良

傳動油大部分需要利用散熱器以此達到散熱的目標，如果傳動油散熱器出現堵塞情況時，就會致使散熱效果欠佳，散熱器散熱效果差，導致油溫過高。

2.3 傳動油位或使用標號不當

變矩器油如長時間油溫過高，容易造成變矩器、變速箱內的密封件早期老化，進而造成變矩器和變速箱出現關聯(lián)故障。所以變矩器油溫過高在裝載機上是一個不可忽視的嚴重問題。造成油溫過高的主要原因：

①傳動油油位、油質不達標;

②變速泵內漏嚴重、減壓閥壓力過低或檔位油缸

內漏;

③變速箱、變矩器內密封環(huán)損壞，渦輪組損壞，導致泄露或摩擦生熱等情況的發(fā)生;

④管路或散熱器堵塞，散熱效果差等。

第一步需要觀察變速壓力表指示（根據實際情況需要，可采用壓力表開展測量工作），若正常，可基本明確行走泵并無明顯異常。第二步需要拆下變矩器的進油閥和回油閥，然后檢查是否存在異常情況，若經過檢查并未發(fā)現異常情況，可開展清洗工作，裝機試車得知變矩器的油溫并無下降趨勢，則需要研究變矩器的油路是否因為堵塞情況，進而引起節(jié)流使油溫升高問題的發(fā)生，面對這一現象，就需要拆下變矩器系統(tǒng)的關鍵管路部分，然后進行檢查，拆下并做好檢查工作后，需要同時進行試車工作，確定其的流量情況，觀察有無異常情況，最后得知進入冷卻系統(tǒng)前的一根膠管過油量較小，深入檢查可知，膠管內部經過油的侵蝕，出現嚴重起皮的現象，導致管路內部發(fā)現堵塞的現象，導致變矩器回油壓力過高，使變矩器的回油從出口壓力閥溢流，大量油液無法冷卻，導致油溫急速增高，經更換符合標準的耐油膠管后，再次進行試車并未發(fā)現異常情況。一旦油溫非常高時，變速箱內部各部件運轉阻力就會越來越大，導致油溫不斷升高;傳動油位遠低于要求后，就會導致變速箱油循環(huán)速度非?？欤瑢е聜鲃佑驮谙涞琢鹘洉r間縮短，降低傳動油散熱效果;油溫過低，走車泵吸入空氣，就會降低系統(tǒng)油壓。油品黏度屬于非常關鍵的指標，無論黏度高或低，均會對系統(tǒng)運行的好壞產生重大影響。進一步來講，油品黏度過高，就會增加傳動油流動阻力，導致傳動油溫過高;油品黏度過低，就會導致系統(tǒng)潤滑效果差，使磨損情況越來越嚴重，導致傳動油溫過高。對此，就必須根據裝載機的規(guī)定選用傳動油，并及時更換，嚴禁不同牌號的油液混用，否則會因油液變質使油溫過高。

2.4 超負荷運行

一旦裝載機超出所承受范圍內作業(yè)，就會出現變速箱內產熱量大于散熱量情況，導致傳動油溫度明顯上升;一旦系統(tǒng)內部部件出現損壞情況時，就會加快摩擦的速度，提高傳動油溫?？傊b載機如長時間高負荷運行，產生的熱量快于其散熱速度，則工作油溫必然超限，溫度達到一定程度將對運動部件產生極大的損害，所以要嚴禁長時間超負荷作業(yè)，一旦環(huán)境溫度過高，則需要引起重視。

3? 裝載機變速箱油溫過高故障和應對方法

裝載機的變速器在工作當中所遇到的油溫過高問題，是一種十分常見的現像。此種故障出現后裝載機無法正常工作。油溫過高會讓油液的氧化速度持續(xù)加快，讓原本的潤滑性能喪失，損壞密封件，帶來更嚴重的經濟損失。所以在出現變速箱油溫過高問題后，必須要認真分析問題出現的原因，及時解決故障。

3.1 散熱器散熱效果較差

散熱器顧名思義就是一種散熱裝置，常見的結構有水冷和風冷。結構不同導致出現散熱效果差的原因和排查、應對措施都不同。

第一，風冷式。當散熱片的表面沉積了較多的污染物時，會出現散熱器通風不良情況。影響散熱問題的還有風力不足、風扇速度降低等，需要對污染物進行經常清除，得到更好的通風和散熱效果，也讓風扇的轉速保持在達標狀態(tài)。

第二，水冷式。此種類型的散熱器，想要得到更好地散熱效果，需要避免出現水垢沉積、節(jié)溫器以及水泵失效，發(fā)動機缺水等一系列的問題。因為這些問題的存在都會增加發(fā)動機的水溫。當傳動油流入到冷卻器之后，油傳給水的熱量也會隨之減少，導致工作油液無法得到有效冷卻，就要被吸回，重新參與到運作當中。在不斷反復的情況下便會增加工作系統(tǒng)當中油液的溫度。油管或者散熱器出現堵塞問題，也會影響到散熱性能，這是因為油與水沒有辦法同時到達散熱器當中[3]?？梢赃x擇用手來觸摸散熱器的出油管和進油管，如果這兩個管的溫度差異不大，說明散熱器當中的傳動油冷卻效果比較差，可能是散熱器水管堵塞后導致此種情況出現。也可以選擇使用儀表來對散熱器的油管油壓開展測量，若發(fā)現進油管的壓力處于正常狀態(tài)，而回油管的壓力產生異常，表明油未從中流過。也表明散熱器內部的油管出現堵塞，結合實際情況，對散熱器進行疏通。

3.2 系統(tǒng)進油壓力較低

調壓閥所需要的油，是行走液壓泵吸取齒輪箱底部油進行供給。工作油的路徑分為兩種，一種是進入到變矩器當中，在散熱器當中進行冷卻，最終再回到油底。另一種方式是油會進入到變速箱中，系統(tǒng)進入油的壓力便會產生不足情況，影響到變動器傳動油的壓力值，降低了冷卻器中的進油量。這樣，油液無法得到充分冷卻。油溫也會在極短的時間內升高，繼而誘發(fā)變速器溫度增加。系統(tǒng)進油量減少、壓力降低的具體情況有以下幾點：

第一，系統(tǒng)的壓力調整存在問題。在液力傳動系統(tǒng)當中，調壓閥是起到中樞作用的重要環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)工作油的壓力也起到一定的控制效果。若調壓閥的閥芯有磨損情況，會引起泄壓問題[4]。變矩器的壓力閥出現卡滯、失靈，調節(jié)效果也會減弱。這些問題的存在都會降低變矩器的壓力減少，輸油力度減弱。若調壓閥泄露問題比較輕，可以將系統(tǒng)壓力調高，有效解決出現的遺漏情況;若閥芯出現較嚴重的磨損，想要促進系統(tǒng)壓力的提升，需要直接更換調壓閥或者閥芯。系統(tǒng)壓力太低也會增加油溫，在調整系統(tǒng)壓力時，若調整力度過高，導致溢流閥的溢流受到影響，增加內泄露問題，促進系統(tǒng)內部溫度的不斷升高，把油壓調整到合理范圍內。

第二，行走液壓泵出現嚴重磨損情況。行走液壓泵在出現磨損之后，端蓋和齒輪之間的間隙不斷變化，導致出現嚴重泄露情況，繼而引起油量減少。系統(tǒng)壓力降低后，也會減少進入到變矩器當中的油量;若行走液壓泵油底的油位過低，進油管出現漏氣問題，會導致空氣進入到行走液壓泵中，影響到供油量。油壓可以按照壓力表的讀數判斷壓力情況。裝載機在空檔狀態(tài)時會產生擺度大和讀數變化大等問題。如果發(fā)現讀數比正常值更低，隨著發(fā)動機轉動速度的增加，讀數會增加，導致液壓泵失效。結合實際磨損情況來進行更換和修理。

第三，變速箱出現內漏情況。因為變速箱中各種密封件、活塞等出現過度磨損，導致泄露，由此降低液力系統(tǒng)的壓力，促進油溫升高和離合器打滑問題出現。結合壓力表得到的數值完成判斷，在正常掛擋情況下，油液進入到離合器當中壓力表數值降低，然后在空檔狀態(tài)下回到之前數值。若空檔狀態(tài)時的數值達到正常指標，掛擋后讀數降低無法回到正常水平，表明存在漏油情況。故障發(fā)生在所掛擋離合器活塞和變速操縱閥之間。

3.3 變速箱內部零件出現損壞情況

因為內部零部件在嚴重摩擦之后，會轉變成為熱能，導致變速器出現發(fā)熱問題。判斷變速箱內部零件損害導致的發(fā)熱問題方法有：

第一，將濾油器拆下來檢查，如果有鋼質微粒出現，表明變速箱當中的行走泵有損壞和磨損情況出現;若出現的是鋁質微粒，表明變速器有損壞情況出現;若出現的是銅色和黑色微粒，表明磨損的是離合器片。

第二，將油底磁鐵濾網拆下后開展檢查。如果發(fā)現鋼鐵碎末出現，表明傳動齒輪箱、變速箱當中的內部零件有損壞;若發(fā)現的是鋁質碎末，表明變矩器有損壞情況;若微粒為銅色或者黑色，說明離合器有磨損情況。

發(fā)現異常后，必須要及時開展檢查和處理，清洗干凈金屬粉末，然后再安裝。

3.4 長時間的高負荷運轉

裝載機如果運行的時間比較長且中間無間斷，產生的熱量會比起散熱速度更快，那么工作油溫的增加也會超過限度。溫度達到特定水平后，會損害運動部件[5]。為了避免此種問題產生，必須要禁止開展長時間的高負荷運作。當外部環(huán)境溫度比較高時，更應當注意。

3.5 傳動油應用存在問題

變速箱內部傳動油的牌號以及油量對于溫度所產生的影響都很大。

第一，當油位比較低時，參與到工作當中的油液循環(huán)的速度也會增加。在油底當中傳動油停留和自然散熱的時間都比較短，帶來很差的散熱效果，變速器也會出現發(fā)熱情況。甚至還會導致行駛液壓泵產生吸空問題，降低系統(tǒng)內的壓力。此種故障出現時會導致變速壓力表的讀數出現異常，擺動幅度比較大。發(fā)動機的轉速出現變化后，壓力表的讀數變動不大，表明行駛液壓泵當中有進油管漏氣、吸空情況。需要及時檢查足液力傳動油和油位，必須要及時檢查與處理。

第二，油位過高，會增加變速箱內部高速元件周圍油的數量和摩擦阻力。有更多油轉變成為熱能，參與到工作中的油液總量增加，循環(huán)速度減慢。熱量無法及時散放出來，在不斷積壓后會延長工作時間，加劇油溫升高問題。

第三，選擇黏度不合適的傳動油油液。油液黏度是評價油液質量的主要參數，會對整個系統(tǒng)工作效率產生直接影響。如果選擇的油液黏度過高，會增加流動損耗和油溫，降低傳遞效率。黏度過低，會增加泄漏量和系統(tǒng)容積率、油溫。隨著溫度增加，工作油的黏度和密度都會降低，弱化潤滑性能，增加泄露事件發(fā)生次數。必須禁止混合使用不同油液，及時更換。

4? 總結

在裝載機實際應用中，會有多種原因引起變速箱油溫升高。需要準確且及時找到故障發(fā)生的原因，對整個變速箱系統(tǒng)開展全面深入分析，再制定處理措施。

變速箱油溫過高引起的原因有很多，如何快速、準確找到故障原因，需要盡量從多個角度進行分析，這也可以為后期制定針對性的控制措施提供幫助。

參考文獻：

[1]黃瑞，隋大為.自動變速箱油溫度控制系統(tǒng)技術發(fā)展及趨勢研究[J].汽車科技，2019，7（001）：62-67，61.

[2]武磊.淺談自動變速箱油溫度控制系統(tǒng)技術發(fā)展及趨勢研究[J].數碼世界，2020（05）：64.

[3]高永康.裝載機變速箱油溫過高故障分析[J].黑龍江交通科技，2014，37（009）：151.

[4]耿雪霄，唐輝龍，顏毅.裝載機變速箱箱體消失模鑄造工藝設計[J].鑄造技術，2019，40（007）：722-724.

[5]向權力.重型機械變速箱油溫過高的原因分析及解決措施[J].汽車實用技術，2019，9（018）：157-159.