工程機(jī)械變速箱高溫故障分析與解決方法

劉曉春

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026015）

1 問題

露天煤礦使用的工程機(jī)械設(shè)備由于工況惡劣，變速箱常常會(huì)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，特別是夏季外界環(huán)境氣溫升高，工程機(jī)械設(shè)備的變速箱會(huì)大面積出現(xiàn)不同程度的水溫高現(xiàn)象。水溫高會(huì)導(dǎo)致潤滑油溫度升高、黏度降低，容易向外滲油，整機(jī)溫度升高，不能形成較好的油膜，影響變速箱輸出功率。變速箱高溫后常導(dǎo)致各擋位壓力低，設(shè)備換擋困難等故障的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。針對變速箱油溫高現(xiàn)象，很多維修人員給出過解決方法[1-3]，但針對這一具體故障，沒有給出系統(tǒng)性分析。本文就這一問題，給出系統(tǒng)性的全面分析并提出相應(yīng)的解決方案。

2 分析

工程機(jī)械變速箱油溫高一般有兩方面原因，一是由外部系統(tǒng)高溫引起；二是由變速箱內(nèi)部引起，本文就這兩種情況逐一分析。

2.1 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

工程機(jī)械設(shè)備冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理都基本相似，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等動(dòng)力設(shè)備的油溫都是通過冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫。以一種履帶式推土機(jī)為例，說明外部系統(tǒng)引起設(shè)備變速箱油溫高故障現(xiàn)象。圖1是C27發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，該型發(fā)動(dòng)機(jī)使用空氣中冷器為進(jìn)氣系統(tǒng)降溫散熱，散熱器為12芯的標(biāo)準(zhǔn)雙通型芯。液壓風(fēng)扇通過發(fā)動(dòng)機(jī)電子模塊控制，安裝在散熱器外側(cè)，此設(shè)計(jì)可有效避免散熱器被氣流吸出的異物損壞。水箱內(nèi)的冷卻液由水泵導(dǎo)出，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油油冷器和變速箱油冷器導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部到節(jié)溫器，C27發(fā)動(dòng)機(jī)使用雙節(jié)溫器，開啟溫度為81～84℃，全開溫度為92℃，根據(jù)檢測到的實(shí)時(shí)溫度，低溫冷卻液通過旁通道返回至水泵或流入散熱器，高溫冷卻液則先由散熱器進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)散熱。通過散熱器的冷卻液，一路經(jīng)過液壓油油冷器后返回至水泵，從水泵出來后有一小部分冷卻液流向渦輪增壓器，為渦輪增壓器降溫，然后流向副水箱，從副水箱流向水泵。

圖1 C27發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)

2.1.1 外部系統(tǒng)引起變速箱高溫

（1）水箱散熱不良或堵塞。C27發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇系統(tǒng)采用的是吸出式散熱方式，這種方式降低了外部的雜物、泥土等進(jìn)入散熱器，但也會(huì)有部分雜物進(jìn)入散熱器片影響散熱效果。另外，水箱外部堵塞、倒片或內(nèi)部結(jié)垢等因素也會(huì)影響散熱效果，導(dǎo)致冷卻液熱量無法正常散出，水溫會(huì)慢慢升高，引起變速箱溫度升高直至高溫報(bào)警。

（2）節(jié)溫器故障。根據(jù)冷卻液溫度，節(jié)溫器自動(dòng)開啟不同角度，調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，進(jìn)而影響冷卻液的循環(huán)范圍，以調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的散熱能力，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的溫度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。該機(jī)型的節(jié)溫器為蠟式節(jié)溫器，當(dāng)冷卻溫度低于開啟溫度時(shí)，節(jié)溫器感溫體內(nèi)的石蠟為固態(tài)，節(jié)溫器閥無動(dòng)作，發(fā)動(dòng)機(jī)與散熱器之間的通道關(guān)閉，冷卻液經(jīng)水泵返回發(fā)動(dòng)機(jī)，該狀態(tài)為小循環(huán)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，石蠟融化逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，體積增大，使橡膠管收縮，在橡膠管收縮的同時(shí)推動(dòng)閥桿，閥桿推動(dòng)閥門開啟。此時(shí)冷卻液經(jīng)由散熱器和節(jié)溫器閥，再經(jīng)水泵流回發(fā)動(dòng)機(jī)，該狀態(tài)為大循環(huán)冷卻。若節(jié)溫器發(fā)生磨損或卡滯，會(huì)導(dǎo)致冷卻液無法大循環(huán)散熱，導(dǎo)致高溫。

（3）水泵故障。水泵常見故障現(xiàn)象有漏水、軸承松動(dòng)和泵水量不足等。泵殼裂紋或密封滲漏都可以通過外部檢查發(fā)現(xiàn)，一般更換泵殼或軸承密封即可處理好。最難發(fā)現(xiàn)的是軸承松動(dòng)，造成葉片與軸之間間隙變大或部件損壞，冷卻液無動(dòng)力源無法循環(huán)，變速箱產(chǎn)生高溫。

（4）冷卻液流通不暢或者流量不足引起高溫。機(jī)油油冷器或變速箱油冷器損壞，機(jī)油或變速箱油液進(jìn)入冷卻液中，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)流通不暢產(chǎn)生高溫（情況嚴(yán)重會(huì)憋爆冷卻水管），或者缺防凍液流量小導(dǎo)致散熱慢，引起變速箱高溫。

（5）風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不夠。風(fēng)扇比例電磁閥故障，因無法正常接收反饋信號(hào)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速低后引起高溫；風(fēng)扇液壓泵閥存在內(nèi)泄（磨損、卡滯），風(fēng)扇壓力偏低導(dǎo)致轉(zhuǎn)速低引起高溫；ECM（Engine Control Module，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊）檢測發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、防凍液溫度傳感器數(shù)值不準(zhǔn)確，ECM輸出電流與電磁閥接收電流信號(hào)不匹配，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速無法達(dá)到預(yù)定值，導(dǎo)致水溫增高，引起變速箱高溫。

（6）水箱內(nèi)竄入高壓氣體。發(fā)動(dòng)機(jī)做功過程中產(chǎn)生的高壓氣體，因泄漏進(jìn)入水路產(chǎn)生高溫，并且會(huì)造成冷卻液液位增高而從溢流口流出導(dǎo)致冷卻液變少，造成高溫。

（7）噴油器霧化燃燒不完全或進(jìn)氣量不足，導(dǎo)致空燃比偏離，使油氣混合氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出，在排氣管中燃燒，高溫傳遞致發(fā)動(dòng)機(jī)及各部連接附件，導(dǎo)致水溫升高，進(jìn)而造成變速箱高溫。

2.1.2 內(nèi)部系統(tǒng)引起變速箱高溫

（1）油液影響。變速箱油液不足，加大部件之間的摩擦力，冷卻效率低導(dǎo)致高溫；而油液過量會(huì)導(dǎo)致阻力增加，降低傳動(dòng)效率，也會(huì)產(chǎn)生高溫。油液太臟會(huì)降低潤滑效率，同時(shí)油液內(nèi)雜質(zhì)會(huì)與變速箱齒輪、離合器片等部件摩擦生熱，產(chǎn)熱過快的同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致部件的磨損加劇。油液變質(zhì)失去潤滑效果，無法在部件間形成油膜，磨損加劇同時(shí)生熱速度加快。

（2）變速箱各擋位壓力低。各擋位離合器電磁閥不能將閥芯移動(dòng)到需求位置或閥芯密封內(nèi)泄，導(dǎo)致壓力偏低或壓力延遲，使鋼片與摩擦片之間無法瞬間結(jié)合，摩擦生熱引起高溫?；钊p、活塞密封損壞或系統(tǒng)安全閥失效導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)泄，活塞無法提供預(yù)定的壓力值，無法壓緊離合器片，摩擦生熱。

（3）變速箱泵故障。泵損壞無動(dòng)力源，或者泵內(nèi)部件輕微損壞發(fā)生內(nèi)泄，導(dǎo)致變速箱高溫。

（4）變速箱溫度傳感器故障。無法正確顯示溫度，誤報(bào)高溫。

（5）變速箱油冷器堵塞。內(nèi)部堵塞，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量無法正常散出，導(dǎo)致高溫

（6）變速箱油冷器旁通閥故障。旁通閥無法正常關(guān)閉，油液一路走油冷器、另一路走旁通閥，無法將變速箱產(chǎn)生的熱量帶走，降低散熱效果，導(dǎo)致變速箱高溫（該旁通閥的作用：低溫時(shí)打開使油液不經(jīng)油冷器冷卻而迅速升高變速箱溫度，高溫時(shí)關(guān)閉使油液經(jīng)油冷器提高散熱效果）

（7）變扭器鎖止離合器泄壓。變扭器由減速增扭狀態(tài)進(jìn)入耦合器狀態(tài)直至剛性連接狀態(tài)的過程中，鎖止離合器電磁閥閥芯密封損壞或者活塞損壞導(dǎo)致泄壓，使摩擦片與鋼片無法快速結(jié)合，變扭器和變速箱共用油液，摩擦生熱導(dǎo)致高溫。

（8）操作原因。在駕駛過程中，低擋高速、長時(shí)間爬坡、高負(fù)載作業(yè)和往復(fù)式作業(yè)（前推+制動(dòng)+倒車+制動(dòng)+前推）等行為均會(huì)加劇高溫。

3 防范措施

（1）注意日常檢查細(xì)節(jié)，特別是水箱堵塞、動(dòng)力不足等直觀現(xiàn)象，避免高溫情況發(fā)生。

（2）改變觀念，設(shè)備保養(yǎng)時(shí)將保養(yǎng)項(xiàng)目細(xì)化，不但要進(jìn)行日常項(xiàng)目的保養(yǎng)，還要對各系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)檢查，其中包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、變速箱壓力、變扭器鎖止壓力等各部位的壓力、溫度、流量等，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

（3）嚴(yán)把大修質(zhì)量和維修工藝關(guān)，相關(guān)油冷器、水泵等部件該換必?fù)Q，減少使用密封膠，不能因縮減費(fèi)用而留下隱患。

（4）建立良好的溝通渠道，針對設(shè)備使用與設(shè)備維修雙方發(fā)現(xiàn)的問題要及時(shí)交換意見，盡可能減少不當(dāng)操作對設(shè)備的影響。