D11T 履帶推土機(jī)液壓與傳動系統(tǒng)故障分析及解決預(yù)防方法

張峻需

（國能準(zhǔn)能集團(tuán) 生產(chǎn)指揮中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017100）

D11T 履帶推土機(jī)是由美國卡特彼勒公司設(shè)計(jì)制造的，是黑岱溝露天煤礦主采的工程設(shè)備，主要承擔(dān)排棄土石、修筑坡道、開挖路塹、清除積雪、平整場地、拋擲爆破后吊斗產(chǎn)降段作業(yè)等任務(wù)，也可用來完成短距離內(nèi)松散物料的鏟運(yùn)和堆集作業(yè)。

黑岱溝露天礦共有14 臺D11T 履帶推土機(jī)，現(xiàn)使用時間超過7 年，由于設(shè)備逐漸老化，在加之作業(yè)環(huán)境惡劣，長時間重載作業(yè)，司機(jī)倒班作業(yè)操作習(xí)慣不同，檢修人員維護(hù)保養(yǎng)不到位等情況，發(fā)現(xiàn)近年來由液壓與傳動系統(tǒng)故障停機(jī)的頻率越來越高，嚴(yán)重降低了設(shè)備的出動率，制約了露天礦產(chǎn)量的完成。因此，需要對該類故障做系統(tǒng)性地分析研究，準(zhǔn)確判斷、定位故障點(diǎn)，及時處理故障，并通過預(yù)防來降低故障率，避免大型故障發(fā)生。

1 D11T 履帶推土機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理

1）機(jī)具控制系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)是由電液比例控制的低壓控制高壓的系統(tǒng)，由機(jī)具泵（雙聯(lián)定量齒輪泵）和1 個先導(dǎo)泵（定量柱塞泵）提供動力，機(jī)具泵供油到機(jī)具主控閥，先導(dǎo)泵供油經(jīng)減壓閥解壓后，供給先導(dǎo)電磁閥，不同動作的電磁閥接收到控制信號，將先導(dǎo)油供給主控閥閥芯推動閥芯移動，機(jī)具泵的主油路經(jīng)主控閥到達(dá)各油缸實(shí)現(xiàn)推土鏟、裂土器提升、下降、傾斜動作。

2）風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)工作原理。由風(fēng)扇泵（變量柱塞泵）供油到風(fēng)扇馬達(dá)，風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，為發(fā)動機(jī)及水箱降溫，后經(jīng)液壓油冷卻器流回油箱。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是根據(jù)發(fā)動機(jī)水溫控制的，發(fā)動機(jī)ECM 輸出信號給風(fēng)扇泵壓力控制電磁閥，通過增加或減少電流改變電磁閥閥芯開口大小，改變柱塞泵斜盤角度，進(jìn)而改變風(fēng)扇泵輸出油量達(dá)到改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的目的。

2 D11T 履帶推土機(jī)傳動系統(tǒng)工作原理

D11T 推土機(jī)通過發(fā)動機(jī)提供動力源，經(jīng)變扭器、主傳動軸、變速箱、傳遞和傘齒輪、轉(zhuǎn)向制動器最終到達(dá)終傳動，由終傳動驅(qū)動履帶機(jī)構(gòu)行走。

1）變扭器工作原理。D11T 履帶推土機(jī)變扭器是帶有輸出扭矩分配的單級變矩器，發(fā)動機(jī)的動力一部分由發(fā)動機(jī)太陽輪傳遞至變扭器行星輪在由行星輪架傳遞到輸出軸，另一部分由與發(fā)動機(jī)飛輪連接變扭器泵輪液壓油經(jīng)定輪流向渦輪，渦輪旋轉(zhuǎn)將動力傳遞到輸出軸，變扭器是保護(hù)傳動系統(tǒng)不受突然出現(xiàn)的扭矩沖擊和震動的影響，并為車輛提供更大的扭矩。

2）變速箱工作原理。主驅(qū)動軸輸出動力到變速箱輸入軸經(jīng)過變速箱離合器的不同擋位離合器的嚙合輸出到輸出軸，D11T 推土機(jī)的輸入軸與輸出軸在同側(cè)。變速箱是行星動力換擋變速箱，三速前進(jìn)、三速后退，采用離合器直徑大、高容量和油冷式離合器。

3）傳遞和傘齒輪工作原理。傳遞和傘齒輪是將變速箱輸出軸輸出的動力，通過傘齒輪連接轉(zhuǎn)動2個內(nèi)橋半軸輸送動力到轉(zhuǎn)向離合器和制動器。

4）轉(zhuǎn)向離合器和制動器工作原理。轉(zhuǎn)向離合器轉(zhuǎn)動機(jī)器，制動離合器停止機(jī)器，轉(zhuǎn)向離合器與制動離合器相互合作，駕駛?cè)藛T通過操縱手柄將信號傳輸?shù)絼恿鲃覧CM 電子控制器，由ECM 電子控制器輸出輸信號到達(dá)轉(zhuǎn)向制動離合器電液控制閥，控制主閥油液進(jìn)入轉(zhuǎn)向制動離合器油腔內(nèi)，油液進(jìn)入油腔后通過油壓控制轉(zhuǎn)向、制動器活塞進(jìn)而控制摩擦片嚙合分離，達(dá)到轉(zhuǎn)向與制動的目的。制動器在無油壓狀態(tài)時制動器中蝶形彈簧始終壓緊活塞使光片和摩擦片嚙合，使設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)[1]。

5）終傳動工作原理。轉(zhuǎn)向制動器傳輸動力到終傳動，由終傳動太陽輪雙極行星輪減速，采用雙級減速、行星終傳動齒輪使操作更平穩(wěn)、安靜，齒輪和行星齒輪架的尺寸可承受更高的負(fù)載，潤換采用飛濺潤滑。

6）機(jī)行走機(jī)構(gòu)原理。由履帶、履帶架、托帶輪、支重輪、導(dǎo)向輪組成，由終傳動傳出的動力傳到履帶，履帶驅(qū)動各輪架行走。

7）動力傳動液壓系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)由傳動泵（五聯(lián)齒輪泵）供油，轉(zhuǎn)向制動泵為轉(zhuǎn)向制動提供動力，經(jīng)濾芯、優(yōu)先閥、轉(zhuǎn)向制動電磁閥、到轉(zhuǎn)向制動器進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向制動器動作。變扭器泵為變扭器提供動力，經(jīng)濾芯、變扭器、油冷器流回油箱。潤滑泵為潤滑系統(tǒng)提供動力，經(jīng)潤滑岐塊到達(dá)各潤滑點(diǎn)最終流回油箱，變扭器油底、變速箱油底掃油泵，將油抽回傳動油箱。

3 液壓與傳動系統(tǒng)故障分析及解決措施

3.1 大鏟提鏟慢無提升無傾斜

1）故障原因：①機(jī)具泵或先導(dǎo)泵故障：泵內(nèi)損壞，泵內(nèi)部或出口密封損壞，使機(jī)具泵工作壓力不能達(dá)到（13 790±500）kPa、先導(dǎo)泵工作壓力不能達(dá)到（620±210）kPa；②主控閥故障：閥芯內(nèi)部卡死不能動作，或主控閥安全閥故障，系統(tǒng)壓力低；③先導(dǎo)電磁閥故障，提升或傾斜電磁閥接收信號后閥芯沒有動作；④機(jī)具液壓管路和接口泄漏；⑤液壓濾芯堵塞；⑥液壓系統(tǒng)ECM 故障，不能輸出所需指令。

2）解決方法：①機(jī)具泵、先導(dǎo)泵出口密封損壞卸壓，更換密封，其他故障更換泵總成；②調(diào)節(jié)主控閥比率控制閥，檢查更換主控閥安全閥，故障如果未解決，更換閥總成；③更換損壞的先導(dǎo)電磁閥；④處理漏油接口，更換破損管路；⑤更換液壓濾芯；⑥更換液壓系統(tǒng)ECM。

3.2 鏟刀自動卸壓

1）故障原因：①先導(dǎo)減壓岐塊上的死車電降下閥損壞，油缸里的高壓油直接流回油箱，造成刀鏟卸壓；②快降閥故障，使油缸的有桿腔和無桿腔連通，造成鏟刀卸壓；③油缸內(nèi)密封損壞使有桿腔與無桿腔連通，造成鏟刀卸壓。

2）解決方法：①更換死車電降下閥；②更換快降閥；③更換油缸。

3.3 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低

1）故障原因：①風(fēng)扇泵故障，泵內(nèi)損壞，泵內(nèi)部或出口密封損壞，使風(fēng)扇泵工作壓力不能達(dá)到（970±345）kPa；②風(fēng)扇泵控制閥損壞，或彈簧不復(fù)位，閥芯一直處于下位工作，使得液壓油流入無桿腔推動活塞右移使斜盤角度減小泵輸出流量減少；③風(fēng)扇馬達(dá)內(nèi)卸，造成風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低。

2）解決方法：①更換風(fēng)扇泵出口密封，其他故障更換泵總成；②更換風(fēng)扇泵控制閥彈簧，如故障未解決更換風(fēng)扇泵控制閥；③更換風(fēng)扇馬達(dá)。

3.4 車輛沒有動力或動力不足

1）故障原因：①發(fā)動機(jī)輸出功率不足，轉(zhuǎn)速不能達(dá)到（1 980±80）r/min；②傳動泵故障，泵齒輪損壞，泵內(nèi)部或出口密封損壞卸壓，造成傳動泵工作壓力不能達(dá)到（3 300±140）kPa；③變扭器故障，內(nèi)部卸壓或泵輪、轉(zhuǎn)輪、軸承損壞或磨損過大，導(dǎo)致內(nèi)部卸壓或運(yùn)轉(zhuǎn)異常，或因出口安全閥壓力設(shè)定值低，壓力彈簧受損；④變速箱故障，變速箱內(nèi)部卸壓嚴(yán)重或內(nèi)部大面積的行星齒輪損壞工作異響，造成變速箱不能輸出足夠的動力；⑤優(yōu)先閥、變速箱控制閥故障，優(yōu)先閥和變速箱控制比率發(fā)壓力設(shè)置不正確或彈簧故障，造成壓力油供給不能滿足控制所需的壓力；⑥傳動液壓管路和接口泄漏；⑦濾芯堵塞；⑧傳動ECM 故障，不能輸出所需指令。

2）解決方法：①檢查發(fā)動機(jī)油料供應(yīng)，各缸體運(yùn)行等情況，必要時更換發(fā)動機(jī)；②泵出口密封不嚴(yán)卸壓，更換密封，其他故障更換傳動泵；③更換變扭器、調(diào)節(jié)出口安全閥壓力值、更換安全閥；④更換變速箱；⑤調(diào)節(jié)優(yōu)先閥及變速箱比率控制閥，故障如果未解決，更換閥總成。⑥處理漏油接口，更換破損管路；⑦更換傳動濾芯；⑧更換傳動ECM。

3.5 車輛沒有部分擋位-不能加減擋-掛擋延遲

1）故障原因：①變速箱先導(dǎo)電磁閥故障，部分擋位的先導(dǎo)電磁閥損壞；②變速箱控制閥故障，變速箱控制閥閥芯卡死或行程不夠，不能完全打開，造成壓力不夠，摩擦片與光片不能壓緊而打滑；③部分擋位的摩擦片與光片長時間嚙合過熱燒結(jié)不能分離或摩擦片磨損過限不能壓緊光片打滑；④部分擋位的行星輪系故障[2]；⑤傳動系統(tǒng)進(jìn)入空氣；⑥傳動ECM 故障，不能輸出所需指令。

2）解決方法：①更換不能動作的先導(dǎo)電磁閥；②調(diào)節(jié)變速箱主控閥比率控制閥，更換變速箱主控閥；③更換變速箱；④更換傳動ECM。

3.6 車輛制動不能釋放及車輛自動轉(zhuǎn)向

1）故障原因：①轉(zhuǎn)向制動先導(dǎo)電磁閥故障；②轉(zhuǎn)向制動控制閥閥芯卡死或行程不夠，不能完全打開；③轉(zhuǎn)向制動器摩擦片光片磨損過限或嚙合不釋放；④轉(zhuǎn)向制動器內(nèi)部部件損壞，如制動器蝶形彈簧、離合器活塞等；⑤轉(zhuǎn)向制動泵故障；⑥終傳動內(nèi)部部件損壞；⑦履帶鏈松。

2）解決方法：①更換不能動作的先導(dǎo)電磁閥；②更換轉(zhuǎn)向制動閥；③更換轉(zhuǎn)向制動器；④更換轉(zhuǎn)向制動泵；⑤更換故障的終傳動；⑥張緊松動的履帶鏈。

3.7 液壓與傳動系統(tǒng)油溫高

1）故障原因：①油溫傳感器故障；②油過少或過多或加注了不符合標(biāo)號的油液；③變扭器油泵、潤滑泵損壞，導(dǎo)致傳動油循環(huán)不好；④油冷器堵塞，導(dǎo)致油循環(huán)不暢通；⑤系統(tǒng)濾芯堵塞；⑥傳動系統(tǒng)中存在長時間不能釋放的摩擦片與光片；⑦傳動系統(tǒng)中其他部件損壞，如軸承、齒輪等；⑧系統(tǒng)工作壓力高，系統(tǒng)內(nèi)安全閥壓力設(shè)置偏高或安全閥損壞。

2）解決方法：①更壞損壞的溫度傳感器；②將油液恢復(fù)到油尺規(guī)定刻度范圍內(nèi)，并加注符合黏度要求的油液；③更換損壞的油泵；④更換傳動油冷卻器；⑤更換堵塞的濾芯；⑥更換磨損過限及嚙合在一起的摩擦片、光片；⑦更換傳動系統(tǒng)中損壞的其他部件；⑧調(diào)整安全閥壓力值，更換損壞的安全閥。

3.8 液壓傳動系統(tǒng)震動噪聲過大

1）故障原因：①系統(tǒng)中各元件固定不牢，包括油泵、閥、管路等；②油泵安裝不平衡、泵軸對中不良；③油箱液位過低、吸油不充分，或泵接口、吸油管道漏氣，空氣混入液壓系統(tǒng)，空氣溶解在油液中，低壓時空氣逸出產(chǎn)生氣泡，形成空穴現(xiàn)象，高壓時氣泡受到急劇壓縮，引起高頻震動[3]。

2）解決方法：緊固各個元件、元件與元件所連接的螺栓，并保證各元件安裝平穩(wěn)，特別是安裝泵體時保證同軸度。

4 液壓與傳動系統(tǒng)故障的預(yù)防

1）加強(qiáng)日常點(diǎn)檢。①經(jīng)常清理，保持清潔[4]；②經(jīng)常觀察油標(biāo)尺，確保油液保持正常液位；③檢查油泵、變扭器、控制閥等部件有無過熱、噪聲等異常情況，發(fā)現(xiàn)異常及時更換；④檢查行走機(jī)構(gòu)各潤滑點(diǎn)的潤滑狀況，履帶架張緊機(jī)構(gòu)是否正常，保證履帶鏈保持正常張緊度；⑤檢查樞軸油封是否完好，行走機(jī)構(gòu)減震緩沖膠墩磨損情況，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換；⑥認(rèn)真仔細(xì)檢查管路泄漏、管接頭和管夾的松緊，并及時處理[5]；⑦檢查行走機(jī)構(gòu)支重輪、托帶路、導(dǎo)向輪軸承部位是否漏油、磨損過限、損壞發(fā)現(xiàn)問題及時更換。

2）加強(qiáng)保養(yǎng)。①保養(yǎng)時使用符合標(biāo)準(zhǔn)的液壓油、傳動油；②油箱內(nèi)的舊油放干凈后，方可加入新油；③加注新油和更換濾芯時保證周圍環(huán)境清潔，將零部件上沾染的污泥雜質(zhì)等及時清除[6]，防止外界雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)；④縮短保養(yǎng)周期，鑒于多數(shù)D11T 使用時間已超過8 年，工作負(fù)荷大，作業(yè)環(huán)境惡劣，系統(tǒng)中各部件磨損加劇，液壓系統(tǒng)保養(yǎng)周期由2 000 h縮短到1 800 h、傳動系統(tǒng)保養(yǎng)周期由1 000 h，縮短到900 h，可以保證油的清潔，通過各舊油及濾芯濾出的雜質(zhì)情況判斷系統(tǒng)各部件磨損情況[7]，合理制定檢修計(jì)劃。

3）加強(qiáng)設(shè)備的計(jì)劃性檢修。①定期對油液做油脂化驗(yàn)，通過化驗(yàn)指標(biāo)了解系統(tǒng)各部件磨損情況，為制定計(jì)劃性檢修提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，預(yù)防突發(fā)故障，提高設(shè)備出動率；②對各傳動部件進(jìn)行計(jì)劃檢修，對變速箱、變扭器、轉(zhuǎn)向制動器、終傳動等關(guān)鍵部件定期下機(jī)維護(hù)，對各部件中的軸承、活塞、齒輪、摩擦片、光片、彈簧、密封等零件進(jìn)行測量，對間隙過大和磨損過限的零件進(jìn)行更換，更換時嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)裝配；③保證各部件總成周轉(zhuǎn)件的完好數(shù)，確保計(jì)劃性檢修時有足夠的周轉(zhuǎn)件用于更換。

4）合理改造設(shè)備管路。由于設(shè)備運(yùn)行時震動較大，油管與機(jī)體和管卡的摩擦，時常造成管壁磨破漏油，尤其對設(shè)備單根走向長度大的油管更為突出，針對上述情形，對變扭器至油冷器之間、風(fēng)扇泵至風(fēng)扇馬達(dá)之間的橡膠軟管進(jìn)行改造，將原來6 m 長的軟管改造為：2 根1 m 長的軟管和1 根4 m 長的鐵管，這樣鐵管與機(jī)體固定不容易磨損，軟管長度變短震動幅度降低，也不易磨漏，更換也更加方便。

5）加強(qiáng)設(shè)備操作管理。①單臺設(shè)備固定人員操作；②按照標(biāo)準(zhǔn)流程操作設(shè)備，嚴(yán)禁暴力操作；③嚴(yán)禁帶病作業(yè)，發(fā)現(xiàn)異常及時停機(jī)檢查，并通知檢修人員，避免故障擴(kuò)大。

6）加強(qiáng)作業(yè)管理。①做好作業(yè)現(xiàn)場的灑水作業(yè)，降低環(huán)境污染，減少設(shè)備檢修、保養(yǎng)時由于環(huán)境原因污染傳動系統(tǒng)；②平整作業(yè)場地，使推土機(jī)作業(yè)更加平穩(wěn)，減少行走機(jī)構(gòu)起伏，保護(hù)傳動系統(tǒng)；③針對作業(yè)難度大，長時間重負(fù)載作業(yè)，可安排設(shè)備輪流作業(yè)。

7）智能化診斷。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，故障診斷和預(yù)防也對新科技進(jìn)行應(yīng)用，智能技術(shù)就是其中一種。應(yīng)用智能技術(shù)是設(shè)備故障診斷必然的發(fā)展趨勢，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展道路上產(chǎn)物。智能技術(shù)的核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬人類思維，從而讓故障診斷系統(tǒng)更“人性化”的收集故障信息，當(dāng)獲取故障信息之后可通過顯示器等反饋并給出相應(yīng)的處理意見。智能系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)未來主要的發(fā)展方向，將其應(yīng)用到液壓機(jī)診斷中不僅可以節(jié)省很多人工成本，更讓診斷效率得到了明顯提升[8]。

5 結(jié)語

通過對D11T 履帶推土機(jī)液壓、傳動系統(tǒng)研究，可以更加系統(tǒng)的了解設(shè)備的工作原理，分析判斷故障原因提出故障解決方法，并針對系統(tǒng)故障提出預(yù)防措施。通過預(yù)防措施的實(shí)踐，現(xiàn)黑岱溝露天礦D11T 液壓與傳動系統(tǒng)故障率大幅降低，突發(fā)性故障顯著減少，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，降低了勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備出動率，為礦內(nèi)完成各項(xiàng)工作任務(wù)提供了保障。