支架搬運車變速箱-變矩器常見故障及分析

高灃

（中國煤炭科工集團 太原研究院，山西 太原 030006）

0 引言

隨著煤礦開采技術的發展，百萬噸綜采工作面煤礦相繼出現，一些大型煤炭企業甚至推出了千萬噸綜采面，其搬家倒面的過程中大多使用支架搬運車。

支架搬運車按承載結構形式可分鏟叉式和“U”形框架式。從目前搬家公司的使用情況來看，鏟叉式支架搬運車主要用于液壓支架、變壓器等設備的短距離移動和綜采工作面支架的調整擺放。“U”形框架式支架搬運車用于支架的長距離運輸。其中，鏟叉式支架搬運車以山特維克的ED系列和山西天地煤機裝備有限公司的WC25EJ為代表，均以防爆柴油機為動力源。

1 基本結構及工作原理

鏟叉式支架搬運車采用了液力機械傳動系統[1]。液力機械傳動用來在發動機與驅動橋之間傳遞和增大發動機轉矩。主要由液力變矩器、動力換擋變速箱、傳動軸、萬向傳動裝置及驅動橋等組成。如圖1所示。

1.1 液力變矩器的基本結構及工作原理

液力變矩器主要有泵輪、渦輪和導輪等組成。安裝在發動機和變速器之間，以液力傳動油為工作介質，起傳遞轉矩、變矩、變速及離合的作用。渦流方向是由泵輪到渦輪再到導輪，最后回到泵輪，從而不斷循環。

圖1 液力傳動系統Fig.1 Hydraulic drive system

1.2 動力換擋離合器工作原理

一般地，齒輪通過離合器傳遞和切斷來自傳動軸的動力。這就是說，在離合器分離時，與離合器相連的齒輪處于空轉狀態。當離合器開始供油，活塞被推動右移，壓縮摩擦片，使得傳動軸與離合器結合。這時，與離合器相連的齒輪與傳動軸一起旋轉，將動力輸出。當停止供油后，活塞在回位彈簧的作用下左移，傳動軸與離合器分離，動力傳動終止。

1.3 變速箱基本結構及工作原理

動力換擋變速箱由液壓泵、換擋齒輪和換擋執行部件等組成。動力換擋變速箱中，機械傳動部分一般采用齒輪傳動，主要有定軸式和行星式兩種型式。采用電磁閥控制換擋壓力油的流向，利用液壓動力使離合器的摩擦結合元件接合和分離來進行換擋[2]。本文以DANA動力換擋變速箱32000型為例分析其液壓系統，見圖2。

當發動機運轉時，變速油泵將變速箱油底殼中的油經過濾網抽出，然后流經調壓閥和濾清器。調壓閥為變速箱控制閥提供所需壓力，以使方向和速度離合器接合。變速箱部分潤滑油為其提供壓力，其余大量的潤滑油經變矩器油路流經油冷卻器，最后流回變速箱，對其進行潤滑。調壓閥閥芯與閥體緊配合，該閥芯被彈簧頂著，使閥處于關閉位置。當達到一定壓力時，閥芯克服彈簧壓力，露出閥體上的油孔。這種設計使系統維持在適當的壓力。

換檔控制閥總成包括一個閥體和多個軸式電控電磁閥。當發動機運轉、方向控制桿位于空檔時，從調壓閥流出的油流在控制閥處受阻，此時變速箱處于空檔。選擇前進檔和倒檔則會使油液處于壓力下，流至前進檔離合器或倒檔離合器。當任一方向的離合器受壓力作用后，另一方向的離合器就會泄壓，油液經過控制油路回流。檔位選擇器的作用過程與之相同。

圖2 32000型動力換擋變速箱液壓系統圖Fig.2 The flow chart of the hydraulic system of 32000 type power shift transmission

2 故障檢測與分析

當排除變速箱故障時，應當牢記變速箱只是動力傳動系中的一個核心部件。變速箱能否正常工作還取決于該系統中其它部件的工作狀態及是否正常運行。因此，在診斷變速箱上可疑的故障時，有必要將變速箱液壓油、油泵、液力變矩器、變速箱總成、油冷卻器、濾清器、連接管路及控制部分，包括發動機，作為一個整體系統同時考慮。例如：車輛無力的故障，可能是傳動系統的故障，也可能是液壓系統的故障，還可能是發動機的故障。變速箱故障的排除，是實踐性很強的事情，應注意觀察故障現象，通過對變速箱的工作原理及根據自己的實際經驗，有可能鑒別和糾正系統中發生的故障。一般地，動力換檔變速箱（帶液力變矩器）的故障類型可歸納為三大類：機械故障、液壓系統故障和電氣故障。

2.1 機械故障

機械類故障可分為：異響、振動、滲漏、離合器燒蝕、離合器打滑、干涉/磨損等。

除了機械和電氣部件必須全部處于正常狀態和運行正常之外，液壓油路的正常運行也是非常重要的，液力傳動油是變速箱的“血液”。必須有足夠量的液力傳動油以適當的壓力輸送到系統中，以確保變矩器的運行、變速箱離合器的接合和保持以及冷卻和潤滑工作部件。液力傳動油的溫度和粘度不滿足系統的要求，也會使變速箱－變矩器出現故障。所以，在檢查故障時，應先予以確認。

多數情況下，機械故障只是表現，其的背后有液壓故障和電氣故障。如離合器燒蝕的故障，可能就因為油壓問題引起的；離合器打滑的故障也可能因為控制故障的原因引起過度磨損造成的，如電路短路等造成的離合器通同時結合等。所以，遇到機械類故障要綜合分析。

對于變速箱－變矩器來說，液壓故障不應該是主要故障。因為液力傳動系統的壓力較常見的工程機械液壓系統來說要低得多。但液壓回路的正常運行非常重要，變速箱油是變速箱的“血液”。必須有足夠量的液壓油以適當的壓力輸送到系統中，以確保變矩器的運行、離合器的接合和保持及冷卻和潤滑工作部件。

2.2 液壓系統故障

液壓系統故障有：系統溫度過高、系統壓力過高、系統壓力過低、液壓滲漏（包括內漏，離合器油缸等）、液壓閥故障等。

2.3 電氣故障

電氣故障——電控系統元件的檢測。檢測電控系統線束導線及各接插件是否有短路、斷路、搭鐵和接觸不良等問題，以及各電控元件是否損壞或失效等。這里主要介紹通用的電控元件損壞可能引發的故障和檢查方法。首先目測傳感器有無損傷變形等，然后用萬用表測量傳感器線圈電阻是否正常。

（1）轉速傳感器檢測。轉速傳感器損壞可能使自動變速器只能以一個檔位行駛，不能升檔，嚴重時出現頻繁跳檔。

（2）換檔電磁閥檢測。換檔電磁閥有故障會造成不能換檔。檢測線圈是否短路、斷路或接觸不良。

（3）油溫傳感器檢測。出于保護變速箱的目的，如果變速箱油溫超過規定溫度（一般為120℃），要求控制系統對過高的溫度做出反應（停機或報警/然后停機……回空檔）。

（4）控制開關檢測。變速箱的控制一般有自動或手動二種，自動狀態下，有程序設定，操作者不需操作，但手動狀態下操作的開關有可能損壞。一般用萬用表測量兩端子的通、斷情況。檔位開關一般有多組觸點，應分別測量。

（5）對油壓的控制，DANA沒有嚴格的要求，但TE變速箱油壓過低會自動停機——回空檔，這對液壓離合器也是個保護。

3 保養與維修

液力傳動及變速箱-變矩器油，由全合成基礎油加入多種添加劑調制而成，具有優異的熱氧化安定性、清潔性、抗磨、抗腐、抗乳化等性能。

變速箱的清潔對于維修十分重要，在進行任何修理之前，必須對變速箱的外部進行徹底清潔，以防止灰塵或雜質進入變速箱內部。

正常的換油周期和濾清器的更換周期針對的是一般的工作環境和工作強度。工作溫度極低或極高、持續工作在高溫狀態下或工作環境灰塵較多都將導致老化加快、污染加重，在這些情況下，必須對換油間隔做相應調整。

每天檢查油面高度，檢查時使發動機在500-600r/min運行，且油溫為82.2℃～93.3℃油面應維持在滿刻度。

正常換油周每500小時更換機油濾清器濾芯。每1000小時在65.6℃～93.3℃范圍內排凈舊油并重新加入新油。

新變速箱、修理或重新裝配的變速箱，在工作50～100小時后，更換液力傳動油濾清器濾芯。

（1）排凈變速箱油，拆下機油盤粗濾網。徹底清潔濾網并換上新的密封墊。

（2）排凈機油濾清器，拆下濾芯并將其廢棄。清潔濾清器殼，并換上新的濾芯。

（3）將變速箱加上新油至油面低限。

（4）將發動機在500～600rpm運行，使變矩器和管路充油。

（5）發動機在500～600rpm運行時再次檢查油面高度，再向變速箱加上新油至油面低限。當油在熱態（82.2℃～93.3℃）時再次進行油面檢查，加上新油至油面高限。

4 結束語

DANA動力換擋變速箱-變矩器是一種結構相對復雜的傳動裝置，了解其液壓操作系統是保證設備正常工作必不可少的部分。在日常的使用過程中，應當保證精心操作，及時檢查、分析和排除各種故障隱患，注意嚴格遵守操作規程和事項，才能保證變速箱使用安全和工作壽命。