集裝箱正面吊變速箱非常見故障診斷

劉成明

集裝箱正面吊（以下簡稱“正面吊”）作為集裝箱堆碼和水平運輸?shù)膶Ｓ迷O(shè)備，具有機動靈活、穩(wěn)定性好、作業(yè)效率高等優(yōu)點。目前，正面吊是港口和集裝箱中轉(zhuǎn)站的主要作業(yè)設(shè)備，一些自動化集裝箱碼頭也優(yōu)先配置正面吊。作為正面吊重要的工作機構(gòu)之一，變速箱出現(xiàn)故障將導致設(shè)備無法正常作業(yè)。美國德納公司生產(chǎn)的型號為15.5TE27418-50的變速箱通過APC200控制器實現(xiàn)自動換擋控制、自動變速和連續(xù)變扭，其因具有換擋時動力不中斷、路況適應(yīng)性好、操作方便和安全舒適、動載荷小、使用壽命長等優(yōu)點而被廣泛選用。

1 正面吊變速箱控制原理

正面吊整車采用控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)實現(xiàn)控制系統(tǒng)間的通信功能，通過APC200控制器實現(xiàn)變速箱的控制功能（見圖1）。APC200控制器內(nèi)的微處理器接收擋位選擇器位置、油門踏板、速度傳感器等輸入信號后，將其轉(zhuǎn)換成輸出信號傳送到控制閥；行車泵通過濾清器抽取油底殼內(nèi)傳動油，經(jīng)過做功形成油壓輸送至液壓控制單元；液壓控制單元將調(diào)整好的油壓輸送至其他系統(tǒng)或液壓元件，使終端元件在油壓的作用下產(chǎn)生摩擦扭矩并以速度形式輸出。

2 正面吊變速箱非常見故障描述

正面吊在工作過程中突然停機，對前后車動作指令無反應(yīng)，而發(fā)動機一直處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，駕駛室控制顯示屏未顯示變速箱故障代碼，其他工作機構(gòu)界面也未顯示故障代碼。維修人員熄火后重新啟動正面吊，故障依然存在。正面吊變速箱故障大多伴有顯示報警故障代碼、變速箱異響、行車無力且換擋困難、變速箱漏油、油脂變色或出現(xiàn)鐵粉等現(xiàn)象。上述前無征兆、后無報警的變速箱故障較為少見。

3 正面吊變速箱非常見故障原因排查

正面吊變速箱故障原因復(fù)雜，按照先電路再油路、從簡單到復(fù)雜、由外部到內(nèi)部的基本思路，逐步排查故障原因。

3.1 駐車制動開關(guān)

安裝在駐車制動器上的壓力傳感器與變速箱的擋位控制繼電器串聯(lián)。當駐車制動器內(nèi)的壓力達到3MPa以上時，駐車制動壓力傳感器導通，駐車制動開關(guān)打開，駐車制動器處于釋放位置，允許變速箱切入擋位；當駐車制動器合上時，內(nèi)部液壓油壓力消失，駐車制動開關(guān)關(guān)閉，駐車制動壓力傳感器斷開，切斷控制器變速箱擋位繼電器的接地端，變速箱無法切入擋位。經(jīng)檢查，駐車制動開關(guān)工作正常，排除駐車制動開關(guān)故障。

3.2 變速箱控制線束及接頭

正面吊露天作業(yè)環(huán)境惡劣，加之長時間受發(fā)動機高溫部件的烘烤，線路容易發(fā)生短路或斷路，接頭易因老化或進水而接觸不良。測試APC200控制器并梳理線路，未發(fā)現(xiàn)線路斷路或短路的情況。

3.3 擋位手柄

擋位手柄故障主要表現(xiàn)為手柄內(nèi)的觸點接觸不良。正面吊每吊裝1個集裝箱至少進行1次前進擋或倒擋換擋操作，前進擋和倒擋的頻繁使用導致?lián)跷挥|點容易發(fā)生灼燒或氧化等故障。利用萬用表測量手柄連接插頭針腳，檢查手柄內(nèi)部有無斷路或短路。經(jīng)檢測，擋位手柄工作正常。

3.4 擋位電磁閥

APC200控制器通過控制變速箱擋位電磁閥的通斷電實現(xiàn)對變速箱油路的控制，進而實現(xiàn)對擋位的控制。如圖2所示，變速箱共有7個擋位電磁閥，分別控制前進擋、倒擋、1/3擋、2/4擋、1/3選擇擋、2/4選擇擋和總閥，其中任何一個電磁閥出現(xiàn)故障均會導致變速箱不能正常工作。

在實際使用過程中：電磁閥線圈長時間處于通電狀態(tài)，加之機械自身振動較大，長期高溫導致線圈損壞的概率也較大；電磁閥線圈通電時，電磁閥閥芯依靠電磁閥線圈通電產(chǎn)生的磁吸力來切換閥芯內(nèi)部的油道位置，閥芯會因線圈的通斷電往復(fù)切換油道位置，變速箱工作過程中產(chǎn)生的細小顆粒會通過閥芯濾網(wǎng)進入閥芯或直接堵住濾網(wǎng)，從而可能導致閥芯卡死。變速箱擋位電磁閥通斷情況見表1，電磁閥線圈斷路或閥芯卡死均會導致變速箱出現(xiàn)擋位故障。利用萬用表測量電磁閥線圈電阻，阻值在4～5Ω范圍內(nèi)，表明電磁閥線圈工作正常。拆下電磁閥，接入電壓為12V或24V的直流電，反復(fù)通斷電，檢查閥芯吸合和復(fù)位動作是否正常；如果閥芯動作遲緩或行程過短，則表示電磁閥損壞。經(jīng)檢查，電磁閥工作正常，排除電磁閥故障。

3.5 變速箱壓力

變速箱通過擋位離合器的吸合實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出。如果控制閥油壓不足或離合器泄漏，活塞無法實現(xiàn)正常吸合，內(nèi)部摩擦片與鋼片無法產(chǎn)生相對摩擦，變速箱也將無法正常工作。行車泵輸出2.2MPa壓力并直接傳輸?shù)娇論鯎跷痪€圈和減壓器；減壓器將壓力減小到1MPa后提供給電磁控制調(diào)節(jié)閥、空擋電磁閥、1/3擋電磁閥和2/4擋電磁閥；當激活使用時，電磁控制調(diào)節(jié)閥提供輸出曲線為0.1～0.6MPa的壓力，壓力加強器將壓力曲線放大到0.1～2.0MPa并提供給方向及擋位離合器。電磁控制調(diào)節(jié)閥與壓力加強器之間設(shè)有儲能器，以吸收并減小液壓震動。當選擇前進擋時，空擋電磁閥和前進擋電磁閥開始工作，調(diào)節(jié)后的壓力通過前進壓力加強器提供給前進離合器；當選擇倒擋時，空擋電磁閥和倒擋電磁閥開始工作，調(diào)節(jié)后的壓力通過倒車壓力加強器提供給倒車離合器。變速箱壓力測試點分布見圖3，測試結(jié)果顯示變速箱壓力正常。

3.6 變速箱轉(zhuǎn)速

經(jīng)檢查，故障點鎖定在變速箱內(nèi)部，表現(xiàn)為變速箱輸入或輸出故障。基于正面吊其他機構(gòu)動作正常，排除發(fā)動機與變速箱之間的連接故障。為確保故障判斷準確無誤，通過計算機維修軟件檢測發(fā)動機速度和變速箱溫度感應(yīng)器、渦輪轉(zhuǎn)速感應(yīng)器、鼓轉(zhuǎn)速感應(yīng)器，最終鎖定故障點位于變矩器內(nèi)。拆解變速箱，發(fā)現(xiàn)變矩器渦輪軸承損壞嚴重（見圖4），遂對損壞的渦輪軸承進行修復(fù)。

4 正面吊變速箱大修預(yù)警

正面吊變速箱的維修費用較高，因此，把握好變速箱大修時間不僅有助于阻止元件損壞擴大化，而且有利于控制維修成本，降低維修費用。正面吊變速箱大修故障預(yù)警表現(xiàn)如下：（1）變速箱運行或換擋出現(xiàn)異響；（2）保養(yǎng)換油時發(fā)現(xiàn)油品渾濁變色并伴有焦糊等刺鼻臭味；（3）變速箱磁性放油螺塞吸附大量鐵屑；（4）換擋沖擊較大，變速箱校準后此現(xiàn)象依然存在；（5）變速箱報離合器打滑故障并伴有行車無力，熄火后故障消失，使用一段時間后再次出現(xiàn)類似故障。若變速箱在使用時間超過1萬h后出現(xiàn)以上故障，則表明變速箱需要大修。