液力耦合器高溫故障分析與排除

李廣良

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司礦冶分公司，陜西 渭南 714000）

液力耦合器高溫故障分析與排除

李廣良

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司礦冶分公司，陜西 渭南 714000）

本文結合液力耦合器的結構和工作原理對其高溫故障現(xiàn)象及成因進行分析，從過油量、出口油壓，油液雜質，配合間隙等幾個方面介紹了診斷及處理方法。結合故障成因給出了預防高溫故障的措施。

液力耦合器；過熱；黏度等級；容積率；裝配間隙

我國輪式裝載機上應用的液力機械變速箱——裝配雙導輪綜合式液力耦合器，具有高效區(qū)寬廣、變矩過渡至藕合工況平穩(wěn)的特點。但這種變速箱在使用中，易出現(xiàn)高溫過熱、工作無力、內部元件損壞等故障。本文總結多年的使用及檢修經(jīng)驗，以雙導輪式液力耦合器液力機械變速箱為例，介紹液力機械變速箱的工作原理，分析變速箱工作過程中高溫故障的原因和診斷維修方法。

一、液力機械變速箱雙導輪綜合式耦合器的工作原理

該液力耦合器主要由泵輪、渦輪、第一導輪、第二導輪及導輪座等組成。

工作過程中，經(jīng)濾網(wǎng)、液壓油濾清器過濾被齒輪油泵吸入、加壓的液壓油通過主限壓閥后一路經(jīng)導輪座的進油道進入泵輪，另一路流向變速箱操縱閥。發(fā)動機的動力通過相嚙合的齒輪傳給泵輪，泵輪的旋轉將進入其內部的液壓油壓入渦輪，高速液流沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉，將動力由渦輪軸輸出至變速部分。從渦輪出來的液壓油，一部分通過液力耦合器出口經(jīng)油冷卻器后進入離合器潤滑軸承、齒輪及冷卻離合器摩擦片后流回變速箱殼底；另一部分經(jīng)第一、第二導輪傳回給泵輪。液壓油一面在循環(huán)圓內旋轉，一面隨泵輪和渦輪旋轉，從而形成圓周螺旋運動。當渦輪的液體沖向導輪葉片時，導輪不轉，導輪給予液體一定的反作用力矩。這個力矩和泵輪給予液體的力矩合在一起，全部傳給渦輪，從而使渦輪起到了增大扭矩的作用，即變矩。當渦輪轉速繼續(xù)增高，渦輪傳給導輪的液流方向發(fā)生變化至沖擊導輪背面時，第一、二導輪在超越離合器的作用下，先后開始旋轉，變矩工況變成藕合工況，此時耦合器傳動效率達到最高。由于油液在運動中沖擊、磨擦會損耗能量，故耦合器的傳動效率是較低的，國內外目前最好的耦合器其最高的效率只有88%。

二、液力耦合器高溫過熱故障的主要原因

分析變速箱工作系統(tǒng)及耦合器的結構和工作原理可知，液壓油是傳遞動能的關鍵工作介質。液力耦合器高溫過熱除了油路堵塞，液壓油冷卻器故障造成散熱效果差等原因以外，過油量不足、工作油壓較低使工作介質流失，導致動能傳遞效率大大減低，燃料化學能轉化成液壓油的高溫熱能是耦合器高溫的主要原因之一。另一主要原因則是耦合器裝配間隙不正確導致的。

圖1　導輪座

三、液力變速箱系統(tǒng)高溫故障的排除

1.基礎檢查

（1）檢查變速系統(tǒng)液壓油量。油量過多，運動機件的運動阻力增大，導致油溫高；油量不足，即運動機件潤滑不足，系統(tǒng)循環(huán)散熱量不足，導致油溫升高。液壓油量應保持在標準范圍內。（2）散熱器漏油或堵塞將造成系統(tǒng)油量缺少，回油不暢冷卻作用差而引起高溫。檢查耦合器出口、油散熱器出口的油壓、出油量，對比可知。

2.過油量不足，工作油壓較低造成高溫故障的排除

檢查耦合器出口的油壓、出油量。出口油壓低，出油量小時，檢查變速箱操縱閥進油管路油壓、出油量。

（1）若油壓低，出油量小，則：①變速箱齒輪泵供油不足，由于油泵傳動齒輪損壞，泵軸與齒輪連接松曠或油泵間隙過大，內泄嚴重等原因造成；②油泵的集濾器、液壓油濾芯被雜質堵塞，油泵進油不暢或不進油。應檢修油泵，清洗或更換濾芯。

（2）油壓、出油量正常，則耦合式裝配。軸承的滾珠與軸承架磨損嚴重，當軸承內架兩端面接觸后，間隙依然過大（如圖2所示）。經(jīng)分析、試驗，我們對軸承兩內架端面進行了車削加工，減小軸承間隙，車削量為：0.2mm～0.5mm（如圖3所示）。裝配后，泵輪的擺動間隙減小到許可范圍內。使用證實效果良好，可延長軸承1/3使用壽命。器泄漏。密封點橡膠圈老化，密封不嚴是耦合器泄漏的常見原因。有時是泵輪、泵輪殼有裂紋導致泄露。內泄嚴重時耦合器內油壓過低，造成高溫。檢查泵輪、泵輪殼時，輕敲殼體，仔細聽有無破損音，并仔細檢查輪、殼里外表面有無裂紋、破損痕跡，若有，應立即更換。

3.耦合器裝配間隙不正確導致高溫故障的排除

如果前述檢查的油壓、出油量都正常而高溫時，可判斷為耦合器裝配間隙不正確而導致高溫。

渦輪與泵輪間的裝配間隙以兩輪邊沿軸向距離為依據(jù)，應為2mm～3mm。用手轉動泵輪時，應轉動靈活，無摩擦聲。如裝配間隙大于3mm，耦合器內泄增加，液壓油從間隙中流出量加大，參與圓周螺旋運動傳遞動能的油量減少，使傳動效率降低，油溫升高。如裝配間隙不足2mm，則泵輪與渦輪間會發(fā)生機械磨察。

我們在大修液力耦合器時曾遇到這樣的情況：在更換了液力耦合器的導輪座后，泵輪與渦輪兩者的間隙僅為1mm，轉動時出現(xiàn)機械摩擦，渦輪的外卡簧卡不上。檢查后發(fā)現(xiàn)，導輪座上安裝泵輪的軸頸短了2mm。我們在車床上將該軸頸的定位面車去了2mm（保證了軸頸的長度）后，問題得到了解決（如圖1所示）。非泵輪或渦輪的問題時不能以車削泵輪或渦輪輪沿厚度的方法來調整此間隙，否則會影響機械的動力性。

在裝配中常出現(xiàn)壓緊螺母緊固到最大限位時，泵輪軸向擺動間隙仍然大，泵輪旋轉時擺動劇烈。該泵輪使用的是平推式壓力軸承，軸承內架為兩半對開

圖2　

圖3　

變速箱液壓油里常出現(xiàn)不同雜質，性質和數(shù)量代表著機械元件磨損和損壞的部位及程度，結合變速箱結構可進行故障推斷。

若油液中含銅末或銅粒，則變速箱中離合器從動片磨損嚴重或損壞，嚴重時離合器片燒蝕變形，導致無檔、不能脫檔（即停不住車）。若含有鐵粒，則離合器殼體、離合器主動片或耦合器軸承損壞，斷裂。耦合器高速旋轉會在其中心處形成一定的真空效應，使液壓油產生氣蝕現(xiàn)象。過油量不足、工作油壓低會加劇這種現(xiàn)象，使鋁合金材質的耦合器元件受損。若液壓油中含金屬鋁末或鋁粒，泵輪、渦輪殼上小坑分布較多時，則耦合器原件磨損或損壞，耦合器內因為壓力過低而產生嚴重的氣蝕現(xiàn)象。

4.防止裝載機液力-機械變速系統(tǒng)油溫過高的措施

裝載機液力機械變速系統(tǒng)油溫高將帶來諸多不良影響。從故障分析及使用維護要求來看，應注意以下幾點：

①正確選用油液牌號，一般選用HL或HM黏度等級為32#的液壓油。定期檢測油液品質，發(fā)現(xiàn)油液變質或有異常雜質時，及時更換、停車檢修。

②保持冷卻器散熱片的清潔和風扇皮帶合適的張緊度，確保其具有良好的冷卻效果。

③及時清洗更換油液濾清器，防止濾清器堵塞。

④隨時監(jiān)控液壓泵的工作情況，確保其工作正常。

⑤隨時監(jiān)聽耦合器、變速箱的聲音，發(fā)現(xiàn)異常響聲，及時停車檢查。

避免液力機械變速系統(tǒng)長時間在低效區(qū)工作；盡量避免過載性操作；盡量避免在溫度過高或氣流循環(huán)不暢的環(huán)境作業(yè)。

結語

綜上所述，在使用過程中，只要嚴格按照操作、維護、保養(yǎng)規(guī)程對液力機械變速系統(tǒng)進行操作、維護、保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，就能夠有效地控制裝載機液力機械變速系統(tǒng)的高溫現(xiàn)象。

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