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的專用設備，具有機動靈活、穩定性好、作業效率高等優點。目前，正面吊是港口和集裝箱中轉站的主要作業設備，一些自動化集裝箱碼頭也優先配置正面吊。作為正面吊重要的工作機構之一，變速箱出現故障將導致設備無法正常作業。美國德納公司生產的型號為15.5TE27418-50的變速箱通過APC200控制器實現自動換擋控制、自動變速和連續變扭，其因具有換擋時動力不中斷、路況適應性好、操作方便和安全舒適、動載荷小、使用壽命長等優點而被廣泛選用。

1 正面吊變速箱控制原理

正面吊整車采用控制器局域網總線技術實現控制系統間的通信功能，通過APC200控制器實現變速箱的控制功能（見圖1）。APC200控制器內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傳動油，經過做功形成油壓輸送至液壓控制單元；液壓控制單元將調整好的油壓輸送至其他系統或液壓元件，使終端元件在油壓的作用下產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，而發動機一直處于正常運轉狀態，駕駛室控制顯示屏未顯示變速箱故障代碼，其他工作機構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、油脂變色或出現鐵粉等現象。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雜，按照先電路再油路、從簡單到復雜、由外部到內部的基本思路，逐步排查故障原因。

3.1 駐車制動開關

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。當駐車制動器內的壓力達到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，內部液壓油壓力消失，駐車制動開關關閉，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。經檢查，駐車制動開關工作正常，排除駐車制動開關故障。

3.2 變速箱控制線束及接頭

正面吊露天作業環境惡劣，加之長時間受發動機高溫部件的烘烤，線路容易發生短路或斷路，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，未發現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為手柄內的觸點接觸不良。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擋位觸點容易發生灼燒或氧化等故障。利用萬用表測量手柄連接插頭針腳，檢查手柄內部有無斷路或短路。經檢測，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對變速箱油路的控制，進而實現對擋位的控制。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，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生的磁吸力來切換閥芯內部的油道位置，閥芯會因線圈的通斷電往復切換油道位置，變速箱工作過程中產生的細小顆粒會通過閥芯濾網進入閥芯或直接堵住濾網，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，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，反復通斷電，檢查閥芯吸合和復位動作是否正常；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轉矩輸出。如果控制閥油壓不足或離合器泄漏，活塞無法實現正常吸合，內部摩擦片與鋼片無法產生相對摩擦，變速箱也將無法正常工作。行車泵輸出2.2MPa壓力并直接傳輸到空擋擋位線圈和減壓器；減壓器將壓力減小到1MPa后提供給電磁控制調節閥、空擋電磁閥、1/3擋電磁閥和2/4擋電磁閥；當激活使用時，電磁控制調節閥提供輸出曲線為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。電磁控制調節閥與壓力加強器之間設有儲能器，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，調節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，調節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，測試結果顯示變速箱壓力正常。

3.6 變速箱轉速

經檢查，故障點鎖定在變速箱內部，表現為變速箱輸入或輸出故障。基于正面吊其他機構動作正常，排除發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動機速度和變速箱溫度感應器、渦輪轉速感應器、鼓轉速感應器，最終鎖定故障點位于變矩器內。拆解變速箱，發現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。

4 正面吊變速箱大修預警

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警表現如下：（1）變速箱運行或換擋出現異響；（2）保養換油時發現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類似故障。若變速箱在使用時間超過1萬h后出現以上故障，則表明變速箱需要大修。