TL180推土機液力變矩器常見故障分析

龔健 曹立航 王琴

摘要：液力變矩器是通過液體傳遞能量的機構，主要由三個具有一定彎曲角度的葉片工作輪構成（即泵輪、渦輪、導輪）。液力變矩器故障主要有單向離合器損壞、葉片損壞、液力傳動油泄露和變質導致的機械故障。因此，在利用其結構特點時，靈活分析、排除故障。本文在介紹液力變矩器的結構、工作基本原理的基礎上對4種常見故障表象、故障分析原因和排查管理方法進行了系統闡述，并提出了“五定、一禁”的使用維護方法。

Abstract： The hydraulic torque converter is a mechanism that transmits energy through liquid. It is mainly composed of three blade working wheels with a certain bending Angle （namely pump wheel， turbine and regulating wheel）. Hydraulic torque converter faults mainly include unilateral clutch damage， blade damage， hydraulic transmission oil leakage and deterioration caused by mechanical failure. Therefore， in the use of its structural characteristics， flexible analysis， troubleshooting. Based on the introduction of the structure and working principle of the hydraulic torque converter， this paper systematically expounds four kinds of common fault representations， fault analysis reasons and troubleshooting management methods， and puts forward the use and maintenance method of "five fixed and one prohibited".

關鍵詞：液力變矩器;故障;單向離合器;泵體葉片;液力傳動油

Key words： hydraulic torque converter;fault;one-way clutch;pump blade;hydraulic transmission oil

中圖分類號：TD422.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0166-02

0 ?引言

TL180推土機是一款輪胎式推土機。本實用機型具有傳動速度快、牽引力大、機動性好、工作效率高的優點。TL180推土機采用單級三相綜合式液力變矩器。這種液力變矩器通過泵輪、渦輪和導向輪葉片間液體的流動來傳遞能量。該種液體傳遞并非剛性連接，因此具有自動適應外界載荷變化的能力可以有效緩解負載劇烈變化對傳動機構的沖擊，同時實現無極調速并且簡化了設備操作，提高了設備的使用壽命。

1 ?液力變矩器的結構、工作原理

TL180推土機液力變矩器采用的雙導輪、單渦輪結構的單級三相變矩器。液力變矩器主要由泵輪、渦輪、導輪和單向離合器組成。泵輪、渦輪和導輪是具有固定彎曲角度的葉片工作輪;單向離合器實現導輪的單向鎖定或分離。

泵輪殼體通過彈性連接盤與發動機相連，接受發動機傳遞過來的動力，將機械能轉化為液體動能。渦輪通過輸出軸將泵中的液體動能轉化為機械能，實現能量傳遞。

2 ?液力變矩器常見故障

液力變矩器常見故障有單向離合器滾柱損壞、單向離合器外圈內側磨損處溝槽、泵輪及渦輪葉面損壞、輸出軸端油封老化等。而這些常見故障的發生主要是兩大方面原因造成：①整機工況切換頻繁導致單向離合器受力集中磨損嚴重;其次安裝位置在泵體內部較為隱蔽，日常保養、檢修不易。②泵體內、外循環液力油液沒有定期檢查，循環油液變質或缺少導致泵體部件使用壽命縮短。

2.1 單向離合器滾柱損壞

①故障現象。

TL180推土機行駛過程中、低速檔動力正常但高速檔加速無力，伴隨著儀表盤顯示油溫升高，綜合油耗增加的癥狀。

②故障原因。

單向離合器的結構具有單向放松或鎖止的功能。在實際運用中TL180液力變矩器采用的是雙導輪的機構。雙層單向離合器的外圈分別與第一導輪、第二導輪相連接，從而使導輪具有單向鎖止、反向放松的功能。因此單向離合器使TL180液力變矩器可以實現三種工況：

低速檔：第一導輪、第二導輪同時鎖止，低速時實現增扭輸出。

中速檔：第一導輪單向轉動、第二導輪鎖止，中速時實現減小扭矩、提速。

高速檔：第一導輪、第二導輪同時單向放松轉動，高速實現耦合器的功能。

單向離合器由滾柱、滑銷、彈簧、外圈、內圈、導輪座組成。其中，滾柱為楔緊元件，在彈簧和滑銷的作用下，夾在內、外圓之間。內圈通過花鍵連接在導輪座上固定不動，內圓與滾柱接觸的表面有一定的斜度。當外圈（與導輪相連接）具有順時針轉動趨勢時，滾柱在彈簧力和摩擦力的作用下，卡在內、外圈組成的楔形滾道上，利用摩擦力保證滾柱處于楔緊、鎖定狀態。而當外圈逆時針轉動時，滾柱則處于松動狀態，允許外圈逆時針單向轉動。

③故障排查方法。

1）檢查管線有無泄露、地面無油跡、更換油箱過濾器。

2）檢查鉗盤制動器摩擦片分離、結合是否正常有無“抱死” 的現象。

3）觀察變速箱油液有無鋁屑。如有鋁屑，則可以判斷泵體鋁制葉面出現問題。

結合故障排查拆解液力變矩器后發現泵體的鋁制葉面未出現較大裂紋，表象良好。但拆解單向離合器后發現內圈與外圈空腔存在大量金屬碎屑。通過對單向離合器結構的分析可知鎖緊和分離依靠的是滾柱和彈簧。當長期處于較差工況下滾柱和彈簧極易發生損壞，損壞后的金屬顆粒卡在內、外圈間致使離合器不能很好的分離。單向離合器內、外圈無法順利分離導致液力變矩器中、高速工況失效而一直處于低速、增扭的工況，進而出現加速無力、操作性能下降及油耗增加的癥狀。

④預防單向離合器滾柱損壞的措施。

首先在保養周期內及時添加、更換傳動油液。其次在使用壽命周期內定期檢查、更換單向離合器并且清理油腔道。最后避免使整機長期工作于較差以及低效率工況下。

2.2 單向離合器外圈內側磨損出溝槽

①故障現象。

TL180推土機行駛過程高速檔位正常，低、中速檔位爬坡無力并伴隨著儀表盤顯示油溫升高，綜合油耗增加的癥狀。

②故障原因。

單向離合器夾在內、外圈之間的滾柱為楔緊元件，在彈簧力和摩擦力的作用下滾柱卡在內、外圈組成的楔形滾道上，利用摩擦力來保證滾柱處在楔緊、鎖定狀態。由于外圈長期與滾柱不斷摩擦，內環面由于磨損出現環形溝槽，從而導致滾柱無法楔緊。進一步導致低、中速工況爬坡無力的癥狀出現。

③故障排查方法。

1）檢查管線有無泄露、地面有無油跡、是否更換油箱過濾器。

2）檢查鉗盤制動器摩擦片分離、結合是否正常。

3）觀察變速箱油液是否有鋁屑，檢查泵輪、渦輪葉面是否出現裂紋。

4）預防單向離合器外圈內側磨損的措施）。

首先在保養周期內及時添加、更換傳動油液。其次在使用壽命周期內定期檢查、更換單向離合器并且清理油腔道。最后避免使整機長期工作于較差以及低效率工況下。

2.3 泵輪或渦輪葉面損壞

①故障現象。整機在操作時候明顯感覺動力不足，能聽到尖銳的風鳴異響聲且油門越大異響聲越響，伴隨油液溫度升高的癥狀。檢查液力傳動油時發現變速箱油底殼內出現大量鋁屑。

②故障原因。動力不足主要是漏油導致變矩器內腔循環的油液較少進而導致傳遞效率低下。異響聲主要是由于油液泄露后空氣竄入變矩器內腔導致。空氣隨著油液進入泵體內循環形成氣泡，在高速轉動的葉面堆積、壓縮、破裂后爆震產生沖擊波導致葉面表明形成凹坑：氣泡中所含氧氣進而氧化葉面加重葉面損壞，這樣的現象稱之為氣蝕現象。氣蝕現象減少了葉片使用壽命，甚至發生葉片斷裂，最終導致傳動效率降低并伴隨噪音出現。

③故障排查方法。1）地面有無油跡。2）檢查變速箱油液管線足否破損。3）檢查鉗盤制動器摩擦片分離、結合是否正常。

④預防泵輪、渦輪葉面損壞的措施。首先保養周期內及時添加、更換傳動油液。其次在更換油液前需清理油腔道。最后避免使整機長期工作于較差以及低效率工況下。

2.4 輸出軸端油封老化

①故障現象。在整機操作時候動力明顯下降，儀表盤顯示油溫升高。檢查發現輸出軸端出現油液泄露、地面有油跡。

②故障原因。施工作業環境惡劣致使油封與輸出軸接觸后，磨損老化起不到密封油液的作用，導致油液泄露。泵體內油液減少造成空氣進入泵體循環系統。空氣隨著油液循環被加熱后體積膨脹導致循環油液進一步減少。而油液的減少加速了油液外循環的周期，油溫堆積升高的速度大于散熱速度導致冷卻效果下降進而使油液品質繼續惡化。

③故障排查方法。1）變速箱油底殼內是否存在大量鋁屑：泵輪、渦輪葉面是否出現裂紋（破損）。2）檢查變速箱油液管線是否有油液泄露、地面是否有油跡。3）冷卻液位高度是否正常、散熱系統運轉是否正常。

④預防輸出軸端油封老化的措施。在使用周期內定期更換油封：定期添加、更換油液，避免油液變質或缺少導致油封的使用壽命縮短。此外減少長時間低工效作業。

3 ?結語

介于液力變矩器的結構特點所產生的故障，在機械使用周期內做到“五定、一禁（如圖1）”（即定期添加或更換油液、定期清理或更換濾清器、定期觀察油液高度及溫度、定期檢查變矩器工作狀況以及定期檢查或更換傳動軸前后油封）。“一禁”指禁止長時間超負荷、低工效作業。隨著超長時間大負荷、低工效作業時間的增長將加速變矩器工作油液氧化變質：此外變矩器產生的溫度堆積速度易大于散熱速度，造成變矩器以及變速箱過熱、傳動效率降低、油質加速變質等現象。因此超負荷作業后需要適時降低負荷或停機冷卻，待油溫恢復正常后再進行作業。最后在今后使用、操作機器時要勤觀察、細聽音及時排除故障才能保證機械的長期有效的使用。

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