工程機械變速箱高溫故障分析與解決方法

劉曉春

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古錫林浩特 026015）

1 問題

露天煤礦使用的工程機械設備由于工況惡劣，變速箱常常會出現高溫現象，特別是夏季外界環境氣溫升高，工程機械設備的變速箱會大面積出現不同程度的水溫高現象。水溫高會導致潤滑油溫度升高、黏度降低，容易向外滲油，整機溫度升高，不能形成較好的油膜，影響變速箱輸出功率。變速箱高溫后常導致各擋位壓力低，設備換擋困難等故障的出現，嚴重影響設備的運行狀態。針對變速箱油溫高現象，很多維修人員給出過解決方法[1-3]，但針對這一具體故障，沒有給出系統性分析。本文就這一問題，給出系統性的全面分析并提出相應的解決方案。

2 分析

工程機械變速箱油溫高一般有兩方面原因，一是由外部系統高溫引起；二是由變速箱內部引起，本文就這兩種情況逐一分析。

2.1 冷卻系統結構原理

工程機械設備冷卻系統的結構和原理都基本相似，發動機、變速箱等動力設備的油溫都是通過冷卻系統進行降溫。以一種履帶式推土機為例，說明外部系統引起設備變速箱油溫高故障現象。圖1是C27發動機冷卻系統，該型發動機使用空氣中冷器為進氣系統降溫散熱，散熱器為12芯的標準雙通型芯。液壓風扇通過發動機電子模塊控制，安裝在散熱器外側，此設計可有效避免散熱器被氣流吸出的異物損壞。水箱內的冷卻液由水泵導出，經發動機機油油冷器和變速箱油冷器導入發動機內部到節溫器，C27發動機使用雙節溫器，開啟溫度為81～84℃，全開溫度為92℃，根據檢測到的實時溫度，低溫冷卻液通過旁通道返回至水泵或流入散熱器，高溫冷卻液則先由散熱器進行循環流動散熱。通過散熱器的冷卻液，一路經過液壓油油冷器后返回至水泵，從水泵出來后有一小部分冷卻液流向渦輪增壓器，為渦輪增壓器降溫，然后流向副水箱，從副水箱流向水泵。

圖1 C27發動機冷卻系統

2.1.1 外部系統引起變速箱高溫

（1）水箱散熱不良或堵塞。C27發動機風扇系統采用的是吸出式散熱方式，這種方式降低了外部的雜物、泥土等進入散熱器，但也會有部分雜物進入散熱器片影響散熱效果。另外，水箱外部堵塞、倒片或內部結垢等因素也會影響散熱效果，導致冷卻液熱量無法正常散出，水溫會慢慢升高，引起變速箱溫度升高直至高溫報警。

（2）節溫器故障。根據冷卻液溫度，節溫器自動開啟不同角度，調節進入散熱器的水量，進而影響冷卻液的循環范圍，以調節冷卻系統的散熱能力，確保發動機在正常的溫度范圍內運轉。該機型的節溫器為蠟式節溫器，當冷卻溫度低于開啟溫度時，節溫器感溫體內的石蠟為固態，節溫器閥無動作，發動機與散熱器之間的通道關閉，冷卻液經水泵返回發動機，該狀態為小循環冷卻發動機。當冷卻液溫度達到設定溫度時，石蠟融化逐漸變為液態，體積增大，使橡膠管收縮，在橡膠管收縮的同時推動閥桿，閥桿推動閥門開啟。此時冷卻液經由散熱器和節溫器閥，再經水泵流回發動機，該狀態為大循環冷卻。若節溫器發生磨損或卡滯，會導致冷卻液無法大循環散熱，導致高溫。

（3）水泵故障。水泵常見故障現象有漏水、軸承松動和泵水量不足等。泵殼裂紋或密封滲漏都可以通過外部檢查發現，一般更換泵殼或軸承密封即可處理好。最難發現的是軸承松動，造成葉片與軸之間間隙變大或部件損壞，冷卻液無動力源無法循環，變速箱產生高溫。

（4）冷卻液流通不暢或者流量不足引起高溫。機油油冷器或變速箱油冷器損壞，機油或變速箱油液進入冷卻液中，導致冷卻系統流通不暢產生高溫（情況嚴重會憋爆冷卻水管），或者缺防凍液流量小導致散熱慢，引起變速箱高溫。

（5）風扇轉速不夠。風扇比例電磁閥故障，因無法正常接收反饋信號，導致轉速低后引起高溫；風扇液壓泵閥存在內泄（磨損、卡滯），風扇壓力偏低導致轉速低引起高溫；ECM（Engine Control Module，發動機控制模塊）檢測發動機、變速箱、防凍液溫度傳感器數值不準確，ECM輸出電流與電磁閥接收電流信號不匹配，風扇轉速無法達到預定值，導致水溫增高，引起變速箱高溫。

（6）水箱內竄入高壓氣體。發動機做功過程中產生的高壓氣體，因泄漏進入水路產生高溫，并且會造成冷卻液液位增高而從溢流口流出導致冷卻液變少，造成高溫。

（7）噴油器霧化燃燒不完全或進氣量不足，導致空燃比偏離，使油氣混合氣體從發動機中排出，在排氣管中燃燒，高溫傳遞致發動機及各部連接附件，導致水溫升高，進而造成變速箱高溫。

2.1.2 內部系統引起變速箱高溫

（1）油液影響。變速箱油液不足，加大部件之間的摩擦力，冷卻效率低導致高溫；而油液過量會導致阻力增加，降低傳動效率，也會產生高溫。油液太臟會降低潤滑效率，同時油液內雜質會與變速箱齒輪、離合器片等部件摩擦生熱，產熱過快的同時還會導致部件的磨損加劇。油液變質失去潤滑效果，無法在部件間形成油膜，磨損加劇同時生熱速度加快。

（2）變速箱各擋位壓力低。各擋位離合器電磁閥不能將閥芯移動到需求位置或閥芯密封內泄，導致壓力偏低或壓力延遲，使鋼片與摩擦片之間無法瞬間結合，摩擦生熱引起高溫?；钊p、活塞密封損壞或系統安全閥失效導致系統內泄，活塞無法提供預定的壓力值，無法壓緊離合器片，摩擦生熱。

（3）變速箱泵故障。泵損壞無動力源，或者泵內部件輕微損壞發生內泄，導致變速箱高溫。

（4）變速箱溫度傳感器故障。無法正確顯示溫度，誤報高溫。

（5）變速箱油冷器堵塞。內部堵塞，系統產生的熱量無法正常散出，導致高溫

（6）變速箱油冷器旁通閥故障。旁通閥無法正常關閉，油液一路走油冷器、另一路走旁通閥，無法將變速箱產生的熱量帶走，降低散熱效果，導致變速箱高溫（該旁通閥的作用：低溫時打開使油液不經油冷器冷卻而迅速升高變速箱溫度，高溫時關閉使油液經油冷器提高散熱效果）

（7）變扭器鎖止離合器泄壓。變扭器由減速增扭狀態進入耦合器狀態直至剛性連接狀態的過程中，鎖止離合器電磁閥閥芯密封損壞或者活塞損壞導致泄壓，使摩擦片與鋼片無法快速結合，變扭器和變速箱共用油液，摩擦生熱導致高溫。

（8）操作原因。在駕駛過程中，低擋高速、長時間爬坡、高負載作業和往復式作業（前推+制動+倒車+制動+前推）等行為均會加劇高溫。

3 防范措施

（1）注意日常檢查細節，特別是水箱堵塞、動力不足等直觀現象，避免高溫情況發生。

（2）改變觀念，設備保養時將保養項目細化，不但要進行日常項目的保養，還要對各系統的參數進行詳細檢查，其中包括風扇轉速、變速箱壓力、變扭器鎖止壓力等各部位的壓力、溫度、流量等，并與標準數據進行對比。

（3）嚴把大修質量和維修工藝關，相關油冷器、水泵等部件該換必換，減少使用密封膠，不能因縮減費用而留下隱患。

（4）建立良好的溝通渠道，針對設備使用與設備維修雙方發現的問題要及時交換意見，盡可能減少不當操作對設備的影響。