卡特966H型裝載機變速箱液壓系統(tǒng)原理和常見故障排查

柳威 王一 趙清晴

摘要：以卡特彼勒966H型裝載機為研究對象，對其變速箱液壓系統(tǒng)工作原理進行分析，并結(jié)合實際作業(yè)中一些故障處置方法和維修經(jīng)驗，對系統(tǒng)中常見的問題進行總結(jié)分析，以供廣大同行相互交流學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：966H型裝載機；變速箱；液壓系統(tǒng)；故障處置

0? ?引言

卡特彼勒966H型裝載機是煙臺港集團有限公司龍口港公司通過招標引進的新型裝載機，該裝載機具有動力強勁、可靠耐用、操作便捷的特點，自2012年入港后即成為龍口港散貨作業(yè)的“頂梁柱”。進入2020年以來，該型裝載機變速箱液壓系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)一些故障。

作為大型進口設(shè)備，卡特966H型裝載機可查資料少、維修難度高。本文以卡特彼勒966H型裝載機為研究對象，對其變速箱液壓系統(tǒng)工作原理進行分析，并結(jié)合實際作業(yè)中一些故障處置方法和維修經(jīng)驗，對系統(tǒng)中常見的問題進行總結(jié)分析，以供廣大同行相互交流學(xué)習(xí)。

1? 變速箱液壓系統(tǒng)原理分析

卡特966H系列裝載機變速箱采用電控模式，駕駛員通過操作開關(guān)按鈕換實現(xiàn)車輛擋位和行車方向的切換。變速箱液壓系統(tǒng)主要包括變矩器、變速箱泵、安全閥、擋位調(diào)制閥、變速箱ECM等主要部件。其主要工作原理如圖1所示。

變速箱泵通過發(fā)動機帶動運轉(zhuǎn)，液壓泵從變速箱底部經(jīng)磁性濾網(wǎng)過濾吸入變速箱油，為整個傳動控制系統(tǒng)提供液壓動力。變速箱油再經(jīng)濾清器過濾后進行分流，一路經(jīng)主安全閥建立穩(wěn)定油壓后流進變矩器，為變矩器提供潤滑和散熱。然后經(jīng)變矩器出口安全閥，流進變速箱油散熱器降溫后，最終流入變速箱箱體內(nèi)進行再循環(huán)[1]。

另一路變速箱油流進6個擋位調(diào)制閥。6個調(diào)制閥安裝在變速箱上蓋，分別對應(yīng)6個變速箱離合器。6個調(diào)制閥包括前進、倒退兩個方向調(diào)制閥和一、二、三、四擋4個速度調(diào)制閥。需要移動車輛時，駕駛員操作擋位開關(guān)，變速箱ECM接到動車信號后，同時給方向調(diào)制閥和速度調(diào)制閥通電。

變速箱油經(jīng)過通電的調(diào)制閥控制后，流進對應(yīng)的離合器，并使離合器接合，實現(xiàn)車輛行駛。調(diào)制閥主要有兩個作用：一是切換變速箱油路，二是穩(wěn)定變速箱油壓力[2]。卡特966H型裝載機變速箱系統(tǒng)壓力標準值如表1所示。

2? ?變速箱液壓系統(tǒng)常見故障排查

卡特966H型裝載機在港口作業(yè)主要散貨裝卸為主，作業(yè)負荷大、環(huán)境惡劣，變速箱液壓系統(tǒng)故障常在作業(yè)25000h后開始顯現(xiàn)。變速箱液壓系統(tǒng)常見故障分析和處理方法如下：

2.1? ?變速箱離合器打滑、取貨無力

2.1.1? ?故障現(xiàn)象

故障表現(xiàn)為在裝卸作業(yè)時，出現(xiàn)取貨無力、離合器打滑現(xiàn)象。

2.1.2? ?排查方法

使用擋位壓力表對無力擋位進行測試，如果在空載和取貨時都出現(xiàn)擋位壓力低的情況，說明調(diào)制閥出現(xiàn)卡滯或磨損泄壓的情況，需要拆檢擋位調(diào)制閥。

如果在空載情況擋位壓力正常，而重載出現(xiàn)擋位壓力低，則說明擋位的離合器片出現(xiàn)磨損，需要拆檢變速箱對內(nèi)部軸承、離合器片、齒輪等部件進行檢查。

2.1.3? ?故障原因分析

2.1.3.1? ?調(diào)制閥故障

卡特966H型變速箱調(diào)制閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。擋位調(diào)制閥主要用于切換擋位，給變速箱離合器片提供穩(wěn)定油壓，其主要由線圈、閥體、閥芯、測壓口等部件組成。

在正常狀態(tài)掛擋時，變速箱ECM給變速箱調(diào)制閥通電，電磁線圈產(chǎn)生電磁力推動閥內(nèi)銷子右移，使銷子頂住球閥。變速箱油通過閥芯內(nèi)部通道進入節(jié)流孔，由于銷子給球閥的壓力大于右側(cè)彈簧的給閥芯的彈力，在油壓作用下電磁閥閥芯右移，彈簧壓縮，變速箱油回油腔封堵，來自變速泵的油全部流入離合器中，壓實離合器片，實現(xiàn)掛擋行駛。

分析認為，變速箱需要長時間頻繁切換擋位進行裝卸作業(yè)，調(diào)制閥內(nèi)部閥芯也需要頻繁來回移動，如果變速箱油保養(yǎng)不及時或者內(nèi)部濾網(wǎng)破損過濾效果不佳，將導(dǎo)致調(diào)制閥閥芯出現(xiàn)磨損泄壓或者卡滯。變速泵進油無法全部流進離合器中，離合器片便出現(xiàn)壓實不緊打滑情況。

2.1.3.2? ?離合器打滑

卡特966H型裝載機變速箱離合器片表面為膠質(zhì)材質(zhì)，隨著裝載機在長時間高負荷條件下運行，離合器片表面材質(zhì)在高溫高壓作用下會出現(xiàn)老化、脫落，導(dǎo)致離合器片壓實不嚴，作業(yè)中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

為了防止故障擴大化，卡特裝載機每次500h保養(yǎng)時，都要對變速箱磁性濾芯進行檢查清理，以了解變速箱內(nèi)部使用狀態(tài)，提早做好維修安排。966H型裝載機駕駛室監(jiān)控儀表上，雖然有變速箱磁性濾芯堵塞報警，但該報警只在堵塞嚴重，影響變速箱油流通才會報警，所以為了預(yù)防該部位出現(xiàn)問題，必須對磁性濾芯進行定期檢查。

2.2? ?擋位掛不上

2.2.1? ?故障現(xiàn)象

故障表現(xiàn)為裝載機在作業(yè)時過程中某一擋位掛不上。

2.2.2? ?排查方法

使用萬用表對擋位調(diào)制閥線路通電情況進行測試，如果掛擋調(diào)制閥沒有得電，需要對變速箱ECM以及ECM至擋位閥線束進行檢查，是否存在斷路情況。如果存在斷路，需要對線束進行檢查。

如果調(diào)制閥線圈得電但沒有動作，需要使用萬用表對線圈阻值進行測量。如果線圈的電阻無窮大，說明線圈燒壞。如果測量其阻值正常，還不能說明線圈一定是好的，應(yīng)該找一個小螺絲刀放在穿于調(diào)制閥線圈金屬桿附近，然后給調(diào)制閥通電，如果感覺到有磁性，則證明電磁閥線圈是好的，否則電磁閥線圈是壞的[3]。

2.2.3? ?原因分析

調(diào)制閥線圈燒壞原因通常主要有兩種：

一是系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定。當電源電壓高于電磁閥線圈額定電壓時，主磁通增加，導(dǎo)致線圈中的電流增加，從而發(fā)熱將燒毀線圈。若電流電壓低于線圈額定電壓時，將使電磁力減小，有可能導(dǎo)致線圈通電后動鐵芯不能吸合。磁路中長期存在一段空氣間隙，磁路中的磁阻較正常狀態(tài)時大許多倍，引起勵磁電流的劇增，時間一長也可能導(dǎo)致線圈損壞[4]。

二是線圈受潮。線圈受潮會引起線圈絕緣能力降低，使線圈內(nèi)電流過大，從而將線圈燒毀。為了防止線圈受潮，日常設(shè)備管理中，對變速箱調(diào)制閥線路要作好刷車防水和雨雪防水工作。

2.3? ?變速箱異響

2.3.1? ?故障現(xiàn)象

故障表現(xiàn)為在作業(yè)行駛過程中，變速箱內(nèi)部存在明顯的噪聲或者金屬撞擊聲。

2.3.2? ?處置方法

遇到變速箱內(nèi)部存在明顯的噪聲或者金屬撞擊聲時，應(yīng)立馬停車熄火，并對變速箱進行拆檢。

2.3.3? ?原因分析

卡特966H型裝載機裝配的是液壓離合器行星齒輪式變速箱，主要由變矩器、行星齒輪組、液壓控制閥組、傳動齒輪箱組成。行星齒輪組是變速箱的核心，主要由行星輪機構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也是變速箱最容易出現(xiàn)故障的部件。

一擋是變速箱使用最頻繁的擋位，若其長時間高負荷運轉(zhuǎn)，離合器片、軸承以及齒輪表面，都會因疲勞出現(xiàn)磨損、脫落情況。磨損產(chǎn)生大量的金屬粉末，會使齒輪、軸承表層金屬剝落形成點蝕，若變速箱一擋太陽輪出現(xiàn)嚴重的點蝕，變速箱齒輪嚙合時將產(chǎn)生明顯的振動和噪聲。

卡特966H型裝載機變速箱結(jié)構(gòu)較為特殊，在作業(yè)時行星輪與太陽輪只有一對輪齒完全嚙合，因此齒根處所受應(yīng)力最大。后期維修過程中發(fā)現(xiàn)，長期使用的變速箱，一擋行星齒輪齒牙根部常出現(xiàn)裂紋或者斷裂現(xiàn)象[5]。

另外，裝載機作業(yè)過程中，若存在超載、超負荷運行以及野蠻操作等問題，讓行星齒輪組短時間內(nèi)受到巨大沖擊，也會造成齒輪齒牙斷裂，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致整個行星輪損壞。需要注意：在作業(yè)過程中若變速箱出現(xiàn)明顯的異響，不可隨意動車，以免造成更大經(jīng)濟損失。

3? ?結(jié)束語

卡特966H型裝載機整體穩(wěn)定性好、故障率低，但在設(shè)備監(jiān)控方面也存在一定不足，如不能對變速箱各擋壓力實時監(jiān)測，也沒有報警功能，發(fā)現(xiàn)故障時往往事態(tài)已經(jīng)很嚴重。卡特裝載機配件國產(chǎn)化率較低，大部分配件需要從國外進口，且周期長價格高。

為了降低維修費用，保證正常生產(chǎn)作業(yè)，建議在卡特966H型裝載機運行使用5000h以上后，每隔200h對變速箱系統(tǒng)各擋壓力進行一次測試，且隨時使用時間增長，壓力測試間隔也要隨之縮短，以防止在壓力異常情況下作業(yè)，將故障擴大化，增大維修成本。

參考文獻

[1] 蘇雪峰.卡特彼勒950B裝載機傳動系統(tǒng)的常見故障及排除[J].中國設(shè)備管理，2000（9）：32-33.

[2] 劉杰，黃維剛，劉志剛.裝載機變速離合器損壞原因及改進措施[J].工程機械與維修，2013（8）：216.

[3] 許周密，何照建.卡特彼勒988H型裝載機葉輪離合器無法分離故障排查[J].工程機械與維修，2019（4）：105-106.

[4] 李永剛，付信軍，王緒橋.挖掘機電磁閥分析及故障處理[J].液壓氣動與密封，2017，37（10）：73-75.

[5] 董毓海，于江.卡特980F裝載機變速箱常見故障分析與維修[J].天津航海，2002（2）：18-21.