液力变矩器常见故障诊断
液力变矩器常见故障诊断
朱建山
摘要：本文结合作者在福建可门港物流有限责任公司顶岗实习期间的实践，阐述了装载机液力变矩器的基本结构及其工作原理，在此基础上，对其故障进行分析诊断并提出相应的改进建议。
关键词：故障分析设计改进建议
引言：
装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施式机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。
工程机械上使用液力变矩器，具有起步平稳、操作方便、可在较大范围内实现无级变速等优点。因此，液力变矩器在工程机械中得到了广泛的应用。国内轮式装载机上应用的双导轮综合式液力变矩器，具有高效区宽广、变矩过渡至偶合工况平稳的特点。但这种变矩器在使用时间较长以后，易出现过热、工作无力、内部元件损坏等故障。由于变矩器的拆装与维修比较困难，在维修液力变矩器时，必须在弄懂其工作原理和正确地分析故障原因的基础上才能保证维修质量。本文以双导轮综合式液力变矩器为例，介绍液力变矩器的工作原理，分析变矩器工作过程中的常见故障现象、原因和诊断维修方法。
1液力变矩器的基本结构和工作原理
1.1 双导轮液力变矩器的基本结构
该变矩器主要由泵轮、涡轮、第一导轮、第二导轮及导轮座等组成。
1.2 液力变速器的工作原理
工作过程中，液压油自变速器壳底部通过滤网被油泵吸入，从油泵输出的具有一定压力的液压油通过液压油滤清器、主调压阀后进入导轮座的进油孔，然后流向泵轮。柴油机的动力通过相啮合的齿轮传给泵轮，泵轮的旋转将进入其内部的液压油压入涡轮，冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，动力由涡轮轴输出。从涡轮出来的液压油，一部分通过变矩器出口经液压油冷却器后进入离合器壳体，再润滑轴承、齿轮及冷却离合器摩擦片后流回变速器壳底；另一部分经第一、第二导轮传给泵轮，液压油在循环圆内传递动力。当涡轮的液体冲向导轮叶片时，导轮不转，导轮给予液体一定的反作用力矩。这个力矩和泵轮给予液体的力矩合在一起，全部传给涡轮，从而使涡轮起到了增大扭矩的作用，即变矩。当涡轮转速继续增高，涡轮传给导轮的液流方向发生变化至冲击导轮背面时，第一、二导轮在超越离合器的作用下，先后开始旋转，变矩工况变成偶合工况。从主调压阀出来的另一路液压油是流向变速器操纵阀的。
2 液力变矩器的常见故障分析
2.1变矩器过热故障的检查诊断
变矩器过热故障会导致传动油粘度下降、橡胶油封破坏，从而起不到轮滑的作用和产生漏油，还使装载机动力不足和变矩器工作特性变坏等后果，也是一种最常见的故障现象。其原因通常为：液压泵供油量不足，散热系统有故障，油品牌号不对或变质，变矩器内油压低于主压力阀的调整压力，变矩器出口压力过低等。还有一个原因是变矩器结构设计不合理，不正常磨损所致。
变矩器过热时，通常会损坏下列器件：壳体之间的O型圈和配油盘的骨架油封，第二导轮的自由轮外挡圈与定位环的止推面磨损，铆钉松动，单向离合器的滚子与自由轮外挡圈磨损，个别滚子在自由轮的楔形空间跌倒，泵轮深沟球轴承的沟槽沿轴向磨损，导轮座的螺母松动等。
2.2 液力变矩器输出动力不足，装载机驱动力不足故障的检查诊断
如果在试车过程中发现装载机动力不足，常见的故障原因为：涡轮轴上及导轮座内左右密封环磨损间隙过大，造成油液内漏，变矩器进油和回油不畅，变矩器油温过高等。排除上述原因后，一般可能是变矩器内部故障。根据变矩器的工作原理可知，故障原因为：变矩器泵轮不能有效地将动力传给涡轮，第一或第二导轮的超越离合器损坏，使导轮的动力传递作用降低或失效。
我们知道，装载机在低速运转时，柴油机的动力由泵轮传给涡轮，导轮不转，它产生的反作用力矩和各个泵轮产生的力矩叠加在一起传给涡轮，起到了减速增扭作用，保证了低速重载下的驱动力。当超越离合器损坏时，发动机的力矩是只能经单个导轮或直接传给了涡轮，变矩效率降低，造成动力不足。甚至造成失去减速增扭的作用，此时如果加大油门还会造成发动机熄火。我觉得任何故障最好还是放在系统中去考虑为好。
2.3液力变矩器不工作或工作无力故障的检查诊断
若从液力变矩器的观察孔观察到液力变矩器不工作时，应首先检查液力变矩器的进油及回油情况。如没有回油，说明液压油没有进入液力变矩器中，应视情况作下列检查：
(1) 如果车辆冷车行驶正常而热车行驶困难，则故障原因为：油泵上键磨损松旷、主动齿轮和从动齿轮磨损严重或油泵损坏。
(2) 如果液力变矩器无动力输出，或时而工作时而不工作，则故障原因为：液压油路堵塞，油泵故障，导轮座内的锥形套滚动、定位销断裂或导轮座的螺母松动等。
发动机刚启动时，行走装置、工作装置、转向装置均正常，过段时间，行走装置、工作装置、转向工作装置均无力
液力传动系统进油管内胶皮脱落，发动机启动时，液力传动油温低，脱落胶皮没翘起，进油流量正常；当发动机工作一段时间后，液力传动油温增高，脱落胶皮变软翘起，堵住内通道，使进油流量急剧下降，使变矩器失去增大扭矩作用而产生故障。
排除方法：换掉此管即好，但检查故障却很难。油管质量原因造成检查故障困难。另外，液力变矩器使用的泵轮、涡轮、导轮大多为铝质，定期放油检查时，若发现有铝末或铝渣说明三轮中已有磨损，应及时打开变矩器检修或更换，以避免造成更大的损坏。
故障案例：我公司近年购进的一台50C装载机，在施工过程中出现液力变矩器油温过高，变矩器油压降至0．8～1．0Mpa，且伴有泄漏，工作无力。在检
查散热系统正常后，对变矩器拆检，发现第一导轮与止推挡圈接触面及第二导轮与自由轮座圈接触面有磨损，泄漏从涡轮轴骨架式橡胶油封处出来。在更换两导向轮、变矩器各部位
密封圈及清洗更换变速箱传动油后，试机检查，装载机工作不到半个班时，又出现变矩器油温偏高，油压下降，工作无力。从变速箱检查孔检查传动油，发现变速箱油底壳中又有白色悬浮颗粒，证明仍有磨损的铝质合金粉末进入传动油。重新吊拆变矩器检查，发现仍是两导向轮有磨损，检查其它各部位均正常。将变矩器总成送该机生产厂家检修，返修后试机，上述问题仍然存在。后又经厂家技术人员到现场检修，仍无法解决此问题。在此情况下，决定自行对该变距器两导轮结构进行技术改进。
造成上述故障的原因为：
(1) 定位环应力过大，造成不正常磨损。由于偶合工况时，涡轮给予导轮的轴向作用力通过自由轮外挡圈作用在定位环上，使第一导轮旋转时与止推挡圈接触面之间的摩擦。同样，第二导轮也受到第一导轮传过来的压力油的反作用力矩，致使第二导轮在轴向挤压力作用下与自由轮座圈之间产生摩擦，发生过度磨损，致使油液发热。
(2) 第二导轮铆钉受力不当，松动。在导轮轴向力的反复作用下，自由轮外圈与导轮等之间的铆钉难免会产生松动，使导轮摆动与泵轮接触磨损；还有两导轮与自由轮座圈、止推挡圈接触面偏小，在高速旋转时无法很好的润滑，从而使两轮磨损加大。
(3) 轴向力过大。资料表明，变矩器内部各腔的油液压力是有差别的，因而泵轮、导轮和涡轮所受的轴向力是不同的，其中泵轮所受的轴向力最大。过大的轴向力易使泵轮轴承轴向磨损，使导轮座螺母松动、滑扣，结果使泵轮与涡轮相接触，变矩器严重发热、损坏
及造成异响。
3 变矩器结构的改进建议
(1) 从设计上改进第二导轮的连接方式，减少或不使铆钉受轴向力的作用。
(2) 对旧变矩器在维修过程中可改变定位环的结构，以减少磨损。增大两导轮与自由轮座圈和止推挡圈接角界面的面积。
(3) 用专用滚动轴承替代单向离合器和定位环。这种轴承既有单向离合器的功能，又能承受轴向力，变滑动摩擦为滚动摩擦。
(4) 减少轴向力。可在涡轮轮毂上(有时还在导轮轮毂上)钻减荷孔，平衡压力，减少轴向力；另外，可按轴向力的方向安装角接触轴承，提高轴承承受轴向力的能力，以延长轴承的使用寿命。
（5）还可以提高导轮的硬度。
4个人小结
我们在维修当中一定要注意一下几点，特别是在维修完要装配时，定要细心，从而避免不必要的麻烦。首先，导轮不能装反，在液力变矩器的结构中泵轮和涡轮式不可能装反的，但导轮是有可能的。如果导轮装反，液压油从涡轮出来之后就直接到导轮的出口处，产生“液压顶牛”现象，从而使变矩器失去减速增扭的效果，致使传出动力不足；其次，要确保泵轮与涡轮之间的装配间隙。如果间隙过小，卡簧卡不上，若间隙过大，可能会造成变矩器在工作时产生异响，甚至影响传动力；接着，就是在装陪时，千万不可漏装任何一个卡簧。卡簧是变矩器中，起到第一、二导轮、涡轮、轴承的轴向定位作用，所以缺一不可，否则会引起零
件的轴向窜动，发生机械摩擦而加快零件的损坏；还有就是在安装导轮座、涡轮轴上的密封环前，应确保密封环能在环槽内灵活转动。如果转动不灵活，
则在液力变矩器装复后密封环会卡死在环槽内，失去其密封性能，从而影响液力变矩器传递扭矩；最后，等变矩器装好，在加油时要保证液压油的品质和清洁度。
图1 导轮座
5结束语
双导轮综合式液力变矩器在工作中常见的故障有温度过高、异常响声、液力传动系统动力下降、不工作或工作无力、装载机铲掘无力等。本文对液力变矩器的常见故障进行了诊断并提出相应的建议及阐述个人小结。同时，结合在福建可门港物流有限责任公司的实践案例加以补充，望能让同行得到借鉴。
6致谢
本文能成功出炉，感谢老师和同学对我默默的帮助，感谢你们的支持与理解，感谢你们的无私与大度。在此还要特别感谢汤振周、王明春老师和张宏洲师傅，这篇文章每行字都离不开你们的教诲和细心指导。再次感谢你们。对于我的帮助我会铭记于心。
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