劉曉春，葛春偉

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026015）

卡特140H平地機變速器工作原理及檔位缺失故障分析

劉曉春，葛春偉

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026015）

卡特140 H平地機采用電控液壓式變速器，在運行過程中該型平地機變速器出現(xiàn)部分檔位缺失故障，介紹變速器工作原理及對部分檔位缺失故障進行分析。

變速器；離合器；電磁閥

1 變速器控制系統(tǒng)原理

1.1 變速器工作原理

140H平地機裝有一個中間軸變速箱。該變速箱有8個前進速度和6個倒退速度。這些速度是由電子控制模塊（ECM）電子控制的。變速箱位于平地機的左后側(cè)。

變速器內(nèi)部離合器及軸組件結構示意圖如圖1，以變速器在前進1檔為例，當前進1號離合器接合時,來自輸入軸（3）上的齒輪（4）的動力傳輸?shù)角斑M軸（10）上的齒輪（5）。齒輪（5）傳遞動力到前進軸（10）。在前進軸（10）上的齒輪（7）驅(qū)動在第 2/倒退軸（17）上的齒輪（14）。第2/倒退軸（17）傳動力去齒輪（13）。齒輪（13）驅(qū)動在第 3/第 1軸（24）上的齒輪（21）。

當6號離合器（23）接合時,動力從齒輪（21）傳遞到第3/第1軸上。在第3/第1軸上的齒輪（20）傳遞動力去在高/低軸（31）上的齒輪（26）。

當7號離合器（27）的低速齒輪接合時,動力從齒輪（26）傳遞到高/低軸（31）和去輸出連接軛（32）。

該平地機變速箱為三組離合器結合控制一個檔位輸出，通過電磁閥的通斷，連接從優(yōu)先減壓閥通向相應的選擇器閥芯的壓力油到達相對應的變速箱離合器。變速器在各檔位電磁閥工作和離合器結合情況見表1。

1.2 變速箱液壓系統(tǒng)油路流向

變速箱油泵包含變速箱回油泵和變速箱注油泵。變速箱回油泵把變速箱油槽的油轉(zhuǎn)輸?shù)讲钏倨饔筒?。變速箱注油泵把差速器油槽的油轉(zhuǎn)輸?shù)阶兯傧錇V清器。從發(fā)動機前面方向看，變速箱油泵是順時針方向旋轉(zhuǎn)。在2 000 r/min轉(zhuǎn)速下,變速箱泵的供油量為105 L/min。變速箱箱體底部向變速箱油槽提供潤滑油。流經(jīng)變速箱回油濾網(wǎng)和磁性濾清器，油流向差速器油槽除污。然后，油流向變速箱油泵的回油泵部分。用一只呼吸器管路連接變速箱和差速器，使兩者箱體內(nèi)的壓力相等。注油管上的呼吸器提供與外界大氣通氣的通道。注油管延伸到差速器的箱體。油從差速器箱體通過管子和軟管輸往變速箱回油泵。油是流經(jīng)變速箱油泵座室里的變速箱濾網(wǎng)和磁性濾清器。來自變速箱增壓泵的增壓油通過變速箱機油泵的帶芯通道流向變速箱濾清器。流經(jīng)變速箱濾清器后，壓力油經(jīng)過軟管流向變速箱一側(cè)的連接器上。發(fā)動機轉(zhuǎn)速為750 r/min時,如果變速箱控制閥的壓力設定為 2 760 kPa，壓力油就會流經(jīng)變速箱箱體的帶芯通道到主安全閥及優(yōu)先減壓閥。油就流向選項閥及電磁線圈。之后，油就回到變速箱油槽。剩余的油從主安全閥經(jīng)過變速箱箱體的帶芯通道到箱體一側(cè)的連接器上。之后，油經(jīng)過軟管通往變速箱油冷卻器。冷卻的油用于變速箱的潤滑。冷卻的油經(jīng)過另一條軟管輸往變速箱箱體一側(cè)的連接器。油流經(jīng)變速箱箱體帶芯的通道。接著，油流向變速箱下半部控制歧管的通道。潤滑油從歧管流經(jīng)變速箱箱體的鉆孔，通到每根軸的端部。油流到軸上，對軸承及離合器包提供潤滑。油再次回流到變速箱油槽。變速箱冷卻器的旁通閥設在變速箱箱體內(nèi)，變速箱控制閥的底下。當冷卻器進氣壓力和潤滑壓力的差大于520 kPa時，變速箱機油冷卻器旁通閥釋放變速箱潤滑系統(tǒng)。另外，有一種提升閥類型的變速箱潤滑安全閥，它設在變速箱箱體內(nèi)變速箱控制閥的底下。當潤滑壓力大于520 kPa時，安全閥就把潤滑油排放到變速箱油槽里。

圖1 變速器內(nèi)部離合器及軸組件結構示意圖

表1 變速器在各檔位電磁閥工作和離合器結合情況

2 故障現(xiàn)象

該設備在運行過程中司機發(fā)現(xiàn)變速器無倒退檔，前進2檔、3檔、6檔行走無力，其他檔位正常，且無任何故障報警。

3 故障處理

1）考慮到變速器內(nèi)部出現(xiàn)機械故障，為避免在測試過程中造成更嚴重損壞，首先對變速箱油進行取樣化驗，同時檢查變速箱濾芯和磁性濾芯中是否有大量雜質(zhì)。經(jīng)檢測未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2）考慮電氣系統(tǒng)故障，因為卡特140 H型設備所用變速箱控制系統(tǒng)為電控液壓模式。電氣信號會直接影響變速箱離合器的結合。

首先使用萬用表檢測變速箱控制電磁閥線路是否正常，即操作檔位手柄，測量電磁閥供電是否為24 V。經(jīng)測量電磁閥供電線路全部正常，說明檔位手柄、ECM輸入信號和輸出信號全部正常。使用萬用表測量電磁閥線圈是否損壞，經(jīng)測量全部正常。排除電氣系統(tǒng)故障。

3）考慮變速箱控制液壓系統(tǒng)故障，控制閥卡滯或堵塞，變速箱油無法進入離合器活塞腔。使用壓力表檢測變速箱各檔位壓力是否正常。變速器各離合器組件壓力測試口位置圖如圖2所示。

圖2 變速器各離合器組件壓力測試口位置

測量步驟：①使機器運轉(zhuǎn)，直至變速箱油達到其工作溫度 51°C（124°F）；②把機器停在平整堅硬的地面上。移動變速箱操縱桿到空檔位置，把發(fā)動機關上。輪子前后都塞上墊塊；③將差速器驅(qū)動軸取下；④將壓力表（0～6 000 kPa）連接到測試口（D）和（G）上。高怠速運轉(zhuǎn)發(fā)動機，將變速箱控制（桿）放在空檔位置。記錄壓力表讀數(shù)，卸下儀表；⑤將壓力表（0～6 000 kPa）連接到測試口（B）、（D）和（F）上。高怠速運轉(zhuǎn)發(fā)動機，將變速箱控制（桿）放在第一前進檔位置。記錄壓力表讀數(shù)，卸下儀表；⑥將壓力表（0～6 000 kPa)連接到測試口（C）、（E）和（H）上。高怠速運轉(zhuǎn)發(fā)動機，將變速箱控制（桿）放在第二前進檔。記錄壓力表讀數(shù)，卸下儀表；⑦將壓力表（0～6 000 kPa）連接到測試口（A）、（F）和（H）上。高怠速運轉(zhuǎn)發(fā)動機，將變速箱控制桿放在第一倒退檔。記錄壓力表讀數(shù)，卸下儀表。

變速器離合器結合壓力值參考見表2。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)測壓點A無壓力，測壓點C壓力值非常低。其他檔位壓力正常，說明變速箱泵正常工作，故障可能出現(xiàn)在控制閥上。

4）考慮到電磁閥閥芯出現(xiàn)卡滯或堵塞，將電磁閥A（無壓力）與電磁閥D（壓力正常）進行倒換測試，重新測量測壓點A仍然沒有壓力，說明問題不是出現(xiàn)在電磁閥上。需拆卸控制閥總成分解檢查。

表2 變速器離合器結合壓力值參考

5）拆解控制閥發(fā)現(xiàn)A（3號離合器）和C（2號離合器）處方向選擇器閥芯有不同程度卡滯，經(jīng)過清洗重新安裝，試車正常，故障排除。

4 故障分析

由表1看出，前進2檔、前進3檔、前進6檔都共用2號離合器，倒退檔都共用3號離合器，現(xiàn)經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)2號離合器和3號離合器閥芯出現(xiàn)不同程度卡滯現(xiàn)象，所以導致該設備在運行過程中變速器無倒退檔，前進2檔、前進3檔、前進6檔行走無力。

5 變速箱可能出現(xiàn)的故障及原因

1）變速箱不能從空檔位置轉(zhuǎn)移到其它任何檔位?？赡茉斐傻脑颍孩傩铍姵仉妷哼^低；②裝配電路的接線故障；③變速箱控制桿異常；④變速箱調(diào)節(jié)器控制的電路故障；⑤主泄壓閥故障；⑥變速箱油泵故障；⑦變速箱的轉(zhuǎn)動油封損壞。

2）變速箱打滑?？赡茉斐傻脑颍孩俚陀蛪海虎谥餍箟洪y故障；③差速器鎖定閥故障；④離合器油壓低；⑤電磁線故障；⑥電子控制模塊的觸動器故障；⑦變速箱控制閥故障；⑧變速器軸組件密封損壞；⑨離合器磨損；⑩變速器機械故障；輥輯訛離合器活塞密封損壞。

3）變速箱調(diào)節(jié)控制器全面壓下時，設備抖動?？赡茉斐傻脑颍孩僮兯傧湔{(diào)節(jié)控制器需要校準；②比例電磁閥故障；③電子控制模塊的觸動器故障；④離合器故障。

4）變速箱換檔時有阻滯現(xiàn)象?？赡茉斐傻脑颍孩偎俣入x合器初始壓力低；②離合器(范圍)初始壓力低；③比例電磁閥故障；④電子控制模塊的觸動器故障；⑤變速箱內(nèi)密封漏損；⑥泵的內(nèi)漏損；⑦主卸壓閥故障；⑧油的黏度改變，但變速箱控制閥沒有重新校準。

5）變速箱換檔不穩(wěn)?？赡茉斐傻脑颍孩僮兯傧渌俣葌鞲衅鞴收?；②油溫傳感器故障；③比例電磁閥故障；④變速箱控制閥彈簧斷裂；⑤變速箱控制閥手柄的線軸；⑥離合器手柄的活塞；⑦油的黏度改變，但變速箱控制閥沒有重新校準。

6）變速箱換檔滯后。可能造成的原因：①離合器松開緩慢；②調(diào)節(jié)控制器故障；③比例電磁閥故障；④停車制動器拖行。

7）自動換檔在開位置時，變速箱進入錯誤的檔位?？赡茉斐傻脑颍孩僮兯傧漭斎胼S速度傳感器故障；②變速箱輸出軸速度傳感器故障。

6 結 語

對卡特140H平地機變速器工作原理進行了介紹，并對部分檔位缺失故障進行分析，以及分析了變速器可能出現(xiàn)的故障及原因，對以后維修該型變速器的人員提供了一定的幫助。

［1］ 唐媛媛.陶瓷/鋼摩擦副在振動載荷作用下的磨損性能研究［D］.長沙：湘潭大學，2009.

［2］ 唐德修.現(xiàn)代汽車機械基礎［M］.第2版．成都：西安交通大學出版社，2008.

［3］ 趙振宇.自動變速器原理與檢測［M］.北京：北京理工大學出版社，2008.

［4］ 李向東，李百萍，牟靈泉.變速器調(diào)速裝置設計開發(fā)［J］.交通世界，1997，27（4）：62-65.

［5］ 曹利民.自動變速器動力傳遞路線分析（二十一）：本田MAXA等自動變速器動力傳遞分析［J］.汽車維修與保養(yǎng)，2007（12）：48-50.

［6］ 嚴朝勇，陳詩盛.A340E自動變速器故障檢修［J］.公路與汽運，2001（1）：14-16.

［7］ 王盛良.汽車自動變速器技術與維修［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［8］ 游心仁.自動變速器檢修要點和常見故障分析［J］.汽車維護與修理，2006（11）：28-30.

【責任編輯：解連江】

Failure analysis of Carter 140 h grader transmission work principle and gear missing

LIU Xiaochun,GE Chunwei
(Shenhua Beidian Shengli Energy Co.,Ltd.,Xilinhot 026015,China)

Carter 140 h grader uses the electronic control hydraulic transmission.In the running process,the grader transmission emerges part gear missing failure.This article introduces the working principle of the transmission and analyzes the part gear missing failure.

transmission;clutch;solenoid valve

TD422

B

1671－9816（2017）07－0043－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.07.012

劉曉春，葛春偉.卡特140H平地機變速器工作原理及檔位缺失故障分析［J］.露天采礦技術，2017，32（7）：43-46.

2017-02-09

劉曉春（1987—），男，內(nèi)蒙古錫林浩特人，助理工程師，2009年畢業(yè)于西安思源學院，現(xiàn)就職于神華北電勝利能源有限公司設備維修中心。