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        推土機離合器壓力低故障分析與處理

        2020-03-19 09:05:56
        建筑機械化 2020年1期
        關(guān)鍵詞:調(diào)壓閥變矩器密封環(huán)

        (山推工程機械股份有限公司工程機械研究院,山東 濟寧 272073)

        1 故障現(xiàn)象

        某臺大馬力推土機SD90-5 在驗證40h后,出現(xiàn)在發(fā)動機怠速、1 擋行走時,底盤液壓系統(tǒng)主壓力和1 擋離合器壓力低的故障。稍微加大發(fā)動機油門后,系統(tǒng)主壓力及1 擋離合器壓力可升高到標準范圍內(nèi)。其它擋位離合器壓力在發(fā)動機任何轉(zhuǎn)速下都正常。具體壓力測試結(jié)果如表1 所示。

        表1 壓力測試結(jié)果

        2 底盤液壓系統(tǒng)原理介紹

        SD90-5 底盤液壓系統(tǒng)原理簡圖如圖1 所示,泵輸出油的同時供給變矩器閥、變速閥和轉(zhuǎn)向制動閥。變矩器閥內(nèi)有調(diào)壓閥(即溢流閥),調(diào)壓閥決定了變速閥和轉(zhuǎn)向制動閥的最高壓力,泵多數(shù)的油一直經(jīng)調(diào)壓閥溢流,然后供給變矩器。變速閥控制變速箱內(nèi)的方向離合器(前進F、后退R)和擋位離合器(1 擋、2 擋、3 擋)的結(jié)合、分離,從而控制推土機的行駛方向和速度。轉(zhuǎn)向制動閥控制轉(zhuǎn)向制動總成內(nèi)的轉(zhuǎn)向離合器(左轉(zhuǎn)向LC、右轉(zhuǎn)向RC)和制動離合器(左制動LB、右制動RB)的分離、結(jié)合,從而控制推土機的左右轉(zhuǎn)向。

        圖1 底盤液壓系統(tǒng)原理簡圖

        液壓油推動各離合器內(nèi)的活塞來是實現(xiàn)離合器的結(jié)合或分離,如圖2 所示?;钊馊蛢?nèi)圈各有1 個密封環(huán),以便使活塞形成密封腔,其中1 擋離合器還有另外2 個旋轉(zhuǎn)密封環(huán),而且旋轉(zhuǎn)密封環(huán)一直存在少量的泄漏。如果密封環(huán)磨損或損壞,就會導(dǎo)致此離合器內(nèi)的壓力油異常泄漏,導(dǎo)致離合器壓力低。

        圖2 1擋離合器密封結(jié)構(gòu)

        3 故障處理過程

        通過分析底盤液壓系統(tǒng)原理,結(jié)合以往故障處理經(jīng)驗,確定可能的故障原因,并根據(jù)由簡單到困難的處理順序進行了以下測試和檢查。

        3.1 測量泵的效率

        測量泵的流量,以確認是否是泵的效率降低、流量不足導(dǎo)致系統(tǒng)主壓力低。在泵出口的管路中串入流量計,測量發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下泵的流量及效率,測量結(jié)果如表2 所示。

        表2 泵的效率測試結(jié)果

        由于泵的安裝位置高于底盤底部的油箱1m左右,泵的效率低于在實驗室的測試數(shù)據(jù),且發(fā)動機轉(zhuǎn)速越快,泵吸油口的負壓越高,泵的效率會越低。以前的測試數(shù)據(jù)對比,此泵的效率正常。

        3.2 測試變矩器閥

        將變矩器閥拆下,裝到試驗臺對其中的調(diào)壓閥進行流量—壓力曲線測試,測試結(jié)果如圖3。從測試結(jié)果可以看出,曲線開始階段有一段斜坡,調(diào)壓閥流量大于36.2L/min 時,壓力才能上升到24bar 以上。

        圖3 調(diào)壓閥流量—壓力測試

        調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)剖面如圖4 所示,閥芯的閥口棱邊處存在4 個倒角,且在閥芯未移動時就有一定的通流面積,相當于一固定節(jié)流孔。在流量較小時,液壓油從倒角處通過,流量越大倒角處的壓力損失越大,壓力損失達到一定程度時,閥芯才開始移動,這時壓力才能達到設(shè)計要求,這就是測試曲線中開始階段有斜坡的原因。根據(jù)調(diào)壓閥的參數(shù)進行計算,測試結(jié)果基本符合設(shè)計要求。

        圖4 調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)剖面圖

        3.3 測試傳動總成泄漏量及其拆解檢查

        將傳動總成拆出,并裝到試驗臺測試泄漏量,在泵出口及變矩器出口加入流量計,兩流量差值即為變速閥、轉(zhuǎn)向制動閥、變矩器閥和變矩器的總泄漏量。對比此次測試的泄漏量和前期裝車前測試的泄漏量,泄漏量增大了11L/min,可以確認傳動總成內(nèi)存在異常泄漏。

        將傳動總成拆解,檢查所有擋位離合器的密封件,其中1 擋離合器的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的外圈磨損嚴重,失去密封效果,如圖5 所示。

        圖5 磨損的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)

        檢查與此旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合的件,配合面的粗糙度要求為0.8,如圖6 所示,經(jīng)檢測實際為6.4。因此基本確認了故障原因,與1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合件的粗糙度不合格導(dǎo)致了1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的異常磨損,加大了1 擋離合器的泄漏量。

        圖6 與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合件

        3.4 更換不合格件并重新測試

        將1 擋離合器的粗糙度不合格的件更換為合格件并更換新的旋轉(zhuǎn)密封環(huán),最后將傳動總成恢復(fù)。重新測試傳動總成的泄漏量,其泄漏量減小為正常范圍,而且在與發(fā)動機怠速相同的轉(zhuǎn)速下,系統(tǒng)主壓力、1 擋離合器壓力都在標準范圍內(nèi)。

        4 故障分析及結(jié)論

        從以上處理過程可以看出,故障的直接原因為:1 擋離合器內(nèi)與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)配合的件粗糙度差,導(dǎo)致了1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的磨損,其泄漏量增加了11L/min。

        1 擋離合器泄漏量的增加,導(dǎo)致了經(jīng)過調(diào)壓閥的流量減少。結(jié)合故障時的測壓結(jié)果和變矩器調(diào)壓閥的測試結(jié)果,在發(fā)動機怠速度時,系統(tǒng)壓力為22bar,此壓力已經(jīng)進入變矩器流量-壓力曲線的斜坡段(圖3)。因為此曲線段的斜率很大,經(jīng)過變矩器調(diào)壓閥的流量由22bar 時的32.8L/min 增加到36.2L/min 時,調(diào)壓閥壓力即可上升到24bar,這也是稍微加大發(fā)動機油門,系統(tǒng)壓力即可上升到標準范圍內(nèi)的原因。

        由于1 擋離合器有11L/min 的泄漏,泵輸出的壓力油到1 擋離合器需要經(jīng)過管路、變速閥、離合器內(nèi)部油道,存在一定的壓力損失,1擋離合器壓力會比系統(tǒng)壓力22bar 低,最終只有19bar。

        1 擋離合器中的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)對其配合件的加工精度要求很高,是容易出現(xiàn)泄漏的問題點。而且一旦出現(xiàn)泄漏,維修非常麻煩,需要將設(shè)備大拆,拆出傳動總成后再將其拆解、檢查、維修。因此,裝機時一定要保證1 擋離合器旋轉(zhuǎn)密封相關(guān)件的質(zhì)量。

        5 改進措施

        通過以上測試及分析可以看出,底盤液壓系統(tǒng)內(nèi)的泄漏增加11L/min,即可導(dǎo)致變矩器調(diào)壓閥的壓力降低到標準范圍以下。隨著設(shè)備使用時間的增長,泵的效率會不可避免地慢慢降低,系統(tǒng)內(nèi)液壓元件的泄漏也會不可避免地慢慢增加,這也會導(dǎo)致底盤液壓系統(tǒng)壓力降低。因此,為了提高系統(tǒng)的可靠性,提出了以下2 點改進措施。

        1)減小變矩器調(diào)壓閥的初始開口面積 可以通過改變閥芯的倒角形狀實現(xiàn),本次是將閥芯左側(cè)蓋板的內(nèi)側(cè)面銑低0.5mm,使閥芯左移,減小了初始開口面積。

        2)適當增大泵的排量 由于改動較大,本文暫不考慮實施。

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