龔健 曹立航 王琴

摘要：液力變矩器是通過液體傳遞能量的機(jī)構(gòu)，主要由三個(gè)具有一定彎曲角度的葉片工作輪構(gòu)成（即泵輪、渦輪、導(dǎo)輪）。液力變矩器故障主要有單向離合器損壞、葉片損壞、液力傳動(dòng)油泄露和變質(zhì)導(dǎo)致的機(jī)械故障。因此，在利用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)，靈活分析、排除故障。本文在介紹液力變矩器的結(jié)構(gòu)、工作基本原理的基礎(chǔ)上對4種常見故障表象、故障分析原因和排查管理方法進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，并提出了“五定、一禁”的使用維護(hù)方法。

Abstract： The hydraulic torque converter is a mechanism that transmits energy through liquid. It is mainly composed of three blade working wheels with a certain bending Angle （namely pump wheel， turbine and regulating wheel）. Hydraulic torque converter faults mainly include unilateral clutch damage， blade damage， hydraulic transmission oil leakage and deterioration caused by mechanical failure. Therefore， in the use of its structural characteristics， flexible analysis， troubleshooting. Based on the introduction of the structure and working principle of the hydraulic torque converter， this paper systematically expounds four kinds of common fault representations， fault analysis reasons and troubleshooting management methods， and puts forward the use and maintenance method of "five fixed and one prohibited".

關(guān)鍵詞：液力變矩器;故障;單向離合器;泵體葉片;液力傳動(dòng)油

Key words： hydraulic torque converter;fault;one-way clutch;pump blade;hydraulic transmission oil

中圖分類號(hào)：TD422.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0166-02

0 ?引言

TL180推土機(jī)是一款輪胎式推土機(jī)。本實(shí)用機(jī)型具有傳動(dòng)速度快、牽引力大、機(jī)動(dòng)性好、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。TL180推土機(jī)采用單級(jí)三相綜合式液力變矩器。這種液力變矩器通過泵輪、渦輪和導(dǎo)向輪葉片間液體的流動(dòng)來傳遞能量。該種液體傳遞并非剛性連接，因此具有自動(dòng)適應(yīng)外界載荷變化的能力可以有效緩解負(fù)載劇烈變化對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速并且簡化了設(shè)備操作，提高了設(shè)備的使用壽命。

1 ?液力變矩器的結(jié)構(gòu)、工作原理

TL180推土機(jī)液力變矩器采用的雙導(dǎo)輪、單渦輪結(jié)構(gòu)的單級(jí)三相變矩器。液力變矩器主要由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和單向離合器組成。泵輪、渦輪和導(dǎo)輪是具有固定彎曲角度的葉片工作輪;單向離合器實(shí)現(xiàn)導(dǎo)輪的單向鎖定或分離。

泵輪殼體通過彈性連接盤與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞過來的動(dòng)力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體動(dòng)能。渦輪通過輸出軸將泵中的液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)能量傳遞。

2 ?液力變矩器常見故障

液力變矩器常見故障有單向離合器滾柱損壞、單向離合器外圈內(nèi)側(cè)磨損處溝槽、泵輪及渦輪葉面損壞、輸出軸端油封老化等。而這些常見故障的發(fā)生主要是兩大方面原因造成：①整機(jī)工況切換頻繁導(dǎo)致單向離合器受力集中磨損嚴(yán)重;其次安裝位置在泵體內(nèi)部較為隱蔽，日常保養(yǎng)、檢修不易。②泵體內(nèi)、外循環(huán)液力油液沒有定期檢查，循環(huán)油液變質(zhì)或缺少導(dǎo)致泵體部件使用壽命縮短。

2.1 單向離合器滾柱損壞

①故障現(xiàn)象。

TL180推土機(jī)行駛過程中、低速檔動(dòng)力正常但高速檔加速無力，伴隨著儀表盤顯示油溫升高，綜合油耗增加的癥狀。

②故障原因。

單向離合器的結(jié)構(gòu)具有單向放松或鎖止的功能。在實(shí)際運(yùn)用中TL180液力變矩器采用的是雙導(dǎo)輪的機(jī)構(gòu)。雙層單向離合器的外圈分別與第一導(dǎo)輪、第二導(dǎo)輪相連接，從而使導(dǎo)輪具有單向鎖止、反向放松的功能。因此單向離合器使TL180液力變矩器可以實(shí)現(xiàn)三種工況：

低速檔：第一導(dǎo)輪、第二導(dǎo)輪同時(shí)鎖止，低速時(shí)實(shí)現(xiàn)增扭輸出。

中速檔：第一導(dǎo)輪單向轉(zhuǎn)動(dòng)、第二導(dǎo)輪鎖止，中速時(shí)實(shí)現(xiàn)減小扭矩、提速。

高速檔：第一導(dǎo)輪、第二導(dǎo)輪同時(shí)單向放松轉(zhuǎn)動(dòng)，高速實(shí)現(xiàn)耦合器的功能。

單向離合器由滾柱、滑銷、彈簧、外圈、內(nèi)圈、導(dǎo)輪座組成。其中，滾柱為楔緊元件，在彈簧和滑銷的作用下，夾在內(nèi)、外圓之間。內(nèi)圈通過花鍵連接在導(dǎo)輪座上固定不動(dòng)，內(nèi)圓與滾柱接觸的表面有一定的斜度。當(dāng)外圈（與導(dǎo)輪相連接）具有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢時(shí)，滾柱在彈簧力和摩擦力的作用下，卡在內(nèi)、外圈組成的楔形滾道上，利用摩擦力保證滾柱處于楔緊、鎖定狀態(tài)。而當(dāng)外圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱則處于松動(dòng)狀態(tài)，允許外圈逆時(shí)針單向轉(zhuǎn)動(dòng)。

③故障排查方法。

1）檢查管線有無泄露、地面無油跡、更換油箱過濾器。

2）檢查鉗盤制動(dòng)器摩擦片分離、結(jié)合是否正常有無“抱死” 的現(xiàn)象。

3）觀察變速箱油液有無鋁屑。如有鋁屑，則可以判斷泵體鋁制葉面出現(xiàn)問題。

結(jié)合故障排查拆解液力變矩器后發(fā)現(xiàn)泵體的鋁制葉面未出現(xiàn)較大裂紋，表象良好。但拆解單向離合器后發(fā)現(xiàn)內(nèi)圈與外圈空腔存在大量金屬碎屑。通過對單向離合器結(jié)構(gòu)的分析可知鎖緊和分離依靠的是滾柱和彈簧。當(dāng)長期處于較差工況下滾柱和彈簧極易發(fā)生損壞，損壞后的金屬顆?？ㄔ趦?nèi)、外圈間致使離合器不能很好的分離。單向離合器內(nèi)、外圈無法順利分離導(dǎo)致液力變矩器中、高速工況失效而一直處于低速、增扭的工況，進(jìn)而出現(xiàn)加速無力、操作性能下降及油耗增加的癥狀。

④預(yù)防單向離合器滾柱損壞的措施。

首先在保養(yǎng)周期內(nèi)及時(shí)添加、更換傳動(dòng)油液。其次在使用壽命周期內(nèi)定期檢查、更換單向離合器并且清理油腔道。最后避免使整機(jī)長期工作于較差以及低效率工況下。

2.2 單向離合器外圈內(nèi)側(cè)磨損出溝槽

①故障現(xiàn)象。

TL180推土機(jī)行駛過程高速檔位正常，低、中速檔位爬坡無力并伴隨著儀表盤顯示油溫升高，綜合油耗增加的癥狀。

②故障原因。

單向離合器夾在內(nèi)、外圈之間的滾柱為楔緊元件，在彈簧力和摩擦力的作用下滾柱卡在內(nèi)、外圈組成的楔形滾道上，利用摩擦力來保證滾柱處在楔緊、鎖定狀態(tài)。由于外圈長期與滾柱不斷摩擦，內(nèi)環(huán)面由于磨損出現(xiàn)環(huán)形溝槽，從而導(dǎo)致滾柱無法楔緊。進(jìn)一步導(dǎo)致低、中速工況爬坡無力的癥狀出現(xiàn)。

③故障排查方法。

1）檢查管線有無泄露、地面有無油跡、是否更換油箱過濾器。

2）檢查鉗盤制動(dòng)器摩擦片分離、結(jié)合是否正常。

3）觀察變速箱油液是否有鋁屑，檢查泵輪、渦輪葉面是否出現(xiàn)裂紋。

4）預(yù)防單向離合器外圈內(nèi)側(cè)磨損的措施）。

首先在保養(yǎng)周期內(nèi)及時(shí)添加、更換傳動(dòng)油液。其次在使用壽命周期內(nèi)定期檢查、更換單向離合器并且清理油腔道。最后避免使整機(jī)長期工作于較差以及低效率工況下。

2.3 泵輪或渦輪葉面損壞

①故障現(xiàn)象。整機(jī)在操作時(shí)候明顯感覺動(dòng)力不足，能聽到尖銳的風(fēng)鳴異響聲且油門越大異響聲越響，伴隨油液溫度升高的癥狀。檢查液力傳動(dòng)油時(shí)發(fā)現(xiàn)變速箱油底殼內(nèi)出現(xiàn)大量鋁屑。

②故障原因。動(dòng)力不足主要是漏油導(dǎo)致變矩器內(nèi)腔循環(huán)的油液較少進(jìn)而導(dǎo)致傳遞效率低下。異響聲主要是由于油液泄露后空氣竄入變矩器內(nèi)腔導(dǎo)致?？諝怆S著油液進(jìn)入泵體內(nèi)循環(huán)形成氣泡，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉面堆積、壓縮、破裂后爆震產(chǎn)生沖擊波導(dǎo)致葉面表明形成凹坑：氣泡中所含氧氣進(jìn)而氧化葉面加重葉面損壞，這樣的現(xiàn)象稱之為氣蝕現(xiàn)象。氣蝕現(xiàn)象減少了葉片使用壽命，甚至發(fā)生葉片斷裂，最終導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低并伴隨噪音出現(xiàn)。

③故障排查方法。1）地面有無油跡。2）檢查變速箱油液管線足否破損。3）檢查鉗盤制動(dòng)器摩擦片分離、結(jié)合是否正常。

④預(yù)防泵輪、渦輪葉面損壞的措施。首先保養(yǎng)周期內(nèi)及時(shí)添加、更換傳動(dòng)油液。其次在更換油液前需清理油腔道。最后避免使整機(jī)長期工作于較差以及低效率工況下。

2.4 輸出軸端油封老化

①故障現(xiàn)象。在整機(jī)操作時(shí)候動(dòng)力明顯下降，儀表盤顯示油溫升高。檢查發(fā)現(xiàn)輸出軸端出現(xiàn)油液泄露、地面有油跡。

②故障原因。施工作業(yè)環(huán)境惡劣致使油封與輸出軸接觸后，磨損老化起不到密封油液的作用，導(dǎo)致油液泄露。泵體內(nèi)油液減少造成空氣進(jìn)入泵體循環(huán)系統(tǒng)。空氣隨著油液循環(huán)被加熱后體積膨脹導(dǎo)致循環(huán)油液進(jìn)一步減少。而油液的減少加速了油液外循環(huán)的周期，油溫堆積升高的速度大于散熱速度導(dǎo)致冷卻效果下降進(jìn)而使油液品質(zhì)繼續(xù)惡化。

③故障排查方法。1）變速箱油底殼內(nèi)是否存在大量鋁屑：泵輪、渦輪葉面是否出現(xiàn)裂紋（破損）。2）檢查變速箱油液管線是否有油液泄露、地面是否有油跡。3）冷卻液位高度是否正常、散熱系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

④預(yù)防輸出軸端油封老化的措施。在使用周期內(nèi)定期更換油封：定期添加、更換油液，避免油液變質(zhì)或缺少導(dǎo)致油封的使用壽命縮短。此外減少長時(shí)間低工效作業(yè)。

3 ?結(jié)語

介于液力變矩器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所產(chǎn)生的故障，在機(jī)械使用周期內(nèi)做到“五定、一禁（如圖1）”（即定期添加或更換油液、定期清理或更換濾清器、定期觀察油液高度及溫度、定期檢查變矩器工作狀況以及定期檢查或更換傳動(dòng)軸前后油封）。“一禁”指禁止長時(shí)間超負(fù)荷、低工效作業(yè)。隨著超長時(shí)間大負(fù)荷、低工效作業(yè)時(shí)間的增長將加速變矩器工作油液氧化變質(zhì)：此外變矩器產(chǎn)生的溫度堆積速度易大于散熱速度，造成變矩器以及變速箱過熱、傳動(dòng)效率降低、油質(zhì)加速變質(zhì)等現(xiàn)象。因此超負(fù)荷作業(yè)后需要適時(shí)降低負(fù)荷或停機(jī)冷卻，待油溫恢復(fù)正常后再進(jìn)行作業(yè)。最后在今后使用、操作機(jī)器時(shí)要勤觀察、細(xì)聽音及時(shí)排除故障才能保證機(jī)械的長期有效的使用。

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