蔡敬
(深圳市水務集團(有限(xiàn))公司,廣東深圳 518002)
工程機械上使用液力變矩器,具有起步(bù)平穩(wěn)、操作(zuò)方便、可在較大範圍內實現無級變速等優點。因此,液力變矩器在工程機械中(zhōng)得(dé)到了廣泛的應用。國內輪式裝載機上應用的雙導輪綜(zōng)合式液力變矩器,具有高效區寬廣、變矩過渡至偶合工況(kuàng)平穩的特點。但這種變矩器在使用(yòng)時間較長以後,易出現過熱、工作無力、內(nèi)部(bù)元件損壞等故障。由於(yú)變矩器的(de)拆裝與維修比較困難,在維(wéi)修液力變矩器時,必須在弄懂其工作原理和正確地分析故障原因的基礎上才能保證維修(xiū)質量。本文(wén)以雙導輪綜合式液力變矩器為例,介紹(shào)液力變矩器的工作原理,分析變矩器工(gōng)作過程中的常見故障現象、原(yuán)因(yīn)和診斷維修(xiū)方法。
1 雙導(dǎo)輪綜合式變矩(jǔ)器的(de)工作原理
該變矩器主要由泵輪、渦(wō)輪、導輪、第二導輪及導輪座等組成。
工作過程中,液壓(yā)油(yóu)自變速器殼底部(bù)通過濾網被油泵吸入,從油(yóu)泵輸出的具有一定壓力的液壓油通過液壓油濾清器、主調壓(yā)閥後進入導輪座的進油孔,然後流向泵輪。柴(chái)油(yóu)機的動力通過相齧合的齒輪(lún)傳給泵輪,泵輪的旋(xuán)轉將進入其內部的液壓油壓入渦輪,衝擊渦輪葉片,使渦輪旋轉,動力由渦輪軸輸出。從渦輪出來的液壓油,一部分通過(guò)變矩器出口經液壓油冷卻器後進入離合器(qì)殼(ké)體,再潤滑軸承、齒輪及冷卻離(lí)合器(qì)摩擦片後流(liú)回變(biàn)速器殼底;另一部分經、第二導輪傳給泵輪,液壓油在循環圓內傳遞(dì)動力。當渦輪的液體衝向導輪葉片時,導輪(lún)不轉,導輪(lún)給予液(yè)體一(yī)定的反作用力矩。這個力矩和泵輪給予液體的力矩合在一起,全部傳給渦(wō)輪,從而使渦輪起到了增大扭矩的作用,即變矩。當渦輪轉速繼續增(zēng)高,渦輪傳給導輪的液流方向發生變化至衝擊導輪背麵時,、二導輪在超(chāo)越離合器的作用下,先後開始(shǐ)旋轉,變(biàn)矩工況變成偶合(hé)工況。從主調壓閥出(chū)來的另一路液壓油是流向變速器操縱閥(fá)的。
2 液力變矩器的故障診斷
液力變矩器的(de)故障通常(cháng)表現(xiàn)在三個(gè)方麵:裝載機動力不足,高速檔起步困(kùn)難;油溫(wēn)過高;液力變矩器不工(gōng)作。
液力(lì)變矩器出現故障時,一般從液壓油路方麵(包括液壓油路是否通暢、密封是否良好等)開始檢查。
2.1液力變矩器不工作故障的檢查診斷
若從液力變(biàn)矩(jǔ)器的觀察孔觀察到液(yè)力變矩器不工作時,應首(shǒu)先檢查液力變矩器(qì)的進(jìn)油及回油情況。如沒有回油,說明液(yè)壓油沒(méi)有進入液力變矩器中,應視情(qíng)況作下列檢查:
(1)如果車輛冷車行駛正常而熱車行駛困難,則故障原因為:油泵上鍵磨損鬆曠(kuàng)、主動(dòng)齒(chǐ)輪和(hé)從動齒輪磨損嚴重或油泵損壞。
(2)如果液力變矩器無動力輸出,或時(shí)而工作時而不工作,則故障原因為(wéi):液壓油路堵塞,油泵(bèng)故障,導輪座內的錐形套滾動、定位(wèi)銷(xiāo)斷裂或導輪座的螺母鬆動等。
2.2液力變矩器輸出動力(lì)不足,裝載機驅動力不足(zú)故障的檢查診斷
如果(guǒ)在試車過程中發現裝載機(jī)動力不足,常見(jiàn)的故(gù)障(zhàng)原因為:變矩器(qì)出口油壓偏低(dī),變矩器(qì)油溫過高(gāo)等。排除上(shàng)述原因後,一(yī)般可能(néng)是變(biàn)矩器內部故障。根據變矩器的工(gōng)作原(yuán)理(lǐ)可知,故障原因為:變矩器泵輪(lún)不(bú)能有效地(dì)將動力傳給渦輪,或第二導輪的超越(yuè)離合器(qì)損壞,使導輪的動(dòng)力(lì)傳遞作用降低或失(shī)效。
我們知道(dào),裝載機在低速運轉(zhuǎn)時,柴油機的動力由泵(bèng)輪傳給渦輪,導輪不轉,它產生的反作(zuò)用力矩和各個泵輪產生的力矩疊加在一(yī)起傳給渦輪,起到了減速增扭(niǔ)作用,保證了低速重載下的驅動力。當(dāng)超越離合器損壞時,發動機的力矩是隻能經單個導輪或直接傳給(gěi)了渦輪,變矩(jǔ)效率降低,造(zào)成(chéng)動力(lì)不足。
2.3變矩器過熱故障的檢查診斷
變矩器過熱故障會導致裝載機動力(lì)不足和變矩器損壞(huài)等後果,也是一種(zhǒng)Z常見的故障現象。其原因通常為:液壓泵供油量不足,油品牌號不對或變質,變矩器內油壓低於主壓力閥的調整壓力,變矩器出口壓力過低等。還有一個原因是變矩(jǔ)器結構設計不合理,不正常磨損所致。
變矩器過熱時,通常會損壞下列器件(jiàn):殼體之間的O型圈和配油(yóu)盤的骨架(jià)油封,第二導輪的自由輪外擋圈與定位(wèi)環的止推麵磨損,鉚釘鬆動,單向離合器的滾子與自由輪外擋圈磨損,個別滾子在自由輪的楔(xiē)形空間跌(diē)倒,泵輪深溝(gōu)球軸承的溝槽沿軸向磨損,導輪座的螺母鬆動等。
造成上述故障的原(yuán)因為:
(1)定位環應力過(guò)大(dà),造成不正常磨(mó)損。由於偶合工況時,渦輪給予導輪的軸向作用力通過自由輪外擋圈作用在定位(wèi)環(huán)上,而由於環形窄帶產生應力過大,發生過度磨損,致使(shǐ)油液發熱。
(2)第二導輪鉚釘受力不當,鬆動。在導輪軸向力的反複作用下,自由輪外圈與導(dǎo)輪等之間的鉚釘難免會產生鬆動,使導輪擺(bǎi)動與泵輪接觸磨損,引起發熱。
(3)軸向力(lì)過大。資料表明,變矩器內部各腔(qiāng)的油液壓力是有差別的(de),因而泵輪、導(dǎo)輪和渦輪所受的軸向力是不同的,其(qí)中泵輪所受的軸向力Z大。過大的(de)軸向(xiàng)力易使泵(bèng)輪(lún)軸承軸向磨損,使導輪座螺母鬆動、滑扣,結果使泵輪(lún)與渦輪相接觸,變矩器嚴重發熱、損壞。
3 設計與維修過程中的注意事項
3.1設(shè)計改進建議
(1)從設計上改進第(dì)二導輪的連接方式,減少或不使鉚釘(dìng)受軸向力的作用。
(2)對舊(jiù)變矩器在(zài)維修過程中可改變定位環的結構,以減少磨損。
(3)用專用滾動軸(zhóu)承替代單向離合(hé)器和(hé)定位環。這種軸承既有單向離合器的功能,又能(néng)承受(shòu)軸向(xiàng)力,變滑(huá)動摩擦為滾動摩擦。
(4)減少軸向力。可在渦輪輪轂上(shàng)(有時還在導輪輪轂上(shàng))鑽減荷孔,平衡壓力,減少軸向力;另外,可(kě)按軸向力的方向安裝角接觸軸承,提高軸承承(chéng)受軸向力的能力,以延長軸承的使用壽命。
3.2維修注意事項
(1)導輪不能裝反
液力變矩器泵輪和渦輪的結構決定了它們不可(kě)能裝反,但導輪卻有可能被裝反。如果導輪被裝反了,液壓油從渦輪(lún)出來(lái)就到了導輪的出口處(chù),產生“液壓頂牛”現象,使(shǐ)液體的動能消耗在液力(lì)變矩器(qì)內部而降低了液力變矩(jǔ)器的輸出轉矩,導致裝載機動力不足,高速檔不能(néng)起步(bù),油溫過高等現象。
辨(biàn)別導(dǎo)輪進出口的方法是:①根據葉片的(de)厚薄識(shí)別(bié)(葉(yè)片的進口處(chù)厚而出口處薄);②根據葉片的角度識(shí)別。
(2)保證泵輪與渦輪之間的裝配(pèi)間隙安裝好的泵輪與渦輪間的間隙應為(wéi)2~3mm;用手轉動泵輪時,泵輪應轉動靈活,並且(qiě)無摩擦聲。如裝配間隙不足2mm,則應(yīng)找出原因並進行修複。
我們在大修液力(lì)變矩器時曾出現過這樣的情況:在更換了液力變矩器的導輪座後,泵輪與(yǔ)導輪(lún)座間出(chū)現機械摩擦;泵輪與渦輪間的間隙僅為0.5mm,並(bìng)且(qiě)在第二(èr)導輪裝到導輪座後卡簧卡不(bú)上。檢(jiǎn)查後發現,新的導輪座為不合格(gé)產品(pǐn)—導輪座上安裝泵(bèng)輪的軸頸短(duǎn)了3mm。我們在車床上將其泵輪安裝定(dìng)位麵車去了3mm(保證了(le)軸頸的長度)後(hòu),問題得到了解決(見圖1)。值得(dé)說明的是,在沒有找到原因之前,不能盲目以車削泵輪或渦輪厚度的方法來調整此間隙,否則會影響機械的動力性。
(3)不得漏裝卡簧
在液力變矩器中,、二導輪,渦輪及軸承等的軸向定位是靠卡簧(huáng)來實現的。因此,裝配時不能漏裝其中任何一(yī)個(gè)卡簧,否則會引起零件的軸向竄動,發生機械摩擦或碰撞,甚至發生(shēng)嚴重的(de)機械事故。
(4)保證密封環的厚度和彈性
安裝導輪座、渦輪軸上的密封環前,應將密(mì)封環放到環(huán)槽內,檢查其厚度(在環槽內(nèi)密封環應能靈(líng)活(huó)轉動)和彈性。如果密(mì)封環在環槽內轉動比較困難,應將其放在鋪(pù)平的(de)砂布上進行研磨,直到它能在環槽內(nèi)靈活轉動。如轉動不靈活,則在液力變矩器裝複後密封環會卡死在環槽內,失去(qù)其密封性能,從而影(yǐng)響液力變矩器傳(chuán)遞扭矩。
(5)檢查液壓油的品質和清潔度液壓油的(de)品質(zhì)和(hé)清潔度應符合規定要(yào)求。
來源:《機(jī)械》2003年S1期