卡特140H平地機(jī)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140H平地機(jī)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(jī)采用電控液壓式變速器，在運(yùn)行過(guò)程中該型平地機(jī)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(duì)部分檔位缺失故障進(jìn)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(jī)裝有一個(gè)中間軸變速箱。該變速箱有8個(gè)前進(jìn)速度和6個(gè)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(jī)的左后側(cè)。

變速器內(nèi)部離合器及軸組件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1，以變速器在前進(jìn)1檔為例，當(dāng)前進(jìn)1號(hào)離合器接合時(shí),來(lái)自輸入軸（3）上的齒輪（4）的動(dòng)力傳輸?shù)角斑M(jìn)軸（10）上的齒輪（5）。齒輪（5）傳遞動(dòng)力到前進(jìn)軸（10）。在前進(jìn)軸（10）上的齒輪（7）驅(qū)動(dòng)在第 2/倒退軸（17）上的齒輪（14）。第2/倒退軸（17）傳動(dòng)力去齒輪（13）。齒輪（13）驅(qū)動(dòng)在第 3/第 1軸（24）上的齒輪（21）。

當(dāng)6號(hào)離合器（23）接合時(shí),動(dòng)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(dòng)力去在高/低軸（31）上的齒輪（26）。

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

該平地機(jī)變速箱為三組離合器結(jié)合控制一個(gè)檔位輸出，通過(guò)電磁閥的通斷，連接從優(yōu)先減壓閥通向相應(yīng)的選擇器閥芯的壓力油到達(dá)相對(duì)應(yīng)的變速箱離合器。變速器在各檔位電磁閥工作和離合器結(jié)合情況見(jiàn)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(dòng)機(jī)前面方向看，變速箱油泵是順時(shí)針?lè)较蛐D(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(rùn)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(guò)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(lái)自變速箱增壓泵的增壓油通過(guò)變速箱機(jī)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(guò)軟管流向變速箱一側(cè)的連接器上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為750 r/min時(shí),如果變速箱控制閥的壓力設(shè)定為 2 760 kPa，壓力油就會(huì)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(xiàng)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(guò)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(guò)軟管通往變速箱油冷卻器。冷卻的油用于變速箱的潤(rùn)滑。冷卻的油經(jīng)過(guò)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(rùn)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(duì)軸承及離合器包提供潤(rùn)滑。油再次回流到變速箱油槽。變速箱冷卻器的旁通閥設(shè)在變速箱箱體內(nèi)，變速箱控制閥的底下。當(dāng)冷卻器進(jìn)氣壓力和潤(rùn)滑壓力的差大于520 kPa時(shí)，變速箱機(jī)油冷卻器旁通閥釋放變速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)。另外，有一種提升閥類型的變速箱潤(rùn)滑安全閥，它設(shè)在變速箱箱體內(nèi)變速箱控制閥的底下。當(dāng)潤(rùn)滑壓力大于520 kPa時(shí)，安全閥就把潤(rùn)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(jié)構(gòu)示意圖

表1 變速器在各檔位電磁閥工作和離合器結(jié)合情況

2 故障現(xiàn)象

該設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中司機(jī)發(fā)現(xiàn)變速器無(wú)倒退檔，前進(jìn)2檔、3檔、6檔行走無(wú)力，其他檔位正常，且無(wú)任何故障報(bào)警。

3 故障處理

1）考慮到變速器內(nèi)部出現(xiàn)機(jī)械故障，為避免在測(cè)試過(guò)程中造成更嚴(yán)重?fù)p壞，首先對(duì)變速箱油進(jìn)行取樣化驗(yàn)，同時(shí)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(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2）考慮電氣系統(tǒng)故障，因?yàn)榭ㄌ?40 H型設(shè)備所用變速箱控制系統(tǒng)為電控液壓模式。電氣信號(hào)會(huì)直接影響變速箱離合器的結(jié)合。

首先使用萬(wàn)用表檢測(cè)變速箱控制電磁閥線路是否正常，即操作檔位手柄，測(cè)量電磁閥供電是否為24 V。經(jīng)測(cè)量電磁閥供電線路全部正常，說(shuō)明檔位手柄、ECM輸入信號(hào)和輸出信號(hào)全部正常。使用萬(wàn)用表測(cè)量電磁閥線圈是否損壞，經(jīng)測(cè)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(wú)法進(jìn)入離合器活塞腔。使用壓力表檢測(cè)變速箱各檔位壓力是否正常。變速器各離合器組件壓力測(cè)試口位置圖如圖2所示。

圖2 變速器各離合器組件壓力測(cè)試口位置

測(cè)量步驟：①使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，直至變速箱油達(dá)到其工作溫度 51°C（124°F）；②把機(jī)器停在平整堅(jiān)硬的地面上。移動(dòng)變速箱操縱桿到空檔位置，把發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)上。輪子前后都塞上墊塊；③將差速器驅(qū)動(dòng)軸取下；④將壓力表（0～6 000 kPa）連接到測(cè)試口（D）和（G）上。高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，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(cè)試口（B）、（D）和（F）上。高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，將變速箱控制（桿）放在第一前進(jìn)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(cè)試口（C）、（E）和（H）上。高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，將變速箱控制（桿）放在第二前進(jìn)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(cè)試口（A）、（F）和（H）上。高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，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(jié)合壓力值參考見(jiàn)表2。經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)測(cè)壓點(diǎn)A無(wú)壓力，測(cè)壓點(diǎn)C壓力值非常低。其他檔位壓力正常，說(shuō)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(wú)壓力）與電磁閥D（壓力正常）進(jìn)行倒換測(cè)試，重新測(cè)量測(cè)壓點(diǎn)A仍然沒(méi)有壓力，說(shuō)明問(wèn)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(jié)合壓力值參考

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

4 故障分析

由表1看出，前進(jìn)2檔、前進(jìn)3檔、前進(jìn)6檔都共用2號(hào)離合器，倒退檔都共用3號(hào)離合器，現(xiàn)經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)2號(hào)離合器和3號(hào)離合器閥芯出現(xiàn)不同程度卡滯現(xiàn)象，所以導(dǎo)致該設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中變速器無(wú)倒退檔，前進(jìn)2檔、前進(jìn)3檔、前進(jìn)6檔行走無(wú)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^(guò)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(dòng)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(dòng)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(jī)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(shí)，設(shè)備抖動(dòng)?？赡茉斐傻脑颍孩僮兯傧湔{(diào)節(jié)控制器需要校準(zhǔn)；②比例電磁閥故障；③電子控制模塊的觸動(dòng)器故障；④離合器故障。

4）變速箱換檔時(shí)有阻滯現(xiàn)象。可能造成的原因：①速度離合器初始?jí)毫Φ?；②離合器(范圍)初始?jí)毫Φ?；③比例電磁閥故障；④電子控制模塊的觸動(dòng)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(méi)有重新校準(zhǔn)。

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(méi)有重新校準(zhǔn)。

6）變速箱換檔滯后?？赡茉斐傻脑颍孩匐x合器松開(kāi)緩慢；②調(diào)節(jié)控制器故障；③比例電磁閥故障；④停車(chē)制動(dòng)器拖行。

7）自動(dòng)換檔在開(kāi)位置時(shí)，變速箱進(jìn)入錯(cuò)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(jié) 語(yǔ)

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

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【責(zé)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(jī)變速器工作原理及檔位缺失故障分析［J］.露天采礦技術(shù)，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(xué)院，現(xiàn)就職于神華北電勝利能源有限公司設(shè)備維修中心。