某SD16推土機(jī)怠速無左轉(zhuǎn)向故障排查及原因分析

張 利，張 娟，周 珂，張 營，夏自祥，張清閣

（1.濟(jì)寧學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272000；2.山東圣大建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

1 故障現(xiàn)象描述

某SD16 推土機(jī)在進(jìn)行負(fù)荷試驗時，發(fā)現(xiàn)左側(cè)怠速無轉(zhuǎn)向，額定轉(zhuǎn)速有轉(zhuǎn)向，右轉(zhuǎn)向、左右制動均正常。

2 工作原理簡介

SD16 推土機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向離合器、轉(zhuǎn)向制動器、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)組成，通過機(jī)械式轉(zhuǎn)向離合器和制動器實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，并通過液壓助力實施操縱。

推土機(jī)變速箱輸出的動力傳遞至螺旋傘齒輪，傳動方向由縱向轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向，轉(zhuǎn)向離合器安裝在橫軸兩端，制動器安裝在轉(zhuǎn)向離合器外側(cè)。傘齒輪通過螺栓與橫軸連接，橫軸的花鍵與輪轂內(nèi)花鍵嚙合，輪轂通過螺栓與轉(zhuǎn)向離合器內(nèi)轂連接，轉(zhuǎn)向離合器內(nèi)轂外安裝內(nèi)齒片；轉(zhuǎn)向離合器外轂通過螺栓與終傳動驅(qū)動法蘭連接，驅(qū)動法蘭的內(nèi)花鍵與終傳動小齒輪花鍵嚙合，轉(zhuǎn)向離合器外轂內(nèi)安裝摩擦片。內(nèi)齒片、摩擦片交替相鄰安裝，在碟簧彈力的作用下，相互壓緊貼合，轉(zhuǎn)向離合器內(nèi)轂轉(zhuǎn)速、扭矩傳遞到外轂，進(jìn)而把變速箱的轉(zhuǎn)速、扭矩傳遞到終傳動，完成推土機(jī)動力的傳遞。

2.1 轉(zhuǎn)向離合器

該推土機(jī)轉(zhuǎn)向離合器為常嚙合、彈簧壓緊、液壓分離、濕式、多片式結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。當(dāng)需要傳遞動力時，摩擦片、內(nèi)齒片在碟簧的作用下被壓緊，既離合器外轂和內(nèi)轂相結(jié)合，完成動力的傳遞；當(dāng)需要切斷動力時，液壓油沿圖示箭頭方向進(jìn)入活塞腔，推動活塞反向壓緊碟簧，使摩擦片、內(nèi)齒片分離，完成動力的切斷。

圖1 轉(zhuǎn)向離合器結(jié)構(gòu)圖

2.2 制動器

該推土機(jī)制動器為濕式、浮動式結(jié)構(gòu)，安裝在離合器外轂上，如圖2 所示。當(dāng)推土機(jī)需要制動時，活塞推動搖臂1 帶動搖臂4 轉(zhuǎn)動，利用杠桿原理使制動帶兩端靠近，制動帶內(nèi)鑲有制動襯片，制動帶兩端靠近的同時制動襯片抱緊制動器外轂，完成制動動作。

圖2 制動器結(jié)構(gòu)圖

2.3 轉(zhuǎn)向制動液壓系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向制動液壓系統(tǒng)輔助推土機(jī)傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向和制動，為操縱提供助力，減輕駕駛?cè)藛T工作強(qiáng)度，提升駕駛舒適性。原理如圖3 所示。

圖3 轉(zhuǎn)向制動液壓系統(tǒng)原理圖

轉(zhuǎn)向泵進(jìn)油管底部安裝轉(zhuǎn)向粗濾器、出油管上安裝轉(zhuǎn)向精濾器，精濾器附帶旁通閥，轉(zhuǎn)向泵吸取后橋箱內(nèi)的液壓油，油液經(jīng)兩級過濾后分兩路進(jìn)入液壓系統(tǒng)。一路進(jìn)入轉(zhuǎn)向調(diào)壓閥，調(diào)定系統(tǒng)壓力為2.2MPa，經(jīng)轉(zhuǎn)向調(diào)壓閥溢流出的油液進(jìn)入冷卻器流回后橋箱，進(jìn)而對后橋箱內(nèi)橫軸進(jìn)行潤滑，如若回油管路壓力超過1.2MPa，則經(jīng)轉(zhuǎn)向調(diào)壓閥內(nèi)的安全閥溢流回后橋箱；另一路液壓油依次進(jìn)入轉(zhuǎn)向制動閥、左腳制閥、右腳制閥。

當(dāng)推土機(jī)需要轉(zhuǎn)向時，以推土機(jī)左轉(zhuǎn)向為例，拉動左側(cè)轉(zhuǎn)向拉桿，在連桿的作用下，左側(cè)轉(zhuǎn)向閥打開，液壓油通過轉(zhuǎn)向閥進(jìn)入轉(zhuǎn)向離合器，在活塞的作用下碟簧被壓縮，內(nèi)齒片、摩擦片分離，動力被切斷，繼續(xù)拉動左側(cè)轉(zhuǎn)向拉桿，左側(cè)制動閥打開，液壓油通過制動閥進(jìn)入制動缸，在活塞推力的作用下使得制動帶抱緊離合器外轂，根據(jù)拉動拉桿行程的不同，制動帶可施加不同程度的制動力，而右側(cè)動力未切斷，左右兩側(cè)產(chǎn)生速度差，進(jìn)而實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)彎半徑的左轉(zhuǎn)向。

3 故障排查過程

通過負(fù)荷試驗，發(fā)現(xiàn)該推土機(jī)左側(cè)怠速無轉(zhuǎn)向，額定轉(zhuǎn)速有轉(zhuǎn)向，右轉(zhuǎn)向、左右制動均正常，根據(jù)推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)工作原理可知，故障的類型有兩種，一是液壓系統(tǒng)故障，二是離合器機(jī)械故障。由于離合器安裝在后橋箱內(nèi)，拆檢不方便，根據(jù)維修經(jīng)驗，首先排查液壓系統(tǒng)。

利用地板架上的集中測壓口，測試左右轉(zhuǎn)向壓力值，測得值如表1 所示，系統(tǒng)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力值為2.2±0.2MPa，而實測怠速左轉(zhuǎn)向壓力為1.2MPa，可推測推土機(jī)無法轉(zhuǎn)向的原因是左側(cè)轉(zhuǎn)向油路壓力過低，無法推動活塞壓縮碟簧，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)齒片、摩擦片不能分離，動力無法被切斷。而造成壓力低的原因可能是液壓元件或管路故障，需進(jìn)行逐一排查。

表1 轉(zhuǎn)向制動液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向壓力值 (單位：MPa)

1）打開護(hù)罩，拉動左轉(zhuǎn)向拉桿，觀察轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)向調(diào)壓閥、轉(zhuǎn)向制動閥及其管路是否有漏油現(xiàn)象，經(jīng)檢查未見漏油，排除液壓元件、管路泄漏問題。

2）斷開轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向制動閥之間的連桿連接，手動操縱轉(zhuǎn)向制動閥，觀察推土機(jī)是否能夠怠速左轉(zhuǎn)向，經(jīng)觀察未能恢復(fù)，排除連桿連接不到位問題。

3）拆檢轉(zhuǎn)向制動閥，閥內(nèi)各零件完好，未見明顯異物，閥芯轉(zhuǎn)動自如，未見卡閥現(xiàn)象，排除轉(zhuǎn)向制動閥問題。本次未對轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)向調(diào)壓閥進(jìn)行拆檢，因右側(cè)怠速、額定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、制動均正常，可直接排除。

通過以上檢測，液壓系統(tǒng)問題排除，需進(jìn)一步對后橋箱內(nèi)轉(zhuǎn)向離合器進(jìn)行拆檢，經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)，活塞密封環(huán)損壞。轉(zhuǎn)向內(nèi)轂與活塞密封槽之間有1.2mm 間隙，活塞密封環(huán)安裝在活塞密封槽內(nèi)，依靠活塞密封環(huán)自身張開彈力貼合內(nèi)轂面以起到封油作用。該故障活塞密封環(huán)開口處錯位，一邊向活塞密封槽凹陷，一邊向內(nèi)鼓貼合面張開，形成至少0.6mm 間隙，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力內(nèi)泄，導(dǎo)致離合器因壓力低而無法正常分離。更換活塞密封環(huán)，試機(jī)驗證，怠速轉(zhuǎn)向壓力2.0MPa，在正常范圍內(nèi)，可完成怠速左轉(zhuǎn)向動作，故障消除。圖4 為活塞密封環(huán)實物圖。

圖4 活塞密封環(huán)實物圖

4 結(jié)語

通過對某SD16 推土機(jī)怠速無法左轉(zhuǎn)向故障排查，發(fā)現(xiàn)由于活塞密封環(huán)外形接口錯位，導(dǎo)致外徑圓度尺寸不良，液壓系統(tǒng)內(nèi)泄，油液壓力低，無法推動活塞壓縮碟簧，內(nèi)齒片、摩擦片無法分離，最后致使動力無法切斷。

進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)：①活塞密封環(huán)為離合器廠商外購件，執(zhí)行的是抽檢，存在無法全部識別接口處錯位的風(fēng)險；②轉(zhuǎn)向離合器試驗標(biāo)準(zhǔn)壓力為2.0～2.4MPa，而現(xiàn)場試驗壓力設(shè)置為2.4MPa，為標(biāo)準(zhǔn)壓力上限值，存在低壓無法識別的風(fēng)險。

與供應(yīng)商協(xié)商：①修改活塞密封環(huán)檢驗指導(dǎo)書，入庫時臨時全檢，待驗證整改完成后連續(xù)5個批次無不合格品時再改為正常抽檢；②修改離合器出廠試驗檢驗指導(dǎo)書，試驗壓力由2.4MPa修改為2.0MPa，檢出低壓無法打開的離合器；③對現(xiàn)場人員和檢驗人員進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)。

通過此次故障排查，對推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)工作原理有了更進(jìn)一步認(rèn)識，為后續(xù)類似故障積累了一定經(jīng)驗，同時對供應(yīng)商的工藝提升起到了促進(jìn)作用。