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1、1 装载机维修技术 变矩器 变速箱原理及常见故障处理方法主讲 余福东 2 内容 基本概念液力变矩器变速箱液压控制系统常见故障的处理方法各系统压力调整方法 3 一 基本概念 传动的概念 传动 机械能的传递传动的种类 机械传动液力传动液压传动电力传动 4 一 基本概念柳工装载机的基本结构 ZL30F为例 5 装载机传动图 6 柴油机 前驱动桥 后驱动桥 变矩器 变速箱 前传动轴 后传动轴 液压泵 装载机传动系统简图 7 变矩器 变速箱 ZL系列装载机变矩器 变速器装配图 8 二 液力变矩器 液力变矩器安装在变速器齿轮的输入端 通过驱动盘固定在发动机的后端 9 液力变矩器的功用 1 成倍增长发动机产
2、生的转矩 2 起到自动离合器的作用 传送或断开发动机至变速器的转矩 3 缓冲发动机及传动系的扭转振动 4 起到飞轮的作用 使发动机转动平稳 5 驱动液压控制系统的液压泵 10 液力变矩器的特点 1 自动调节输出扭矩和转速 2 自动实现低速重载和高速轻载的转换 3 变矩比大 高效区域宽 4 以油为介质 吸收和消除了外来振动和冲击 保护了柴油机和传动系统 5 当外载荷突然增大或不可克服时 发动机也不会熄火 6 大大减轻了司机操作的劳动强度 提高了舒适性 不足之处 效率低 经济性差 11 液力变矩器的组成 泵轮 通过液力变矩器壳体与曲轴相连 由曲轴驱动 涡轮 由液压驱动 与变速器输入轴联接 定轮 由
3、单向离合器及定轮轴组成 与自动变速器壳体固定 锁止离合器 由花键轴联接在变速器的输入轴上 12 几种典型液力变矩器 1 三元件液力变矩器该变扭器可以转入偶合器工况 故又称综合式液力变矩器 其构造如图所示 1一滚柱2一塑料垫片3一涡轮轮毂4一曲轴凸缘5一涡轮6一起动齿圈7 变矩器壳8一泵轮9一导轮10一自由轮外座圈11一自由轮内座圈12一泵轮轮毂13一变矩器输出轴 齿轮变速器第一轴 14一导轮固定套管15一推力垫片16一自由轮机构盖 13 2 四元件综合式液力变矩器 其构造示意图如图所示 四元件综合式液力变矩器的特性是两个变矩器特性和一个偶合器特性的综合 1 动齿圈2 变矩器壳3 曲轴凸缘4 第
4、一导轮 I 5一涡轮6一泵轮7一第二导轮 8 自由轮机构9一输出轴10一导轮固定套管a 示意图b 液流方向 14 3 带锁止离合器的液力变矩器带锁止离合器的液力变矩器构造1 动齿圈2 锁止离合器操纵油缸3一导向销4一曲轴凸缘盘5 油道6 操纵油缸活塞 压盘 7 从动盘8 传力盘9 键l0一涡轮11一泵轮12一导轮13一自由轮机构14一涡轮轮毂15 变矩器输出轴 15 转矩传递 转矩传递原理 16 泵轮和涡轮结构 泵轮结构 17 涡轮结构 泵轮和涡轮结构 18 转矩传递过程 泵轮转动 涡轮不动 涡流 环流 1 泵轮转动 涡轮不动 2 泵轮与涡轮转速差较大时 形成涡流 3 泵轮与涡轮转速接近时 形
5、成环流 19 转矩放大原理 20 定轮结构定轮位于泵轮与涡轮之间 安装在定轮轴上 而定轮轴经过单向离合器固定在变速器壳体上 定轮叶片截住离开涡轮的变速器油 改变其方向 使其冲击泵轮的叶片背部 给泵轮一个额外的推力 21 单向离合器的结构 单向离合器外圈转动 楔形块锁止 22 变矩器单向离合器 自由轮 机构构造1 内座圈2 外座圈3 导轮4 铆钉5 滚柱6 叠片弹簧 23 涡流相当大时定轮单向离合器工作情况 定轮单向离合器的转矩放大功能 涡流较大 24 涡流较小时单向离合器工作情况 定轮单向离合器的转矩放大功能 涡流较小 25 液力变矩器的性能 1 转矩比 T TW TB式中T 转矩比 TW 涡
6、轮输出转矩 单位为N m TB 泵轮输出转矩 单位为N m 26 液力变矩器的性能 2 失速点 失速点是指涡轮停转 转速比为零 时的泵轮状态 液力变矩器的最大转矩比就在失速点 转矩比通常在1 7 2 5之间 3 耦合点 耦合点是指当转速比达到某一规定值时 涡流变得最小 而转矩比几乎为1 1 换言之 液力变矩器在耦合点工作时 开始起液力耦合器的作用 以防止转矩比降至1以下 27 传动效率 P k T n式中P 发动机输出功率 单位为kW k 系数 T 发动机转矩 单位为N m n 发动机转速 单位为r min 涡轮输出转矩 单位为N m 泵轮输出转矩 单位为N m 转速比 28 液力变矩器的运作
7、 1 车辆停住 发动机怠速运转时 液力变矩器在失速点工作 29 2 车辆起步时 液力变矩器在变矩区工作 当解除制动时 涡轮与变速器输入轴一起转动 所以 在踩下加速踏板时 涡轮就与泵轮转速及转矩成正比的输出 以大于发动机所产生的转矩转动 传动效率也随之增加 并在转速比达到耦合点前一点达到最大值 使得车辆前进 30 3 车辆低速行驶时 液力变矩器在耦合点工作 31 4 车辆以中 高速行驶时 液力变矩器在耦合区工作 这时 液力变矩器仅仅起到液力耦合器的作用 涡轮以与泵轮几乎一样的转速转动 转矩比几乎为1 1传送 32 锁止离合器机构 1 作用为防止液力变矩器在耦合区出现能量损失现象 降低油耗 当车速
8、在大约60km h 工程机械在某一特定速度 或以上时 锁止离合器通过机械机构将发动机与变速器输入轴直接联结 这样 发动机产生的动力几乎100 地传送至变速器 33 2 结构 锁止离合器装在涡轮毂上涡轮的前端 减振弹簧在离合器接合时吸收扭力 防止产生振动 34 3 运行锁止离合器起动后随同泵轮及涡轮一起转动 锁止离合器的接合及分离由液力变矩器的液压油流向决定 1 离合器分离当车辆低速行驶时 液力变矩器液体流至锁止离合器的前端 此时锁止离合器前端及后端的压力相等 使锁止离合器脱开 35 2 离合器接合当车辆以中速至高速 通常50km h以上 行驶时 加压液体流至锁止离合器的后端 此时锁止活塞挤压液
9、力变矩器壳体 从而使锁止离合器与前盖 驱动盘 接合并一起转动 36 柳工变矩器 柳工液力变矩器结构图 37 液力变矩器和超越离合器传动路线图 38 液力变矩器进出油道 Pmax 0 56MPa Pmax 0 45MPa 39 三 变速箱 行星变速器 变速器的基本概念改变车辆的运行速度变速器 40 变速器的发展 41 变速器的功用 齿轮传动 1 变速变矩2 能倒退行驶3 中断动力传递 42 变速器的分类1 按传动比变化方式有三种 有级式变速器 改变传动比 无级式变速器 电力式 液力式 液动式 综合式变速器 液力式 有级式 43 2 按操纵方式不同分人力换挡和动力换挡二种 1 人力换挡变速器拨动滑
10、动齿轮换挡拨动啮合套换挡 44 拨动滑动齿轮换挡变速器 45 拨动啮合套换挡变速器 46 人力换挡变速器特点 优点 结构简单 工作可靠 制造容易 质量轻 传动效率高 缺点 操纵强度大 换挡时间长 47 2 动力换挡变速器通过液压操作实现换挡其特点为 结构复杂 体积大 质量重 有磨檫损失 传动效率较低 但操纵简单 快 可实现负荷下不停车换挡 可提高生产率 48 优点 操纵简单省力 提高行车安全性 行驶平稳 舒适性好 防止传动系过载 有效地衰减传动系扭转振动 延长发动机及传动部件寿命 提高车辆的动力性 改善和提高车辆的动力性 减少燃油消耗 降低排放污染 缺点 结构较为复杂 制造难度大 生产成本高
11、维修困难 传动效率低 动力换挡变速器的优缺点 49 3 安轮系形式分类 定轴式 行星式 定轴式变速器 50 行星式变速器 51 工程机械常用的变速器 滑动齿轮人力换挡变速器 啮合套人力换挡变速器 滑动齿轮和啮合套组合人力换挡变速器 直齿轮 和斜齿轮 长啮合动力换挡变速器 行星齿轮动力换挡变速器 52 单排行星齿轮机构 53 n1 kn2 1 k n3 0k Z2 Z1 54 1 离合器接合 2 离合器分离 55 柳工装载机变速器 BS305变速箱变速部分 56 变速箱动力传递图 前进一档传递线路图 57 变速箱动力传递图 前进二档传递线路图 58 变速箱动力传递图 倒档传递线路图 59 四 液
12、压控制系统 变矩器 变速箱液压系统图 60 变速操纵阀 61 五 常见故障的处理方法 1 某挡位行走无力或不行走 其余挡位行走正常 行走无力或不行走是指挂某挡位行驶速度明显低于该挡位的正常行走速度或铲斗轻微插入料堆后即不行走 某挡位行走无力或不行走 可排除变矩器 行走泵 减压阀等各挡公用油路和部件的问题 故障发生的部位只能是在变速控制阀之后到该挡离合器活塞之间的油路上 此时应首先观察变矩器与变速箱之间的主传动轴旋转情况 挂相应挡位 在铲斗插入料堆装载机停止前进后 主传动轴继续转动而变速箱输出轴不转时 即可确认存在以下问题 62 五 常见故障的处理方法 1 相应挡位离合器轴承盖或尼龙套严重磨损
13、2 如轴承盖或尼龙套良好或磨损轻微 则说明该挡离合器内外封环密封不良 轴承盖 尼龙套 内外封环等薄弱部件磨损后 供往离合器油液从磨损部位大量泄露 从而造成控制油压降低 离合器出现打滑现象 这类故障往往伴随油温过高的现象 排除方法 更换相应损坏零件即轴承盖或尼龙套 内外封环 重新调整轴承与轴承盖 使轴承间隙为0 05 0 09mm 如打滑时间过长可能烧损摩擦片 应换新件 若污染油液 应清洗滤芯滤网或更换新油 63 五 常见故障的处理方法 2 发动机正常 挂任一挡位 均不行走或行走无力每个挡位均不行走或行走无力 可将故障范围限定在变矩器 行走泵 减压阀等各挡公用油路和部件上 在出现这种故障时 可以
14、观察到整机不行走时主传动轴也不转动 对于这类故障 首先检查变速箱内液压油油量是否足够 方法是使发动机处于怠速状态 观察油位应在变速箱侧面的油标中部 如看不到油面应补足油液 油位正常后区分故障是突然出现还是逐渐出现 如属突发性故障 应拆检减压阀是否脏污 阀芯表面是否划伤卡死在最小供油位置 可通过清洗研磨解决再检查行走泵连接套花键是否损坏 如故障征兆缓慢出现 一般属于行走系零部件逐渐磨损或油液清洁度差造成的故障 可按以下顺序检查 1 判断故障是否在变矩器 检查安装在车后架上的机械油回油滤清器 如滤网上附着有大量的铝粉 即可断定变矩器内轴承损坏导致 三轮 磨损 应拆卸变矩器 更换损坏的零部件并清洗油
15、路 64 五 常见故障的处理方法 工作时变矩器工作油腔内的传动油液必须保持充满状态 油量不足会导致输出扭矩降低 使主传动轴旋转无力或停止旋转 检查时脱开变矩器至变速箱的回油 变矩器溢流 低压胶管 观察发动机怠速状态下回油管的溢流量 正常状态下只有很少的流量 随着发动机转速的升高 变矩器减压阀内的溢流阀突然开启时流量会突然增大 如果发动机怠速时此流量也较大 则可判定变矩器内的密封环严重磨损导致内漏 2 如变矩器向变速箱的回油正常 则使发动机高速运转 如回油量较少 则应检查行走泵的吸油管路内是否存在脏堵或漏气现象 主要检查变速箱内安装的吸油滤网 行走泵胶管是否老化 内部脱落或折弯等 3 如上述正常
16、 可以判定行走泵容积效率低 则更换行走泵 4 行走无力故障一般不考虑变矩器回油散热回路故障 65 五 常见故障的处理方法 3 空挡自动前进 挂前进挡也可正常行驶 挂后退挡时装载机不能行走 但各挡工作压力均正常一三 二四挡操作杆挂任一挡 前进 后退操作杆处于中间位置而装载机前进 说明前进离合器处于结合状态 挂入后退挡后由于后退离合器结合而前进离合器未正常脱开 两个离合器同时处于结合状态 从而造成整机不行走的现象 对此 应拆开前进离合器进行检查 一般为离合器主 从动片烧结抱死 或卡簧部分脱出导致摩擦片倾斜不能复位 另外 前进离合器活塞卡滞 支座单向阀堵塞也会造成离合器分离慢或不分离 对单向阀卡滞的一般与行走系油液清洁度有关 必要时清洗滤芯 更换液压油 66 五 常见故障的处理方法 4 作业时挂二挡后突然出现不行走 检查各挡工作压力均正常原因为变速箱离合器轴断 更换离合器轴 重调轴承间隙 67 五 常见故障的处理方法 5 作业时突然停止行驶 所有挡位均不能前进后退 但工作压力正常主传动轴旋转正常 突然出现挂不上挡 一般可排除变速箱内部各离合器和变矩器 行走泵等公用油路故障 主要是变速分配阀气
