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1、第八章 工程机械底盘的诊断与检测,目录,第一节 概述,工程机械的底盘结构因机械类型不同而不同。以铲土运输机械的底盘为例，它一般由传动系、行驶系、转向系和制动系组成，其中根据行走方式的不同又有轮式和履带式之分。履带式机械底盘一般在传动系中没有差速器，但有转向离合器，履带式机械底盘中的行驶系和转向系与轮式机械的完全不同。 工程机械种类繁多，但自行式的机械不外乎以轮式行走机械或履带式行走机械为基础车，再设置特定的工作装置，完成推、拖、挖、铲、转、运、铺、拌等作业任务。 工程机械工作的环境条件与一般车辆大不相同，技术性能要求也大不相同，如轮式的工程机械，虽然也要求其机动性好，但更重要的是要求其牵引性能
2、要好，这就决定了轮式工程机械的运行速度比汽车低，制动性能侧重于低速或坡道制动，对转向轮的定位要求与汽车相比不太严格甚至无法要求。再如工程机械一般是在低速大扭矩工况下工作，其外负荷的变化频率和幅度很大，这也与汽车在公路上行驶的状况有很大不同。,工程机械种类的繁多，社会保有量较汽车少得多，加之其工作的特殊工况等决定了对工程机械底盘的技术状态检测的复杂性、多样性和不经济性。因此，目前对汽车底盘的检测已有比较成熟的技术和设备，而对工程机械底盘的检测还在探索与发展阶段。 工程机械底盘的技术状况影响到发动机动力的传递和燃油的消耗，关系到整机的生产性、可靠性、经济性及操作的稳定性和安全性。评价工程机械底盘技
3、术状况的主要参数有：行驶装置的输出功率或牵引力、传动系的传动效率、传动系的振动和异响、制动系的制动力与制动距离、各总成的温度、轮式机械的转向间隙等。 工程机械的牵引性能测试主要用于新研制或引进的样机及原有产品的质量检查，这部分内容请参阅有关资料。工程机械的发展方向之一是液压化，有关液压系统检测与诊断的内容见第九章。,第一节 概述,第二节 传动系的检测与诊断,一、 传动系的检测,1传动系机械效率的检测,传动系的功率损失可分为机械损失和液力损失两大类。机械损失是指齿轮传动副、轴承、油封、摩擦离合器等处的摩擦损失。机械损失与啮合齿轮的对数、传递的扭矩等因素有关。液力损失指消耗于变矩器、润滑油的搅动、
4、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。液力损失与变矩器的速比、润滑油的品种、温度、箱体内的油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。,用五轮仪检测传动系的效率,2五轮仪的构造 数字电子式五轮仪常用来记机械加速或滑行距离。五轮仪由电子电路显示和机械部分两部分组成，如图8-1、图8-2所示。若配合磁带记录仪及X-Y记录仪，就能准确、迅速地直接绘制出速度时间（v-t）或速度行程（v-S）曲线。,一、 传动系的检测,如前所述，底盘的传动效率主要是由两部分元件的技术状况决定的，一部分是液力变矩器，另一部分是液力变矩器以后的所有机械传动。机械行驶时，若底盘机械传动部分的润滑、调整不良（如各轴承故障）及制动
5、拖滞，都会使底盘输出功率小，机械行驶无力，油耗过高，测试滑行距离时将会出滑行不良的现象。因此，还可以在某初始速度时，空档滑行，用五轮仪记录滑行距离，以此判断底盘的行驶阻力。 当机械底盘输出功率小时，根据发动机的无负载测功，加速性能检测和滑行距离检测结果便可以确定是发动机故障、液力变矩器故障还是底盘机械传动部分故障。,一、 传动系的检测,图8-2 五轮仪机械部分 示意图 1-车轮；2-齿盘；3-电 磁式传感器；4-车架； 5-弹簧缸；6-安装螺栓； 7-机械后桥（或机架）,一、 传动系的检测,数字式五轮仪由电感式行程传感器发出机械行程的信号，一般一个信号等于机械行驶1cm；石英晶体振荡器发出时间
6、信号，作为采样时标，控制门控；由计数译码器计数，用数码管显示出一定时间间隔内机械的行程，即该段时间中的平均速度，时间间隔一般为36ms 。机械速度除可用数码管显示外，也能经过数模转换（D/A），变为模似量（电压）输出至磁带记录仪、录入磁带。同样，加速过程中的行程、时间也能用数字显示或输入磁带记录仪。在加速性能试验中，既可由数字显示读得加速时间的数值，也能用磁带记录仪记录加速过程，试验完毕后，利用X-Y记录仪得到表示加速过程的曲线。,一、 传动系的检测,用五轮仪进行测试时，由于道路的不平整会使第五轮产生跳动和侧滑，从而影响到测量的精度。近年来采用一种安装在机械上不与地面接触的速度测量仪器，（参看
7、图8-3）测量机械速度，它的基本原理是向地面发射光线并接收由地面反射回的光线，利用光电原理和跟踪滤波技术，将机械的行驶速度转换为电信号的频率来测量机械速度。非接触式机械速度计的优点是安装方便、测量精确，适 于高速测量；其缺点是光源 耗电大，在很低速度时的测 量误差大，（1.5km/h以下 不能测量），价格也比较高 。利用超声波、激光技术测 量机械速度的测量仪器也已 广泛使用。,图8-3 非接触式速度计,一、 传动系的检测,用五轮仪记录机械加速和滑行过程中的速度时间（v-t）曲线和速度路程（v-S）曲线计算底盘输出功率及传动效率的方法有两个问题： 道路状况及滚动阻力等因素的影响，试验精度低； 工
8、程机械试验场地是个难解决的问题。,一、 传动系的检测,2离合器打滑测量,图8-4 离合器打滑测量仪 1-闪光灯；2-电极；3-电容； 4-电阻；5-蓄电池,一、 传动系的检测,3传动轴和万向节的性能检测,一、 传动系的检测,一、 传动系的检测,3传动轴和万向节的性能检测,4液力变矩器的检测,液力变矩器的就机检测的项目主要有：主压力、变矩器进口压力、变矩器出口压力及变速器润滑压力、液力传动油油温等。 测试方法为：液力传动系统内的油温在正常的工作温度，起动发动机，在发动机高速运转时，使变矩器失速或停驶状态全油门时，分别测出变矩器的进口压力、出口压力和变速器的润滑压力。,966D装载机变矩器压力 表
9、8-1,一、 传动系的检测,当液力变矩器工作不太正常时应进行失速试验，其目的是确定是否有不正常工作的部件。在进行失速试验时，使用制动器，使机械可靠地制动。每次失速试验时间不应过长（30s）油门全开时间绝不能超过5秒钟，不能连续进行试验，必须等到发动机和自动变速器油冷却到正常温度才能进行第二个档位的失速试验，以防止油温过高。在两次试验之间，变速器处于空档，发动机以中速运转两分钟，使油冷却。一般变矩器出口温度不允许超过135。失速试验时将发动机加速至最大供油位置（此时，挂某挡位的同时制动器也要起作用），记录发动机达到的最高转速、主压力、变矩器进出口压力及润滑压力。若测得的发动机最高转速较规定正常转
10、速的差值超过150r/min，则说明发动机或液力传动装置工作不正常；若失速转速高于标准值，说明主油路油压过低或换档执行元件损坏；若失速转速低于标准值，则可能是发动机动力不足或液力变矩器有故障。例如，当变矩器导轮单向离合器打滑时，变矩器在偶合器工况下工作，从而使发动机的负荷增大，转速下降。,4液力变矩器的检测,一、 传动系的检测,5动力换挡变速箱的就机检测,一、 传动系的检测,6液力机械变速器的试验台检测,液力机械变速器修理装配后或从机械上拆卸下进行试验时，可在试验台上进行检测。 液力机械变速器试验台如图8-6所示。变矩器的驱动部分可用牵引电动机或发动机，驱动部分传给变矩器的扭矩用专门的测扭仪来
11、测量。功率吸收部分可用测功器，一般为水力测功器。试验台设有专门的冷却器，用来冷却工作油。在仪表板上装有测量油压及油温的仪表。,图8-6 液力机械变速器试验台 1-驱动部分 2-测扭仪 3-液力机械变速器 4-测功器 5-冷却器 6-冷却风扇 7-电动机 8-滤油器 9-仪表盘 10-润滑压力传感器 11-主压力传感器 12-变矩器油压传感器 13-变矩器油温传感器 14-速度传感器 15-变矩油出口,一、 传动系的检测,修理装配后的液力机械变速器器试验分三阶段进行,6液力机械变速器的试验台检测,一、 传动系的检测,试验结束后，应将工作油从液力机械变速器内放出，并加注新的工作油。,6液力机械变速
12、器的试验台检测,一、 传动系的检测,（1）检查箱体、盖接合面和管路接头的密封性； （2）检查换档操纵机构是否灵活、准确；各档离合器接合是否迅速、平稳，分离是否彻底； （3）检查液力机械变速器的工作情况，工作时是否平稳，是否有不正常噪声； （4）检查油压和油温，对压力调节阀进行调整； （5）进行液力变矩器的性能试验。,液力机械变速器在试验台上进行检验的目的是：,6液力机械变速器的试验台检测,一、 传动系的检测,第二节 传动系的检测与诊断,二、 传动系的诊断,1主要部件的经验诊断法,离合器的常见故障有分离不彻底、起步 发抖、传力打滑和异响等。离合器结构 如图所示。,离合器结构示意图,主离合器故障现
13、象、原因、和诊断方法：,常见故障： 1.分离不彻底 2.起步发抖 3.传力打滑 4.异响,二、 传动系的诊断,主离合器故障现象、原因、和诊断方法：,常见故障： 1.分离不彻底 2.起步发抖 3.传力打滑 4.异响,二、 传动系的诊断,主离合器故障现象、原因、和诊断方法：,常见故障： 1.分离不彻底 2.起步发抖 3.传力打滑 4.异响,二、 传动系的诊断,主离合器故障现象、原因、和诊断方法：,常见故障： 1.分离不彻底 2.起步发抖 3.传力打滑 4.异响,二、 传动系的诊断,机械变速箱的常见故障有异乡响、跳档和乱档等。其结 构如下图所示。,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.跳档 2.乱档
14、3.异响,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.跳档 2.乱档 3.异响,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.跳档 2.乱档 3.异响,二、 传动系的诊断,德国ZF系列WG200定轴式变速箱,二、 传动系的诊断,行星轮式动力换档变速箱,液力变矩器,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.油温高 2.变矩器噪声 3.各档换档压力均低 4.某档换档压力低 5.工作无力,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.油温高 2.变矩器噪声 3.各档换档压力均低 4.某档换档压力低 5.工作无力,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.油温高 2.变矩器噪声 3.各档换档压力均低 4.某档换档压力低 5.工作无力,二、
15、传动系的诊断,常见故障： 1.油温高 2.变矩器噪声 3.各档换档压力均低 4.某档换档压力低 5.工作无力,二、 传动系的诊断,常见故障： 1.油温高 2.变矩器噪声 3.各档换档压力均低 4.某档换档压力低 5.工作无力,二、 传动系的诊断,2仪器检测诊断法,1用振动声学方法诊断传动系故障,传动系有故障时，常常引起机件的振动并发出各种响声，研究表明，每种故障引起的振动都有其特征频率。由于故障程度有差异，任何一种故障的振动对应某一频率范围。如传动轴弯曲、轴承间隙增大、磨损、齿轮啮合差等故障都可以用振动声学方法给出确定的结论。,振动声学方法的本质是当配合副间隙过大而继续工作时，零件间将产生撞击
16、。在冲击时，传动系产生的振动信号是衰减振动形式，振动振幅值取决于运动副的技术状况和工作状态。因此，振幅可以作为诊断参数。当传动系工作时，有连续不断的撞击发生，所以，其振动波形为反复的衰减正弦波。,二、 传动系的诊断,2仪器检测诊断法,2变速箱和驱动桥的油样分析,为了分析变速箱和驱动桥中离合器、齿轮和轴承等部件的磨损及其它故障，还应采用各种油样分析的方法和手段分析变速箱中的润滑油和驱动桥中的齿轮油。这种分析的内容和目的有两个：,1：油的物理化学性能分析 用以评价油的润滑能力，决定是否更换润滑油及换油周期是否合适,2：润滑油中的机械杂质分析 根据磨损颗粒的成分、大小、形状和数量判断传动系的技术状况，是否有不正常磨损及不正常磨损与零件可能最后损坏的关系，并找出故障的原因与部位,二、 传动系的诊断,2仪器检测诊断法,3油温的监测,二、 传动系的诊断,第三节 转向系的诊断与检测,转向系对车辆的使用性能影响很大，直接影响到行车安全，不论何种转向系必须满足下列要求
