卡特140H平地机变速器工作原理及档位缺失故障分析

刘晓春，葛春伟

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026015）

卡特140H平地机变速器工作原理及档位缺失故障分析

刘晓春，葛春伟

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026015）

卡特140 H平地机采用电控液压式变速器，在运行过程中该型平地机变速器出现部分档位缺失故障，介绍变速器工作原理及对部分档位缺失故障进行分析。

变速器；离合器；电磁阀

1 变速器控制系统原理

1.1 变速器工作原理

140H平地机装有一个中间轴变速箱。该变速箱有8个前进速度和6个倒退速度。这些速度是由电子控制模块（ECM）电子控制的。变速箱位于平地机的左后侧。

变速器内部离合器及轴组件结构示意图如图1，以变速器在前进1档为例，当前进1号离合器接合时,来自输入轴（3）上的齿轮（4）的动力传输到前进轴（10）上的齿轮（5）。齿轮（5）传递动力到前进轴（10）。在前进轴（10）上的齿轮（7）驱动在第 2/倒退轴（17）上的齿轮（14）。第2/倒退轴（17）传动力去齿轮（13）。齿轮（13）驱动在第 3/第 1轴（24）上的齿轮（21）。

当6号离合器（23）接合时,动力从齿轮（21）传递到第3/第1轴上。在第3/第1轴上的齿轮（20）传递动力去在高/低轴（31）上的齿轮（26）。

当7号离合器（27）的低速齿轮接合时,动力从齿轮（26）传递到高/低轴（31）和去输出连接轭（32）。

该平地机变速箱为三组离合器结合控制一个档位输出，通过电磁阀的通断，连接从优先减压阀通向相应的选择器阀芯的压力油到达相对应的变速箱离合器。变速器在各档位电磁阀工作和离合器结合情况见表1。

1.2 变速箱液压系统油路流向

变速箱油泵包含变速箱回油泵和变速箱注油泵。变速箱回油泵把变速箱油槽的油转输到差速器油槽。变速箱注油泵把差速器油槽的油转输到变速箱滤清器。从发动机前面方向看，变速箱油泵是顺时针方向旋转。在2 000 r/min转速下,变速箱泵的供油量为105 L/min。变速箱箱体底部向变速箱油槽提供润滑油。流经变速箱回油滤网和磁性滤清器，油流向差速器油槽除污。然后，油流向变速箱油泵的回油泵部分。用一只呼吸器管路连接变速箱和差速器，使两者箱体内的压力相等。注油管上的呼吸器提供与外界大气通气的通道。注油管延伸到差速器的箱体。油从差速器箱体通过管子和软管输往变速箱回油泵。油是流经变速箱油泵座室里的变速箱滤网和磁性滤清器。来自变速箱增压泵的增压油通过变速箱机油泵的带芯通道流向变速箱滤清器。流经变速箱滤清器后，压力油经过软管流向变速箱一侧的连接器上。发动机转速为750 r/min时,如果变速箱控制阀的压力设定为 2 760 kPa，压力油就会流经变速箱箱体的带芯通道到主安全阀及优先减压阀。油就流向选项阀及电磁线圈。之后，油就回到变速箱油槽。剩余的油从主安全阀经过变速箱箱体的带芯通道到箱体一侧的连接器上。之后，油经过软管通往变速箱油冷却器。冷却的油用于变速箱的润滑。冷却的油经过另一条软管输往变速箱箱体一侧的连接器。油流经变速箱箱体带芯的通道。接着，油流向变速箱下半部控制歧管的通道。润滑油从歧管流经变速箱箱体的钻孔，通到每根轴的端部。油流到轴上，对轴承及离合器包提供润滑。油再次回流到变速箱油槽。变速箱冷却器的旁通阀设在变速箱箱体内，变速箱控制阀的底下。当冷却器进气压力和润滑压力的差大于520 kPa时，变速箱机油冷却器旁通阀释放变速箱润滑系统。另外，有一种提升阀类型的变速箱润滑安全阀，它设在变速箱箱体内变速箱控制阀的底下。当润滑压力大于520 kPa时，安全阀就把润滑油排放到变速箱油槽里。

图1 变速器内部离合器及轴组件结构示意图

表1 变速器在各档位电磁阀工作和离合器结合情况

2 故障现象

该设备在运行过程中司机发现变速器无倒退档，前进2档、3档、6档行走无力，其他档位正常，且无任何故障报警。

3 故障处理

1）考虑到变速器内部出现机械故障，为避免在测试过程中造成更严重损坏，首先对变速箱油进行取样化验，同时检查变速箱滤芯和磁性滤芯中是否有大量杂质。经检测未发现明显异常。

2）考虑电气系统故障，因为卡特140 H型设备所用变速箱控制系统为电控液压模式。电气信号会直接影响变速箱离合器的结合。

首先使用万用表检测变速箱控制电磁阀线路是否正常，即操作档位手柄，测量电磁阀供电是否为24 V。经测量电磁阀供电线路全部正常，说明档位手柄、ECM输入信号和输出信号全部正常。使用万用表测量电磁阀线圈是否损坏，经测量全部正常。排除电气系统故障。

3）考虑变速箱控制液压系统故障，控制阀卡滞或堵塞，变速箱油无法进入离合器活塞腔。使用压力表检测变速箱各档位压力是否正常。变速器各离合器组件压力测试口位置图如图2所示。

图2 变速器各离合器组件压力测试口位置

测量步骤：①使机器运转，直至变速箱油达到其工作温度 51°C（124°F）；②把机器停在平整坚硬的地面上。移动变速箱操纵杆到空档位置，把发动机关上。轮子前后都塞上垫块；③将差速器驱动轴取下；④将压力表（0～6 000 kPa）连接到测试口（D）和（G）上。高怠速运转发动机，将变速箱控制（杆）放在空档位置。记录压力表读数，卸下仪表；⑤将压力表（0～6 000 kPa）连接到测试口（B）、（D）和（F）上。高怠速运转发动机，将变速箱控制（杆）放在第一前进档位置。记录压力表读数，卸下仪表；⑥将压力表（0～6 000 kPa)连接到测试口（C）、（E）和（H）上。高怠速运转发动机，将变速箱控制（杆）放在第二前进档。记录压力表读数，卸下仪表；⑦将压力表（0～6 000 kPa）连接到测试口（A）、（F）和（H）上。高怠速运转发动机，将变速箱控制杆放在第一倒退档。记录压力表读数，卸下仪表。

变速器离合器结合压力值参考见表2。经过测量发现测压点A无压力，测压点C压力值非常低。其他档位压力正常，说明变速箱泵正常工作，故障可能出现在控制阀上。

4）考虑到电磁阀阀芯出现卡滞或堵塞，将电磁阀A（无压力）与电磁阀D（压力正常）进行倒换测试，重新测量测压点A仍然没有压力，说明问题不是出现在电磁阀上。需拆卸控制阀总成分解检查。

表2 变速器离合器结合压力值参考

5）拆解控制阀发现A（3号离合器）和C（2号离合器）处方向选择器阀芯有不同程度卡滞，经过清洗重新安装，试车正常，故障排除。

4 故障分析

由表1看出，前进2档、前进3档、前进6档都共用2号离合器，倒退档都共用3号离合器，现经排查发现2号离合器和3号离合器阀芯出现不同程度卡滞现象，所以导致该设备在运行过程中变速器无倒退档，前进2档、前进3档、前进6档行走无力。

5 变速箱可能出现的故障及原因

1）变速箱不能从空档位置转移到其它任何档位。可能造成的原因：①蓄电池电压过低；②装配电路的接线故障；③变速箱控制杆异常；④变速箱调节器控制的电路故障；⑤主泄压阀故障；⑥变速箱油泵故障；⑦变速箱的转动油封损坏。

2）变速箱打滑。可能造成的原因：①低油压；②主泄压阀故障；③差速器锁定阀故障；④离合器油压低；⑤电磁线故障；⑥电子控制模块的触动器故障；⑦变速箱控制阀故障；⑧变速器轴组件密封损坏；⑨离合器磨损；⑩变速器机械故障；輥輯訛离合器活塞密封损坏。

3）变速箱调节控制器全面压下时，设备抖动。可能造成的原因：①变速箱调节控制器需要校准；②比例电磁阀故障；③电子控制模块的触动器故障；④离合器故障。

4）变速箱换档时有阻滞现象。可能造成的原因：①速度离合器初始压力低；②离合器(范围)初始压力低；③比例电磁阀故障；④电子控制模块的触动器故障；⑤变速箱内密封漏损；⑥泵的内漏损；⑦主卸压阀故障；⑧油的黏度改变，但变速箱控制阀没有重新校准。

5）变速箱换档不稳。可能造成的原因：①变速箱速度传感器故障；②油温传感器故障；③比例电磁阀故障；④变速箱控制阀弹簧断裂；⑤变速箱控制阀手柄的线轴；⑥离合器手柄的活塞；⑦油的黏度改变，但变速箱控制阀没有重新校准。

6）变速箱换档滞后。可能造成的原因：①离合器松开缓慢；②调节控制器故障；③比例电磁阀故障；④停车制动器拖行。

7）自动换档在开位置时，变速箱进入错误的档位。可能造成的原因：①变速箱输入轴速度传感器故障；②变速箱输出轴速度传感器故障。

6 结 语

对卡特140H平地机变速器工作原理进行了介绍，并对部分档位缺失故障进行分析，以及分析了变速器可能出现的故障及原因，对以后维修该型变速器的人员提供了一定的帮助。

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【责任编辑：解连江】

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

刘晓春，葛春伟.卡特140H平地机变速器工作原理及档位缺失故障分析［J］.露天采矿技术，2017，32（7）：43-46.

2017-02-09

刘晓春（1987—），男，内蒙古锡林浩特人，助理工程师，2009年毕业于西安思源学院，现就职于神华北电胜利能源有限公司设备维修中心。