集装箱正面吊变速箱非常见故障诊断

刘成明

集装箱正面吊（以下简称“正面吊”）作为集装箱堆码和水平运输的专用设备，具有机动灵活、稳定性好、作业效率高等优点。目前，正面吊是港口和集装箱中转站的主要作业设备，一些自动化集装箱码头也优先配置正面吊。作为正面吊重要的工作机构之一，变速箱出现故障将导致设备无法正常作业。美国德纳公司生产的型号为15.5TE27418-50的变速箱通过APC200控制器实现自动换挡控制、自动变速和连续变扭，其因具有换挡时动力不中断、路况适应性好、操作方便和安全舒适、动载荷小、使用寿命长等优点而被广泛选用。

1 正面吊变速箱控制原理

正面吊整车采用控制器局域网总线技术实现控制系统间的通信功能，通过APC200控制器实现变速箱的控制功能（见图1）。APC200控制器内的微处理器接收挡位选择器位置、油门踏板、速度传感器等输入信号后，将其转换成输出信号传送到控制阀；行车泵通过滤清器抽取油底壳内传动油，经过做功形成油压输送至液压控制单元；液压控制单元将调整好的油压输送至其他系统或液压元件，使终端元件在油压的作用下产生摩擦扭矩并以速度形式输出。

2 正面吊变速箱非常见故障描述

正面吊在工作过程中突然停机，对前后车动作指令无反应，而发动机一直处于正常运转状态，驾驶室控制显示屏未显示变速箱故障代码，其他工作机构界面也未显示故障代码。维修人员熄火后重新启动正面吊，故障依然存在。正面吊变速箱故障大多伴有显示报警故障代码、变速箱异响、行车无力且换挡困难、变速箱漏油、油脂变色或出现铁粉等现象。上述前无征兆、后无报警的变速箱故障较为少见。

3 正面吊变速箱非常见故障原因排查

正面吊变速箱故障原因复杂，按照先电路再油路、从简单到复杂、由外部到内部的基本思路，逐步排查故障原因。

3.1 驻车制动开关

安装在驻车制动器上的压力传感器与变速箱的挡位控制继电器串联。当驻车制动器内的压力达到3MPa以上时，驻车制动压力传感器导通，驻车制动开关打开，驻车制动器处于释放位置，允许变速箱切入挡位；当驻车制动器合上时，内部液压油压力消失，驻车制动开关关闭，驻车制动压力传感器断开，切断控制器变速箱挡位继电器的接地端，变速箱无法切入挡位。经检查，驻车制动开关工作正常，排除驻车制动开关故障。

3.2 变速箱控制线束及接头

正面吊露天作业环境恶劣，加之长时间受发动机高温部件的烘烤，线路容易发生短路或断路，接头易因老化或进水而接触不良。测试APC200控制器并梳理线路，未发现线路断路或短路的情况。

3.3 挡位手柄

挡位手柄故障主要表现为手柄内的触点接触不良。正面吊每吊装1个集装箱至少进行1次前进挡或倒挡换挡操作，前进挡和倒挡的频繁使用导致挡位触点容易发生灼烧或氧化等故障。利用万用表测量手柄连接插头针脚，检查手柄内部有无断路或短路。经检测，挡位手柄工作正常。

3.4 挡位电磁阀

APC200控制器通过控制变速箱挡位电磁阀的通断电实现对变速箱油路的控制，进而实现对挡位的控制。如图2所示，变速箱共有7个挡位电磁阀，分别控制前进挡、倒挡、1/3挡、2/4挡、1/3选择挡、2/4选择挡和总阀，其中任何一个电磁阀出现故障均会导致变速箱不能正常工作。

在实际使用过程中：电磁阀线圈长时间处于通电状态，加之机械自身振动较大，长期高温导致线圈损坏的概率也较大；电磁阀线圈通电时，电磁阀阀芯依靠电磁阀线圈通电产生的磁吸力来切换阀芯内部的油道位置，阀芯会因线圈的通斷电往复切换油道位置，变速箱工作过程中产生的细小颗粒会通过阀芯滤网进入阀芯或直接堵住滤网，从而可能导致阀芯卡死。变速箱挡位电磁阀通断情况见表1，电磁阀线圈断路或阀芯卡死均会导致变速箱出现挡位故障。利用万用表测量电磁阀线圈电阻，阻值在4～5Ω范围内，表明电磁阀线圈工作正常。拆下电磁阀，接入电压为12V或24V的直流电，反复通断电，检查阀芯吸合和复位动作是否正常；如果阀芯动作迟缓或行程过短，则表示电磁阀损坏。经检查，电磁阀工作正常，排除电磁阀故障。

3.5 变速箱压力

变速箱通过挡位离合器的吸合实现转矩输出。如果控制阀油压不足或离合器泄漏，活塞无法实现正常吸合，内部摩擦片与钢片无法产生相对摩擦，变速箱也将无法正常工作。行车泵输出2.2MPa压力并直接传输到空挡挡位线圈和减压器；减压器将压力减小到1MPa后提供给电磁控制调节阀、空挡电磁阀、1/3挡电磁阀和2/4挡电磁阀；当激活使用时，电磁控制调节阀提供输出曲线为0.1～0.6MPa的压力，压力加强器将压力曲线放大到0.1～2.0MPa并提供给方向及挡位离合器。电磁控制调节阀与压力加强器之间设有储能器，以吸收并减小液压震动。当选择前进挡时，空挡电磁阀和前进挡电磁阀开始工作，调节后的压力通过前进压力加强器提供给前进离合器；当选择倒挡时，空挡电磁阀和倒挡电磁阀开始工作，调节后的压力通过倒车压力加强器提供给倒车离合器。变速箱压力测试点分布见图3，测试结果显示变速箱压力正常。

3.6 变速箱转速

经检查，故障点锁定在变速箱内部，表现为变速箱输入或输出故障。基于正面吊其他机构动作正常，排除发动机与变速箱之间的连接故障。为确保故障判断准确无误，通过计算机维修软件检测发动机速度和变速箱温度感应器、涡轮转速感应器、鼓转速感应器，最终锁定故障点位于变矩器内。拆解变速箱，发现变矩器涡轮轴承损坏严重（见图4），遂对损坏的涡轮轴承进行修复。

4 正面吊变速箱大修预警

正面吊变速箱的维修费用较高，因此，把握好变速箱大修时间不仅有助于阻止元件损坏扩大化，而且有利于控制维修成本，降低维修费用。正面吊变速箱大修故障预警表现如下：（1）变速箱运行或换挡出现异响；（2）保养换油时发现油品浑浊变色并伴有焦糊等刺鼻臭味；（3）变速箱磁性放油螺塞吸附大量铁屑；（4）换挡冲击较大，变速箱校准后此现象依然存在；（5）变速箱报离合器打滑故障并伴有行车无力，熄火后故障消失，使用一段时间后再次出现类似故障。若变速箱在使用时间超过1万h后出现以上故障，则表明变速箱需要大修。