推土机离合器压力低故障分析与处理

（山推工程机械股份有限公司工程机械研究院，山东 济宁 272073）

1 故障现象

某台大马力推土机SD90-5 在验证40h后，出现在发动机怠速、1 挡行走时，底盘液压系统主压力和1 挡离合器压力低的故障。稍微加大发动机油门后，系统主压力及1 挡离合器压力可升高到标准范围内。其它挡位离合器压力在发动机任何转速下都正常。具体压力测试结果如表1 所示。

表1 压力测试结果

2 底盘液压系统原理介绍

SD90-5 底盘液压系统原理简图如图1 所示，泵输出油的同时供给变矩器阀、变速阀和转向制动阀。变矩器阀内有调压阀（即溢流阀），调压阀决定了变速阀和转向制动阀的最高压力，泵多数的油一直经调压阀溢流，然后供给变矩器。变速阀控制变速箱内的方向离合器（前进F、后退R）和挡位离合器（1 挡、2 挡、3 挡）的结合、分离，从而控制推土机的行驶方向和速度。转向制动阀控制转向制动总成内的转向离合器（左转向LC、右转向RC）和制动离合器（左制动LB、右制动RB）的分离、结合，从而控制推土机的左右转向。

图1 底盘液压系统原理简图

液压油推动各离合器内的活塞来是实现离合器的结合或分离，如图2 所示。活塞外圈和内圈各有1 个密封环，以便使活塞形成密封腔，其中1 挡离合器还有另外2 个旋转密封环，而且旋转密封环一直存在少量的泄漏。如果密封环磨损或损坏，就会导致此离合器内的压力油异常泄漏，导致离合器压力低。

图2 1挡离合器密封结构

3 故障处理过程

通过分析底盘液压系统原理，结合以往故障处理经验，确定可能的故障原因，并根据由简单到困难的处理顺序进行了以下测试和检查。

3.1 测量泵的效率

测量泵的流量，以确认是否是泵的效率降低、流量不足导致系统主压力低。在泵出口的管路中串入流量计，测量发动机不同转速下泵的流量及效率，测量结果如表2 所示。

表2 泵的效率测试结果

由于泵的安装位置高于底盘底部的油箱1m左右，泵的效率低于在实验室的测试数据，且发动机转速越快，泵吸油口的负压越高，泵的效率会越低。以前的测试数据对比，此泵的效率正常。

3.2 测试变矩器阀

将变矩器阀拆下，装到试验台对其中的调压阀进行流量—压力曲线测试，测试结果如图3。从测试结果可以看出，曲线开始阶段有一段斜坡，调压阀流量大于36.2L/min 时，压力才能上升到24bar 以上。

图3 调压阀流量—压力测试

调压阀的结构剖面如图4 所示，阀芯的阀口棱边处存在4 个倒角，且在阀芯未移动时就有一定的通流面积，相当于一固定节流孔。在流量较小时，液压油从倒角处通过，流量越大倒角处的压力损失越大，压力损失达到一定程度时，阀芯才开始移动，这时压力才能达到设计要求，这就是测试曲线中开始阶段有斜坡的原因。根据调压阀的参数进行计算，测试结果基本符合设计要求。

图4 调压阀结构剖面图

3.3 测试传动总成泄漏量及其拆解检查

将传动总成拆出，并装到试验台测试泄漏量，在泵出口及变矩器出口加入流量计，两流量差值即为变速阀、转向制动阀、变矩器阀和变矩器的总泄漏量。对比此次测试的泄漏量和前期装车前测试的泄漏量，泄漏量增大了11L/min，可以确认传动总成内存在异常泄漏。

将传动总成拆解，检查所有挡位离合器的密封件，其中1 挡离合器的旋转密封环的外圈磨损严重，失去密封效果，如图5 所示。

图5 磨损的旋转密封环

检查与此旋转密封环配合的件，配合面的粗糙度要求为0.8，如图6 所示，经检测实际为6.4。因此基本确认了故障原因，与1 挡离合器旋转密封环配合件的粗糙度不合格导致了1 挡离合器旋转密封环的异常磨损，加大了1 挡离合器的泄漏量。

图6 与旋转密封环配合件

3.4 更换不合格件并重新测试

将1 挡离合器的粗糙度不合格的件更换为合格件并更换新的旋转密封环，最后将传动总成恢复。重新测试传动总成的泄漏量，其泄漏量减小为正常范围，而且在与发动机怠速相同的转速下，系统主压力、1 挡离合器压力都在标准范围内。

4 故障分析及结论

从以上处理过程可以看出，故障的直接原因为：1 挡离合器内与旋转密封环配合的件粗糙度差，导致了1 挡离合器旋转密封环的磨损，其泄漏量增加了11L/min。

1 挡离合器泄漏量的增加，导致了经过调压阀的流量减少。结合故障时的测压结果和变矩器调压阀的测试结果，在发动机怠速度时，系统压力为22bar，此压力已经进入变矩器流量-压力曲线的斜坡段（图3）。因为此曲线段的斜率很大，经过变矩器调压阀的流量由22bar 时的32.8L/min 增加到36.2L/min 时，调压阀压力即可上升到24bar，这也是稍微加大发动机油门，系统压力即可上升到标准范围内的原因。

由于1 挡离合器有11L/min 的泄漏，泵输出的压力油到1 挡离合器需要经过管路、变速阀、离合器内部油道，存在一定的压力损失，1挡离合器压力会比系统压力22bar 低，最终只有19bar。

1 挡离合器中的旋转密封环对其配合件的加工精度要求很高，是容易出现泄漏的问题点。而且一旦出现泄漏，维修非常麻烦，需要将设备大拆，拆出传动总成后再将其拆解、检查、维修。因此，装机时一定要保证1 挡离合器旋转密封相关件的质量。

5 改进措施

通过以上测试及分析可以看出，底盘液压系统内的泄漏增加11L/min，即可导致变矩器调压阀的压力降低到标准范围以下。随着设备使用时间的增长，泵的效率会不可避免地慢慢降低，系统内液压元件的泄漏也会不可避免地慢慢增加，这也会导致底盘液压系统压力降低。因此，为了提高系统的可靠性，提出了以下2 点改进措施。

1）减小变矩器调压阀的初始开口面积 可以通过改变阀芯的倒角形状实现，本次是将阀芯左侧盖板的内侧面铣低0.5mm，使阀芯左移，减小了初始开口面积。

2）适当增大泵的排量 由于改动较大，本文暂不考虑实施。