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工程机械变速箱高温故障分析与解决方法

2021-12-27刘晓春

设备管理与维修 2021年22期
关键词:温器冷器油液

刘晓春

(神华北电胜利能源有限公司,内蒙古锡林浩特 026015)

1 问题

露天煤矿使用的工程机械设备由于工况恶劣,变速箱常常会出现高温现象,特别是夏季外界环境气温升高,工程机械设备的变速箱会大面积出现不同程度的水温高现象。水温高会导致润滑油温度升高、黏度降低,容易向外渗油,整机温度升高,不能形成较好的油膜,影响变速箱输出功率。变速箱高温后常导致各挡位压力低,设备换挡困难等故障的出现,严重影响设备的运行状态。针对变速箱油温高现象,很多维修人员给出过解决方法[1-3],但针对这一具体故障,没有给出系统性分析。本文就这一问题,给出系统性的全面分析并提出相应的解决方案。

2 分析

工程机械变速箱油温高一般有两方面原因,一是由外部系统高温引起;二是由变速箱内部引起,本文就这两种情况逐一分析。

2.1 冷却系统结构原理

工程机械设备冷却系统的结构和原理都基本相似,发动机、变速箱等动力设备的油温都是通过冷却系统进行降温。以一种履带式推土机为例,说明外部系统引起设备变速箱油温高故障现象。图1是C27发动机冷却系统,该型发动机使用空气中冷器为进气系统降温散热,散热器为12芯的标准双通型芯。液压风扇通过发动机电子模块控制,安装在散热器外侧,此设计可有效避免散热器被气流吸出的异物损坏。水箱内的冷却液由水泵导出,经发动机机油油冷器和变速箱油冷器导入发动机内部到节温器,C27发动机使用双节温器,开启温度为81~84℃,全开温度为92℃,根据检测到的实时温度,低温冷却液通过旁通道返回至水泵或流入散热器,高温冷却液则先由散热器进行循环流动散热。通过散热器的冷却液,一路经过液压油油冷器后返回至水泵,从水泵出来后有一小部分冷却液流向涡轮增压器,为涡轮增压器降温,然后流向副水箱,从副水箱流向水泵。

图1 C27发动机冷却系统

2.1.1 外部系统引起变速箱高温

(1)水箱散热不良或堵塞。C27发动机风扇系统采用的是吸出式散热方式,这种方式降低了外部的杂物、泥土等进入散热器,但也会有部分杂物进入散热器片影响散热效果。另外,水箱外部堵塞、倒片或内部结垢等因素也会影响散热效果,导致冷却液热量无法正常散出,水温会慢慢升高,引起变速箱温度升高直至高温报警。

(2)节温器故障。根据冷却液温度,节温器自动开启不同角度,调节进入散热器的水量,进而影响冷却液的循环范围,以调节冷却系统的散热能力,确保发动机在正常的温度范围内运转。该机型的节温器为蜡式节温器,当冷却温度低于开启温度时,节温器感温体内的石蜡为固态,节温器阀无动作,发动机与散热器之间的通道关闭,冷却液经水泵返回发动机,该状态为小循环冷却发动机。当冷却液温度达到设定温度时,石蜡融化逐渐变为液态,体积增大,使橡胶管收缩,在橡胶管收缩的同时推动阀杆,阀杆推动阀门开启。此时冷却液经由散热器和节温器阀,再经水泵流回发动机,该状态为大循环冷却。若节温器发生磨损或卡滞,会导致冷却液无法大循环散热,导致高温。

(3)水泵故障。水泵常见故障现象有漏水、轴承松动和泵水量不足等。泵壳裂纹或密封渗漏都可以通过外部检查发现,一般更换泵壳或轴承密封即可处理好。最难发现的是轴承松动,造成叶片与轴之间间隙变大或部件损坏,冷却液无动力源无法循环,变速箱产生高温。

(4)冷却液流通不畅或者流量不足引起高温。机油油冷器或变速箱油冷器损坏,机油或变速箱油液进入冷却液中,导致冷却系统流通不畅产生高温(情况严重会憋爆冷却水管),或者缺防冻液流量小导致散热慢,引起变速箱高温。

(5)风扇转速不够。风扇比例电磁阀故障,因无法正常接收反馈信号,导致转速低后引起高温;风扇液压泵阀存在内泄(磨损、卡滞),风扇压力偏低导致转速低引起高温;ECM(Engine Control Module,发动机控制模块)检测发动机、变速箱、防冻液温度传感器数值不准确,ECM输出电流与电磁阀接收电流信号不匹配,风扇转速无法达到预定值,导致水温增高,引起变速箱高温。

(6)水箱内窜入高压气体。发动机做功过程中产生的高压气体,因泄漏进入水路产生高温,并且会造成冷却液液位增高而从溢流口流出导致冷却液变少,造成高温。

(7)喷油器雾化燃烧不完全或进气量不足,导致空燃比偏离,使油气混合气体从发动机中排出,在排气管中燃烧,高温传递致发动机及各部连接附件,导致水温升高,进而造成变速箱高温。

2.1.2 内部系统引起变速箱高温

(1)油液影响。变速箱油液不足,加大部件之间的摩擦力,冷却效率低导致高温;而油液过量会导致阻力增加,降低传动效率,也会产生高温。油液太脏会降低润滑效率,同时油液内杂质会与变速箱齿轮、离合器片等部件摩擦生热,产热过快的同时还会导致部件的磨损加剧。油液变质失去润滑效果,无法在部件间形成油膜,磨损加剧同时生热速度加快。

(2)变速箱各挡位压力低。各挡位离合器电磁阀不能将阀芯移动到需求位置或阀芯密封内泄,导致压力偏低或压力延迟,使钢片与摩擦片之间无法瞬间结合,摩擦生热引起高温。活塞磨损、活塞密封损坏或系统安全阀失效导致系统内泄,活塞无法提供预定的压力值,无法压紧离合器片,摩擦生热。

(3)变速箱泵故障。泵损坏无动力源,或者泵内部件轻微损坏发生内泄,导致变速箱高温。

(4)变速箱温度传感器故障。无法正确显示温度,误报高温。

(5)变速箱油冷器堵塞。内部堵塞,系统产生的热量无法正常散出,导致高温

(6)变速箱油冷器旁通阀故障。旁通阀无法正常关闭,油液一路走油冷器、另一路走旁通阀,无法将变速箱产生的热量带走,降低散热效果,导致变速箱高温(该旁通阀的作用:低温时打开使油液不经油冷器冷却而迅速升高变速箱温度,高温时关闭使油液经油冷器提高散热效果)

(7)变扭器锁止离合器泄压。变扭器由减速增扭状态进入耦合器状态直至刚性连接状态的过程中,锁止离合器电磁阀阀芯密封损坏或者活塞损坏导致泄压,使摩擦片与钢片无法快速结合,变扭器和变速箱共用油液,摩擦生热导致高温。

(8)操作原因。在驾驶过程中,低挡高速、长时间爬坡、高负载作业和往复式作业(前推+制动+倒车+制动+前推)等行为均会加剧高温。

3 防范措施

(1)注意日常检查细节,特别是水箱堵塞、动力不足等直观现象,避免高温情况发生。

(2)改变观念,设备保养时将保养项目细化,不但要进行日常项目的保养,还要对各系统的参数进行详细检查,其中包括风扇转速、变速箱压力、变扭器锁止压力等各部位的压力、温度、流量等,并与标准数据进行对比。

(3)严把大修质量和维修工艺关,相关油冷器、水泵等部件该换必换,减少使用密封胶,不能因缩减费用而留下隐患。

(4)建立良好的沟通渠道,针对设备使用与设备维修双方发现的问题要及时交换意见,尽可能减少不当操作对设备的影响。

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