工程机械变速箱高温故障分析与解决方法

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。