卡特966H型装载机变速箱液压系统原理和常见故障排查

柳威 王一 赵清晴

摘要：以卡特彼勒966H型装载机为研究对象，对其变速箱液压系统工作原理进行分析，并结合实际作业中一些故障处置方法和维修经验，对系统中常见的问题进行总结分析，以供广大同行相互交流学习。

关键词：966H型装载机；变速箱；液压系统；故障处置

0   引言

卡特彼勒966H型装载机是烟台港集团有限公司龙口港公司通过招标引进的新型装载机，该装载机具有动力强劲、可靠耐用、操作便捷的特点，自2012年入港后即成为龙口港散货作业的“顶梁柱”。进入2020年以来，该型装载机变速箱液压系统陆续出现一些故障。

作为大型进口设备，卡特966H型装载机可查资料少、维修难度高。本文以卡特彼勒966H型装载机为研究对象，对其变速箱液压系统工作原理进行分析，并结合实际作业中一些故障处置方法和维修经验，对系统中常见的问题进行总结分析，以供广大同行相互交流学习。

1  变速箱液压系统原理分析

卡特966H系列装载机变速箱采用电控模式，驾驶员通过操作开关按钮换实现车辆挡位和行车方向的切换。变速箱液压系统主要包括变矩器、变速箱泵、安全阀、挡位调制阀、变速箱ECM等主要部件。其主要工作原理如图1所示。

变速箱泵通过发动机带动运转，液压泵从变速箱底部经磁性滤网过滤吸入变速箱油，为整个传动控制系统提供液压动力。变速箱油再经滤清器过滤后进行分流，一路经主安全阀建立稳定油压后流进变矩器，为变矩器提供润滑和散热。然后经变矩器出口安全阀，流进变速箱油散热器降温后，最终流入变速箱箱体内进行再循环[1]。

另一路變速箱油流进6个挡位调制阀。6个调制阀安装在变速箱上盖，分别对应6个变速箱离合器。6个调制阀包括前进、倒退两个方向调制阀和一、二、三、四挡4个速度调制阀。需要移动车辆时，驾驶员操作挡位开关，变速箱ECM接到动车信号后，同时给方向调制阀和速度调制阀通电。

变速箱油经过通电的调制阀控制后，流进对应的离合器，并使离合器接合，实现车辆行驶。调制阀主要有两个作用：一是切换变速箱油路，二是稳定变速箱油压力[2]。卡特966H型装载机变速箱系统压力标准值如表1所示。

2   变速箱液压系统常见故障排查

卡特966H型装载机在港口作业主要散货装卸为主，作业负荷大、环境恶劣，变速箱液压系统故障常在作业25000h后开始显现。变速箱液压系统常见故障分析和处理方法如下：

2.1   变速箱离合器打滑、取货无力

2.1.1   故障现象

故障表现为在装卸作业时，出现取货无力、离合器打滑现象。

2.1.2   排查方法

使用挡位压力表对无力挡位进行测试，如果在空载和取货时都出现挡位压力低的情况，说明调制阀出现卡滞或磨损泄压的情况，需要拆检挡位调制阀。

如果在空载情况挡位压力正常，而重载出现挡位压力低，则说明挡位的离合器片出现磨损，需要拆检变速箱对内部轴承、离合器片、齿轮等部件进行检查。

2.1.3   故障原因分析

2.1.3.1   调制阀故障

卡特966H型变速箱调制阀内部结构如图2所示。挡位调制阀主要用于切换挡位，给变速箱离合器片提供稳定油压，其主要由线圈、阀体、阀芯、测压口等部件组成。

在正常状态挂挡时，变速箱ECM给变速箱调制阀通电，电磁线圈产生电磁力推动阀内销子右移，使销子顶住球阀。变速箱油通过阀芯内部通道进入节流孔，由于销子给球阀的压力大于右侧弹簧的给阀芯的弹力，在油压作用下电磁阀阀芯右移，弹簧压缩，变速箱油回油腔封堵，来自变速泵的油全部流入离合器中，压实离合器片，实现挂挡行驶。

分析认为，变速箱需要长时间频繁切换挡位进行装卸作业，调制阀内部阀芯也需要频繁来回移动，如果变速箱油保养不及时或者内部滤网破损过滤效果不佳，将导致调制阀阀芯出现磨损泄压或者卡滞。变速泵进油无法全部流进离合器中，离合器片便出现压实不紧打滑情况。

2.1.3.2   离合器打滑

卡特966H型装载机变速箱离合器片表面为胶质材质，随着装载机在长时间高负荷条件下运行，离合器片表面材质在高温高压作用下会出现老化、脱落，导致离合器片压实不严，作业中出现打滑现象。

为了防止故障扩大化，卡特装载机每次500h保养时，都要对变速箱磁性滤芯进行检查清理，以了解变速箱内部使用状态，提早做好维修安排。966H型装载机驾驶室监控仪表上，虽然有变速箱磁性滤芯堵塞报警，但该报警只在堵塞严重，影响变速箱油流通才会报警，所以为了预防该部位出现问题，必须对磁性滤芯进行定期检查。

2.2   挡位挂不上

2.2.1   故障现象

故障表现为装载机在作业时过程中某一挡位挂不上。

2.2.2   排查方法

使用万用表对挡位调制阀线路通电情况进行测试，如果挂挡调制阀没有得电，需要对变速箱ECM以及ECM至挡位阀线束进行检查，是否存在断路情况。如果存在断路，需要对线束进行检查。

如果调制阀线圈得电但没有动作，需要使用万用表对线圈阻值进行测量。如果线圈的电阻无穷大，说明线圈烧坏。如果测量其阻值正常，还不能说明线圈一定是好的，应该找一个小螺丝刀放在穿于调制阀线圈金属杆附近，然后给调制阀通电，如果感觉到有磁性，则证明电磁阀线圈是好的，否则电磁阀线圈是坏的[3]。

2.2.3   原因分析

调制阀线圈烧坏原因通常主要有两种：

一是系统电压不稳定。当电源电压高于电磁阀线圈额定电压时，主磁通增加，导致线圈中的电流增加，从而发热将烧毁线圈。若电流电压低于线圈额定电压时，将使电磁力减小，有可能导致线圈通电后动铁芯不能吸合。磁路中长期存在一段空气间隙，磁路中的磁阻较正常状态时大许多倍，引起励磁电流的剧增，时间一长也可能导致线圈损坏[4]。

二是线圈受潮。线圈受潮会引起线圈绝缘能力降低，使线圈内电流过大，从而将线圈烧毁。为了防止线圈受潮，日常设备管理中，对变速箱调制阀线路要作好刷车防水和雨雪防水工作。

2.3   变速箱异响

2.3.1   故障现象

故障表现为在作业行驶过程中，变速箱内部存在明显的噪声或者金属撞击声。

2.3.2   处置方法

遇到变速箱内部存在明显的噪声或者金属撞击声时，应立马停车熄火，并对变速箱进行拆检。

2.3.3   原因分析

卡特966H型装载机装配的是液压离合器行星齿轮式变速箱，主要由变矩器、行星齿轮组、液压控制阀组、传动齿轮箱组成。行星齿轮组是变速箱的核心，主要由行星轮机构组成，其结构复杂，也是变速箱最容易出现故障的部件。

一挡是变速箱使用最频繁的挡位，若其长时间高负荷运转，离合器片、轴承以及齿轮表面，都会因疲劳出现磨损、脱落情况。磨损产生大量的金属粉末，会使齿轮、轴承表层金属剥落形成点蚀，若变速箱一挡太阳轮出现严重的点蚀，变速箱齿轮啮合时将产生明显的振动和噪声。

卡特966H型装载机变速箱结构较为特殊，在作业时行星轮与太阳轮只有一对轮齿完全啮合，因此齿根处所受应力最大。后期维修过程中发现，长期使用的变速箱，一挡行星齿轮齿牙根部常出现裂纹或者断裂现象[5]。

另外，装载机作业过程中，若存在超载、超负荷运行以及野蛮操作等问题，让行星齿轮组短时间内受到巨大冲击，也会造成齿轮齿牙断裂，严重时甚至会导致整个行星轮损坏。需要注意：在作业过程中若变速箱出现明显的异响，不可随意动车，以免造成更大经济损失。

3   结束语

卡特966H型装载机整体稳定性好、故障率低，但在設备监控方面也存在一定不足，如不能对变速箱各挡压力实时监测，也没有报警功能，发现故障时往往事态已经很严重。卡特装载机配件国产化率较低，大部分配件需要从国外进口，且周期长价格高。

为了降低维修费用，保证正常生产作业，建议在卡特966H型装载机运行使用5000h以上后，每隔200h对变速箱系统各挡压力进行一次测试，且随时使用时间增长，压力测试间隔也要随之缩短，以防止在压力异常情况下作业，将故障扩大化，增大维修成本。

参考文献

[1] 苏雪峰.卡特彼勒950B装载机传动系统的常见故障及排除[J].中国设备管理，2000（9）：32-33.

[2] 刘杰，黄维刚，刘志刚.装载机变速离合器损坏原因及改进措施[J].工程机械与维修，2013（8）：216.

[3] 许周密，何照建.卡特彼勒988H型装载机叶轮离合器无法分离故障排查[J].工程机械与维修，2019（4）：105-106.

[4] 李永刚，付信军，王绪桥.挖掘机电磁阀分析及故障处理[J].液压气动与密封，2017，37（10）：73-75.

[5] 董毓海，于江.卡特980F装载机变速箱常见故障分析与维修[J].天津航海，2002（2）：18-21.