D11T 履带推土机液压与传动系统故障分析及解决预防方法

张峻需

（国能准能集团 生产指挥中心，内蒙古 鄂尔多斯 017100）

D11T 履带推土机是由美国卡特彼勒公司设计制造的，是黑岱沟露天煤矿主采的工程设备，主要承担排弃土石、修筑坡道、开挖路堑、清除积雪、平整场地、抛掷爆破后吊斗产降段作业等任务，也可用来完成短距离内松散物料的铲运和堆集作业。

黑岱沟露天矿共有14 台D11T 履带推土机，现使用时间超过7 年，由于设备逐渐老化，在加之作业环境恶劣，长时间重载作业，司机倒班作业操作习惯不同，检修人员维护保养不到位等情况，发现近年来由液压与传动系统故障停机的频率越来越高，严重降低了设备的出动率，制约了露天矿产量的完成。因此，需要对该类故障做系统性地分析研究，准确判断、定位故障点，及时处理故障，并通过预防来降低故障率，避免大型故障发生。

1 D11T 履带推土机液压系统工作原理

1）机具控制系统工作原理。该系统是由电液比例控制的低压控制高压的系统，由机具泵（双联定量齿轮泵）和1 个先导泵（定量柱塞泵）提供动力，机具泵供油到机具主控阀，先导泵供油经减压阀解压后，供给先导电磁阀，不同动作的电磁阀接收到控制信号，将先导油供给主控阀阀芯推动阀芯移动，机具泵的主油路经主控阀到达各油缸实现推土铲、裂土器提升、下降、倾斜动作。

2）风扇冷却系统工作原理。由风扇泵（变量柱塞泵）供油到风扇马达，风扇马达驱动风扇转动，为发动机及水箱降温，后经液压油冷却器流回油箱。风扇转速是根据发动机水温控制的，发动机ECM 输出信号给风扇泵压力控制电磁阀，通过增加或减少电流改变电磁阀阀芯开口大小，改变柱塞泵斜盘角度，进而改变风扇泵输出油量达到改变风扇转速的目的。

2 D11T 履带推土机传动系统工作原理

D11T 推土机通过发动机提供动力源，经变扭器、主传动轴、变速箱、传递和伞齿轮、转向制动器最终到达终传动，由终传动驱动履带机构行走。

1）变扭器工作原理。D11T 履带推土机变扭器是带有输出扭矩分配的单级变矩器，发动机的动力一部分由发动机太阳轮传递至变扭器行星轮在由行星轮架传递到输出轴，另一部分由与发动机飞轮连接变扭器泵轮液压油经定轮流向涡轮，涡轮旋转将动力传递到输出轴，变扭器是保护传动系统不受突然出现的扭矩冲击和震动的影响，并为车辆提供更大的扭矩。

2）变速箱工作原理。主驱动轴输出动力到变速箱输入轴经过变速箱离合器的不同挡位离合器的啮合输出到输出轴，D11T 推土机的输入轴与输出轴在同侧。变速箱是行星动力换挡变速箱，三速前进、三速后退，采用离合器直径大、高容量和油冷式离合器。

3）传递和伞齿轮工作原理。传递和伞齿轮是将变速箱输出轴输出的动力，通过伞齿轮连接转动2个内桥半轴输送动力到转向离合器和制动器。

4）转向离合器和制动器工作原理。转向离合器转动机器，制动离合器停止机器，转向离合器与制动离合器相互合作，驾驶人员通过操纵手柄将信号传输到动力传动ECM 电子控制器，由ECM 电子控制器输出输信号到达转向制动离合器电液控制阀，控制主阀油液进入转向制动离合器油腔内，油液进入油腔后通过油压控制转向、制动器活塞进而控制摩擦片啮合分离，达到转向与制动的目的。制动器在无油压状态时制动器中蝶形弹簧始终压紧活塞使光片和摩擦片啮合，使设备处于静止状态[1]。

5）终传动工作原理。转向制动器传输动力到终传动，由终传动太阳轮双极行星轮减速，采用双级减速、行星终传动齿轮使操作更平稳、安静，齿轮和行星齿轮架的尺寸可承受更高的负载，润换采用飞溅润滑。

6）机行走机构原理。由履带、履带架、托带轮、支重轮、导向轮组成，由终传动传出的动力传到履带，履带驱动各轮架行走。

7）动力传动液压系统工作原理。该系统由传动泵（五联齿轮泵）供油，转向制动泵为转向制动提供动力，经滤芯、优先阀、转向制动电磁阀、到转向制动器进而控制转向制动器动作。变扭器泵为变扭器提供动力，经滤芯、变扭器、油冷器流回油箱。润滑泵为润滑系统提供动力，经润滑岐块到达各润滑点最终流回油箱，变扭器油底、变速箱油底扫油泵，将油抽回传动油箱。

3 液压与传动系统故障分析及解决措施

3.1 大铲提铲慢无提升无倾斜

1）故障原因：①机具泵或先导泵故障：泵内损坏，泵内部或出口密封损坏，使机具泵工作压力不能达到（13 790±500）kPa、先导泵工作压力不能达到（620±210）kPa；②主控阀故障：阀芯内部卡死不能动作，或主控阀安全阀故障，系统压力低；③先导电磁阀故障，提升或倾斜电磁阀接收信号后阀芯没有动作；④机具液压管路和接口泄漏；⑤液压滤芯堵塞；⑥液压系统ECM 故障，不能输出所需指令。

2）解决方法：①机具泵、先导泵出口密封损坏卸压，更换密封，其他故障更换泵总成；②调节主控阀比率控制阀，检查更换主控阀安全阀，故障如果未解决，更换阀总成；③更换损坏的先导电磁阀；④处理漏油接口，更换破损管路；⑤更换液压滤芯；⑥更换液压系统ECM。

3.2 铲刀自动卸压

1）故障原因：①先导减压岐块上的死车电降下阀损坏，油缸里的高压油直接流回油箱，造成刀铲卸压；②快降阀故障，使油缸的有杆腔和无杆腔连通，造成铲刀卸压；③油缸内密封损坏使有杆腔与无杆腔连通，造成铲刀卸压。

2）解决方法：①更换死车电降下阀；②更换快降阀；③更换油缸。

3.3 风扇转速低

1）故障原因：①风扇泵故障，泵内损坏，泵内部或出口密封损坏，使风扇泵工作压力不能达到（970±345）kPa；②风扇泵控制阀损坏，或弹簧不复位，阀芯一直处于下位工作，使得液压油流入无杆腔推动活塞右移使斜盘角度减小泵输出流量减少；③风扇马达内卸，造成风扇转速低。

2）解决方法：①更换风扇泵出口密封，其他故障更换泵总成；②更换风扇泵控制阀弹簧，如故障未解决更换风扇泵控制阀；③更换风扇马达。

3.4 车辆没有动力或动力不足

1）故障原因：①发动机输出功率不足，转速不能达到（1 980±80）r/min；②传动泵故障，泵齿轮损坏，泵内部或出口密封损坏卸压，造成传动泵工作压力不能达到（3 300±140）kPa；③变扭器故障，内部卸压或泵轮、转轮、轴承损坏或磨损过大，导致内部卸压或运转异常，或因出口安全阀压力设定值低，压力弹簧受损；④变速箱故障，变速箱内部卸压严重或内部大面积的行星齿轮损坏工作异响，造成变速箱不能输出足够的动力；⑤优先阀、变速箱控制阀故障，优先阀和变速箱控制比率发压力设置不正确或弹簧故障，造成压力油供给不能满足控制所需的压力；⑥传动液压管路和接口泄漏；⑦滤芯堵塞；⑧传动ECM 故障，不能输出所需指令。

2）解决方法：①检查发动机油料供应，各缸体运行等情况，必要时更换发动机；②泵出口密封不严卸压，更换密封，其他故障更换传动泵；③更换变扭器、调节出口安全阀压力值、更换安全阀；④更换变速箱；⑤调节优先阀及变速箱比率控制阀，故障如果未解决，更换阀总成。⑥处理漏油接口，更换破损管路；⑦更换传动滤芯；⑧更换传动ECM。

3.5 车辆没有部分挡位-不能加减挡-挂挡延迟

1）故障原因：①变速箱先导电磁阀故障，部分挡位的先导电磁阀损坏；②变速箱控制阀故障，变速箱控制阀阀芯卡死或行程不够，不能完全打开，造成压力不够，摩擦片与光片不能压紧而打滑；③部分挡位的摩擦片与光片长时间啮合过热烧结不能分离或摩擦片磨损过限不能压紧光片打滑；④部分挡位的行星轮系故障[2]；⑤传动系统进入空气；⑥传动ECM 故障，不能输出所需指令。

2）解决方法：①更换不能动作的先导电磁阀；②调节变速箱主控阀比率控制阀，更换变速箱主控阀；③更换变速箱；④更换传动ECM。

3.6 车辆制动不能释放及车辆自动转向

1）故障原因：①转向制动先导电磁阀故障；②转向制动控制阀阀芯卡死或行程不够，不能完全打开；③转向制动器摩擦片光片磨损过限或啮合不释放；④转向制动器内部部件损坏，如制动器蝶形弹簧、离合器活塞等；⑤转向制动泵故障；⑥终传动内部部件损坏；⑦履带链松。

2）解决方法：①更换不能动作的先导电磁阀；②更换转向制动阀；③更换转向制动器；④更换转向制动泵；⑤更换故障的终传动；⑥张紧松动的履带链。

3.7 液压与传动系统油温高

1）故障原因：①油温传感器故障；②油过少或过多或加注了不符合标号的油液；③变扭器油泵、润滑泵损坏，导致传动油循环不好；④油冷器堵塞，导致油循环不畅通；⑤系统滤芯堵塞；⑥传动系统中存在长时间不能释放的摩擦片与光片；⑦传动系统中其他部件损坏，如轴承、齿轮等；⑧系统工作压力高，系统内安全阀压力设置偏高或安全阀损坏。

2）解决方法：①更坏损坏的温度传感器；②将油液恢复到油尺规定刻度范围内，并加注符合黏度要求的油液；③更换损坏的油泵；④更换传动油冷却器；⑤更换堵塞的滤芯；⑥更换磨损过限及啮合在一起的摩擦片、光片；⑦更换传动系统中损坏的其他部件；⑧调整安全阀压力值，更换损坏的安全阀。

3.8 液压传动系统震动噪声过大

1）故障原因：①系统中各元件固定不牢，包括油泵、阀、管路等；②油泵安装不平衡、泵轴对中不良；③油箱液位过低、吸油不充分，或泵接口、吸油管道漏气，空气混入液压系统，空气溶解在油液中，低压时空气逸出产生气泡，形成空穴现象，高压时气泡受到急剧压缩，引起高频震动[3]。

2）解决方法：紧固各个元件、元件与元件所连接的螺栓，并保证各元件安装平稳，特别是安装泵体时保证同轴度。

4 液压与传动系统故障的预防

1）加强日常点检。①经常清理，保持清洁[4]；②经常观察油标尺，确保油液保持正常液位；③检查油泵、变扭器、控制阀等部件有无过热、噪声等异常情况，发现异常及时更换；④检查行走机构各润滑点的润滑状况，履带架张紧机构是否正常，保证履带链保持正常张紧度；⑤检查枢轴油封是否完好，行走机构减震缓冲胶墩磨损情况，发现损坏及时更换；⑥认真仔细检查管路泄漏、管接头和管夹的松紧，并及时处理[5]；⑦检查行走机构支重轮、托带路、导向轮轴承部位是否漏油、磨损过限、损坏发现问题及时更换。

2）加强保养。①保养时使用符合标准的液压油、传动油；②油箱内的旧油放干净后，方可加入新油；③加注新油和更换滤芯时保证周围环境清洁，将零部件上沾染的污泥杂质等及时清除[6]，防止外界杂质进入系统；④缩短保养周期，鉴于多数D11T 使用时间已超过8 年，工作负荷大，作业环境恶劣，系统中各部件磨损加剧，液压系统保养周期由2 000 h缩短到1 800 h、传动系统保养周期由1 000 h，缩短到900 h，可以保证油的清洁，通过各旧油及滤芯滤出的杂质情况判断系统各部件磨损情况[7]，合理制定检修计划。

3）加强设备的计划性检修。①定期对油液做油脂化验，通过化验指标了解系统各部件磨损情况，为制定计划性检修提供科学的数据支持，预防突发故障，提高设备出动率；②对各传动部件进行计划检修，对变速箱、变扭器、转向制动器、终传动等关键部件定期下机维护，对各部件中的轴承、活塞、齿轮、摩擦片、光片、弹簧、密封等零件进行测量，对间隙过大和磨损过限的零件进行更换，更换时严格按照标准装配；③保证各部件总成周转件的完好数，确保计划性检修时有足够的周转件用于更换。

4）合理改造设备管路。由于设备运行时震动较大，油管与机体和管卡的摩擦，时常造成管壁磨破漏油，尤其对设备单根走向长度大的油管更为突出，针对上述情形，对变扭器至油冷器之间、风扇泵至风扇马达之间的橡胶软管进行改造，将原来6 m 长的软管改造为：2 根1 m 长的软管和1 根4 m 长的铁管，这样铁管与机体固定不容易磨损，软管长度变短震动幅度降低，也不易磨漏，更换也更加方便。

5）加强设备操作管理。①单台设备固定人员操作；②按照标准流程操作设备，严禁暴力操作；③严禁带病作业，发现异常及时停机检查，并通知检修人员，避免故障扩大。

6）加强作业管理。①做好作业现场的洒水作业，降低环境污染，减少设备检修、保养时由于环境原因污染传动系统；②平整作业场地，使推土机作业更加平稳，减少行走机构起伏，保护传动系统；③针对作业难度大，长时间重负载作业，可安排设备轮流作业。

7）智能化诊断。随着科学技术的不断进步，故障诊断和预防也对新科技进行应用，智能技术就是其中一种。应用智能技术是设备故障诊断必然的发展趋势，也是科学技术发展道路上产物。智能技术的核心是计算机技术，通过计算机技术模拟人类思维，从而让故障诊断系统更“人性化”的收集故障信息，当获取故障信息之后可通过显示器等反馈并给出相应的处理意见。智能系统是矿山生产未来主要的发展方向，将其应用到液压机诊断中不仅可以节省很多人工成本，更让诊断效率得到了明显提升[8]。

5 结语

通过对D11T 履带推土机液压、传动系统研究，可以更加系统的了解设备的工作原理，分析判断故障原因提出故障解决方法，并针对系统故障提出预防措施。通过预防措施的实践，现黑岱沟露天矿D11T 液压与传动系统故障率大幅降低，突发性故障显著减少，进一步降低了生产成本，降低了劳动强度，提高了设备出动率，为矿内完成各项工作任务提供了保障。