TL180推土机液力变矩器常见故障分析

龚健 曹立航 王琴

摘要：液力变矩器是通过液体传递能量的机构，主要由三个具有一定弯曲角度的叶片工作轮构成（即泵轮、涡轮、导轮）。液力变矩器故障主要有单向离合器损坏、叶片损坏、液力传动油泄露和变质导致的机械故障。因此，在利用其结构特点时，灵活分析、排除故障。本文在介绍液力变矩器的结构、工作基本原理的基础上对4种常见故障表象、故障分析原因和排查管理方法进行了系统阐述，并提出了“五定、一禁”的使用维护方法。

Abstract： The hydraulic torque converter is a mechanism that transmits energy through liquid. It is mainly composed of three blade working wheels with a certain bending Angle （namely pump wheel， turbine and regulating wheel）. Hydraulic torque converter faults mainly include unilateral clutch damage， blade damage， hydraulic transmission oil leakage and deterioration caused by mechanical failure. Therefore， in the use of its structural characteristics， flexible analysis， troubleshooting. Based on the introduction of the structure and working principle of the hydraulic torque converter， this paper systematically expounds four kinds of common fault representations， fault analysis reasons and troubleshooting management methods， and puts forward the use and maintenance method of "five fixed and one prohibited".

關键词：液力变矩器;故障;单向离合器;泵体叶片;液力传动油

Key words： hydraulic torque converter;fault;one-way clutch;pump blade;hydraulic transmission oil

中图分类号：TD422.4                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）07-0166-02

0  引言

TL180推土机是一款轮胎式推土机。本实用机型具有传动速度快、牵引力大、机动性好、工作效率高的优点。TL180推土机采用单级三相综合式液力变矩器。这种液力变矩器通过泵轮、涡轮和导向轮叶片间液体的流动来传递能量。该种液体传递并非刚性连接，因此具有自动适应外界载荷变化的能力可以有效缓解负载剧烈变化对传动机构的冲击，同时实现无极调速并且简化了设备操作，提高了设备的使用寿命。

1  液力变矩器的结构、工作原理

TL180推土机液力变矩器采用的双导轮、单涡轮结构的单级三相变矩器。液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮和单向离合器组成。泵轮、涡轮和导轮是具有固定弯曲角度的叶片工作轮;单向离合器实现导轮的单向锁定或分离。

泵轮壳体通过弹性连接盘与发动机相连，接受发动机传递过来的动力，将机械能转化为液体动能。涡轮通过输出轴将泵中的液体动能转化为机械能，实现能量传递。

2  液力变矩器常见故障

液力变矩器常见故障有单向离合器滚柱损坏、单向离合器外圈内侧磨损处沟槽、泵轮及涡轮叶面损坏、输出轴端油封老化等。而这些常见故障的发生主要是两大方面原因造成：①整机工况切换频繁导致单向离合器受力集中磨损严重;其次安装位置在泵体内部较为隐蔽，日常保养、检修不易。②泵体内、外循环液力油液没有定期检查，循环油液变质或缺少导致泵体部件使用寿命缩短。

2.1 单向离合器滚柱损坏

①故障现象。

TL180推土机行驶过程中、低速档动力正常但高速档加速无力，伴随着仪表盘显示油温升高，综合油耗增加的症状。

②故障原因。

单向离合器的结构具有单向放松或锁止的功能。在实际运用中TL180液力变矩器采用的是双导轮的机构。双层单向离合器的外圈分别与第一导轮、第二导轮相连接，从而使导轮具有单向锁止、反向放松的功能。因此单向离合器使TL180液力变矩器可以实现三种工况：

低速档：第一导轮、第二导轮同时锁止，低速时实现增扭输出。

中速档：第一导轮单向转动、第二导轮锁止，中速时实现减小扭矩、提速。

高速档：第一导轮、第二导轮同时单向放松转动，高速实现耦合器的功能。

单向离合器由滚柱、滑销、弹簧、外圈、内圈、导轮座组成。其中，滚柱为楔紧元件，在弹簧和滑销的作用下，夹在内、外圆之间。内圈通过花键连接在导轮座上固定不动，内圆与滚柱接触的表面有一定的斜度。当外圈（与导轮相连接）具有顺时针转动趋势时，滚柱在弹簧力和摩擦力的作用下，卡在内、外圈组成的楔形滚道上，利用摩擦力保证滚柱处于楔紧、锁定状态。而当外圈逆时针转动时，滚柱则处于松动状态，允许外圈逆时针单向转动。

③故障排查方法。

1）检查管线有无泄露、地面无油迹、更换油箱过滤器。

2）检查钳盘制动器摩擦片分离、结合是否正常有无“抱死” 的现象。

3）观察变速箱油液有无铝屑。如有铝屑，则可以判断泵体铝制叶面出现问题。

结合故障排查拆解液力变矩器后发现泵体的铝制叶面未出现较大裂纹，表象良好。但拆解单向离合器后发现内圈与外圈空腔存在大量金属碎屑。通过对单向离合器结构的分析可知锁紧和分离依靠的是滚柱和弹簧。当长期处于较差工况下滚柱和弹簧极易发生损坏，损坏后的金属颗粒卡在内、外圈间致使离合器不能很好的分离。单向离合器内、外圈无法顺利分离导致液力变矩器中、高速工况失效而一直处于低速、增扭的工况，进而出现加速无力、操作性能下降及油耗增加的症状。

④预防单向离合器滚柱损坏的措施。

首先在保养周期内及时添加、更换传动油液。其次在使用寿命周期内定期检查、更换单向离合器并且清理油腔道。最后避免使整机长期工作于较差以及低效率工况下。

2.2 单向离合器外圈内侧磨损出沟槽

①故障现象。

TL180推土机行驶过程高速档位正常，低、中速档位爬坡无力并伴随着仪表盘显示油温升高，综合油耗增加的症状。

②故障原因。

单向离合器夹在内、外圈之间的滚柱为楔紧元件，在弹簧力和摩擦力的作用下滚柱卡在内、外圈组成的楔形滚道上，利用摩擦力来保证滚柱处在楔紧、锁定状态。由于外圈长期与滚柱不断摩擦，内环面由于磨损出现环形沟槽，从而导致滚柱无法楔紧。进一步导致低、中速工况爬坡无力的症状出现。

③故障排查方法。

1）检查管线有无泄露、地面有无油迹、是否更换油箱过滤器。

2）检查钳盘制动器摩擦片分离、结合是否正常。

3）觀察变速箱油液是否有铝屑，检查泵轮、涡轮叶面是否出现裂纹。

4）预防单向离合器外圈内侧磨损的措施）。

首先在保养周期内及时添加、更换传动油液。其次在使用寿命周期内定期检查、更换单向离合器并且清理油腔道。最后避免使整机长期工作于较差以及低效率工况下。

2.3 泵轮或涡轮叶面损坏

①故障现象。整机在操作时候明显感觉动力不足，能听到尖锐的风鸣异响声且油门越大异响声越响，伴随油液温度升高的症状。检查液力传动油时发现变速箱油底壳内出现大量铝屑。

②故障原因。动力不足主要是漏油导致变矩器内腔循环的油液较少进而导致传递效率低下。异响声主要是由于油液泄露后空气窜入变矩器内腔导致。空气随着油液进入泵体内循环形成气泡，在高速转动的叶面堆积、压缩、破裂后爆震产生冲击波导致叶面表明形成凹坑：气泡中所含氧气进而氧化叶面加重叶面损坏，这样的现象称之为气蚀现象。气蚀现象减少了叶片使用寿命，甚至发生叶片断裂，最终导致传动效率降低并伴随噪音出现。

③故障排查方法。1）地面有无油迹。2）检查变速箱油液管线足否破损。3）检查钳盘制动器摩擦片分离、结合是否正常。

④预防泵轮、涡轮叶面损坏的措施。首先保养周期内及时添加、更换传动油液。其次在更换油液前需清理油腔道。最后避免使整机长期工作于较差以及低效率工况下。

2.4 输出轴端油封老化

①故障现象。在整机操作时候动力明显下降，仪表盘显示油温升高。检查发现输出轴端出现油液泄露、地面有油迹。

②故障原因。施工作业环境恶劣致使油封与输出轴接触后，磨损老化起不到密封油液的作用，导致油液泄露。泵体内油液减少造成空气进入泵体循环系统。空气随着油液循环被加热后体积膨胀导致循环油液进一步减少。而油液的减少加速了油液外循环的周期，油温堆积升高的速度大于散热速度导致冷却效果下降进而使油液品质继续恶化。

③故障排查方法。1）变速箱油底壳内是否存在大量铝屑：泵轮、涡轮叶面是否出现裂纹（破损）。2）检查变速箱油液管线是否有油液泄露、地面是否有油迹。3）冷却液位高度是否正常、散热系统运转是否正常。

④预防输出轴端油封老化的措施。在使用周期内定期更换油封：定期添加、更换油液，避免油液变质或缺少导致油封的使用寿命缩短。此外减少长时间低工效作业。

3  结语

介于液力变矩器的结构特点所产生的故障，在机械使用周期内做到“五定、一禁（如图1）”（即定期添加或更换油液、定期清理或更换滤清器、定期观察油液高度及温度、定期检查变矩器工作状况以及定期检查或更换传动轴前后油封）。“一禁”指禁止长时间超负荷、低工效作业。随着超长时间大负荷、低工效作业时间的增长将加速变矩器工作油液氧化变质：此外变矩器产生的温度堆积速度易大于散热速度，造成变矩器以及变速箱过热、传动效率降低、油质加速变质等现象。因此超负荷作业后需要适时降低负荷或停机冷却，待油温恢复正常后再进行作业。最后在今后使用、操作机器时要勤观察、细听音及时排除故障才能保证机械的长期有效的使用。

参考文献：

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