液力耦合器高温故障分析与排除

液力耦合器高温故障分析与排除
作者：李广良
来源：《中国新技术新产品》2016年第17期
摘要：本文结合液力耦合器的结构和工作原理对其高温故障现象及成因进行分析，从过油量、出口油压，油液杂质，配合间隙等几个方面介绍了诊断及处理方法。

结合故障成因给出了预防高温故障的措施。

关键词：液力耦合器；过热；黏度等级；容积率；装配间隙
中图分类号：TH137 文献标识码：A
我国轮式装载机上应用的液力机械变速箱——装配双导轮综合式液力耦合器，具有高效区宽广、变矩过渡至藕合工况平稳的特点。

但这种变速箱在使用中，易出现高温过热、工作无力、内部元件损坏等故障。

本文总结多年的使用及检修经验，以双导轮式液力耦合器液力机械变速箱为例，介绍液力机械变速箱的工作原理，分析变速箱工作过程中高温故障的原因和诊断维修方法。

一、液力机械变速箱双导轮综合式耦合器的工作原理
该液力耦合器主要由泵轮、涡轮、第一导轮、第二导轮及导轮座等组成。

工作过程中，经滤网、液压油滤清器过滤被齿轮油泵吸入、加压的液压油通过主限压阀后一路经导轮座的进油道进入泵轮，另一路流向变速箱操纵阀。

发动机的动力通过相啮合的齿轮传给泵轮，泵轮的旋转将进入其内部的液压油压入涡轮，高速液流冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，将动力由涡轮轴输出至变速部分。

从涡轮出来的液压油，一部分通过液力耦合器出口经油冷却器后进入离合器润滑轴承、齿轮及冷却离合器摩擦片后流回变速箱壳底；另一部分经第一、第二导轮传回给泵轮。

液压油一面在循环圆内旋转，一面随泵轮和涡轮旋转，从而形成圆周螺旋运动。

当涡轮的液体冲向导轮叶片时，导轮不转，导轮给予液体一定的反作用力矩。

这个力矩和泵轮给予液体的力矩合在一起，全部传给涡轮，从而使涡轮起到了增大扭矩的作用，即变矩。

当涡轮转速继续增高，涡轮传给导轮的液流方向发生变化至冲击导轮背面时，第一、二导轮在超越离合器的作用下，先后开始旋转，变矩工况变成藕合工况，此时耦合器传动效率达到最高。

由于油液在运动中冲击、磨擦会损耗能量，故耦合器的传动效率是较低的，国内外目前最好的耦合器其最高的效率只有88%。

二、液力耦合器高温过热故障的主要原因
分析变速箱工作系统及耦合器的结构和工作原理可知，液压油是传递动能的关键工作介质。

液力耦合器高温过热除了油路堵塞，液压油冷却器故障造成散热效果差等原因以外，过油量不足、工作油压较低使工作介质流失，导致动能传递效率大大减低，燃料化学能转化成液压
油的高温热能是耦合器高温的主要原因之一。

另一主要原因则是耦合器装配间隙不正确导致的。

三、液力变速箱系统高温故障的排除
1.基础检查
（1）检查变速系统液压油量。

油量过多，运动机件的运动阻力增大，导致油温高；油量不足，即运动机件润滑不足，系统循环散热量不足，导致油温升高。

液压油量应保持在标准范围内。

（2）散热器漏油或堵塞将造成系统油量缺少，回油不畅冷却作用差而引起高温。

检查耦合器出口、油散热器出口的油压、出油量，对比可知。

2.过油量不足，工作油压较低造成高温故障的排除
检查耦合器出口的油压、出油量。

出口油压低，出油量小时，检查变速箱操纵阀进油管路油压、出油量。

（1）若油压低，出油量小，则：①变速箱齿轮泵供油不足，由于油泵传动齿轮损坏，泵轴与齿轮连接松旷或油泵间隙过大，内泄严重等原因造成；②油泵的集滤器、液压油滤芯被杂质堵塞，油泵进油不畅或不进油。

应检修油泵，清洗或更换滤芯。

（2）油压、出油量正常，则耦合器泄漏。

密封点橡胶圈老化，密封不严是耦合器泄漏的常见原因。

有时是泵轮、泵轮壳有裂纹导致泄露。

内泄严重时耦合器内油压过低，造成高温。

检查泵轮、泵轮壳时，轻敲壳体，仔细听有无破损音，并仔细检查轮、壳里外表面有无裂纹、破损痕迹，若有，应立即更换。

3.耦合器装配间隙不正确导致高温故障的排除
如果前述检查的油压、出油量都正常而高温时，可判断为耦合器装配间隙不正确而导致高温。

涡轮与泵轮间的装配间隙以两轮边沿轴向距离为依据，应为2mm～3mm。

用手转动泵轮时，应转动灵活，无摩擦声。

如装配间隙大于3mm，耦合器内泄增加，液压油从间隙中流出量加大，参与圆周螺旋运动传递动能的油量减少，使传动效率降低，油温升高。

如装配间隙不足2mm，则泵轮与涡轮间会发生机械磨察。

我们在大修液力耦合器时曾遇到这样的情况：在更换了液力耦合器的导轮座后，泵轮与涡轮两者的间隙仅为1mm，转动时出现机械摩擦，涡轮的外卡簧卡不上。

检查后发现，导轮座上安装泵轮的轴颈短了2mm。

我们在车床上将该轴颈的定位面车去了2mm（保证了轴颈的长度）后，问题得到了解决（如图1所示）。

非泵轮或涡轮的问题时不能以车削泵轮或涡轮轮沿厚度的方法来调整此间隙，否则会影响机械的动力性。

在装配中常出现压紧螺母紧固到最大限位时，泵轮轴向摆动间隙仍然大，泵轮旋转时摆动剧烈。

该泵轮使用的是平推式压力轴承，轴承内架为两半对开式装配。

轴承的滚珠与轴承架磨损严重，当轴承内架两端面接触后，间隙依然过大（如图2所示）。

经分析、试验，我们对轴承两内架端面进行了车削加工，减小轴承间隙，车削量为：0.2mm～0.5mm（如图3所示）。

装配后，泵轮的摆动间隙减小到许可范围内。

使用证实效果良好，可延长轴承1/3使用寿命。

变速箱液压油里常出现不同杂质，性质和数量代表着机械元件磨损和损坏的部位及程度，结合变速箱结构可进行故障推断。

若油液中含铜末或铜粒，则变速箱中离合器从动片磨损严重或损坏，严重时离合器片烧蚀变形，导致无档、不能脱档（即停不住车）。

若含有铁粒，则离合器壳体、离合器主动片或耦合器轴承损坏，断裂。

耦合器高速旋转会在其中心处形成一定的真空效应，使液压油产生气蚀现象。

过油量不足、工作油压低会加剧这种现象，使铝合金材质的耦合器元件受损。

若液压油中含金属铝末或铝粒，泵轮、涡轮壳上小坑分布较多时，则耦合器原件磨损或损坏，耦合器内因为压力过低而产生严重的气蚀现象。

4.防止装载机液力-机械变速系统油温过高的措施
装载机液力机械变速系统油温高将带来诸多不良影响。

从故障分析及使用维护要求来看，应注意以下几点：
①正确选用油液牌号，一般选用HL或HM黏度等级为32#的液压油。

定期检测油液品质，发现油液变质或有异常杂质时，及时更换、停车检修。

②保持冷却器散热片的清洁和风扇皮带合适的张紧度，确保其具有良好的冷却效果。

③及时清洗更换油液滤清器，防止滤清器堵塞。

④随时监控液压泵的工作情况，确保其工作正常。

⑤随时监听耦合器、变速箱的声音，发现异常响声，及时停车检查。

避免液力机械变速系统长时间在低效区工作；尽量避免过载性操作；尽量避免在温度过高或气流循环不畅的环境作业。

结语
综上所述，在使用过程中，只要严格按照操作、维护、保养规程对液力机械变速系统进行操作、维护、保养，发现问题及时处理，就能够有效地控制装载机液力机械变速系统的高温现象。

参考文献
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