【摘 要】 本文介紹了裝載機(jī)液力變矩器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，詳細(xì)論證了液力變矩器在使用中常見(jiàn)的幾類(lèi)故障現(xiàn)象及故障的處理辦法。

【關(guān)鍵詞】 裝載機(jī)液力變矩器 結(jié)構(gòu)組成 工作原理 常見(jiàn)故障 處理辦法

前言

液力變矩器是液力傳動(dòng)中的又一種型式，是構(gòu)成液力自動(dòng)變速器不可缺少的重要組成部分之一。裝載機(jī)的液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪相連，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給機(jī)械變速箱的齒輪機(jī)構(gòu)，并具有一定的自動(dòng)變速功能。液力變矩器的傳動(dòng)效率主要取決于變矩器的結(jié)構(gòu)和性能。

1. 裝載機(jī)液力變矩器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理。

1.1液力變矩器的結(jié)構(gòu)組成

裝載機(jī)液力變矩器有3個(gè)工作輪即泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。泵輪和渦輪的構(gòu)造與液力耦合器基本相同；導(dǎo)輪則位于泵輪和渦輪之間，并與泵輪和渦輪保持一定的軸向間隙，通過(guò)導(dǎo)輪固定套固定于變矩器殼體上（圖1-1）

1.2液力變矩器工作原理

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)液力變矩器的殼體和泵輪與之一同旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的油在離心力的作用下，由泵輪葉片外緣沖向渦輪，并沿渦輪葉片流向?qū)л啠俳?jīng)導(dǎo)輪葉片內(nèi)緣，形成循環(huán)的液流。導(dǎo)輪的作用是改變渦輪上的輸出扭矩。由于從渦輪葉片下緣流向?qū)л喌挠腿杂邢喈?dāng)大的沖擊力，只要將泵輪、渦輪和導(dǎo)輪的葉片設(shè)計(jì)成一定的形狀和角度，就可以利用上述沖擊力來(lái)提高渦輪的輸出扭矩。為說(shuō)明這一原理，可以假想地將液力變矩器的3個(gè)工作輪葉片從循環(huán)流動(dòng)的液流中心線處剖開(kāi)并展平，得到圖1-2（a）所示的葉片展開(kāi)示意圖；并假設(shè)在液力變矩器工作中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷都不變，即液力變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速np和扭矩Mp為常數(shù)。

（1）裝載機(jī)起步前，渦輪轉(zhuǎn)速為0，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)液力變矩器殼體帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)液壓油產(chǎn)生一個(gè)大小為Mp的扭矩，該扭矩即為液力變矩器的輸入扭矩。油在泵輪葉片的推動(dòng)下，以一定的速度，按圖1-2（b）中箭頭1所示方向沖向渦輪上緣處的葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生沖擊扭矩，該扭矩即為液力變矩器的輸出扭矩。此時(shí)渦輪靜止不動(dòng)，沖向渦輪的油沿葉片流向渦輪下緣，在渦輪下緣以一定的速度，沿著與渦輪下緣出口處葉片相同的方向沖向?qū)л?，?duì)導(dǎo)輪也產(chǎn)生一個(gè)沖擊力矩，并沿固定不動(dòng)的導(dǎo)輪葉片流回泵輪。當(dāng)油對(duì)渦輪和導(dǎo)輪產(chǎn)生沖擊扭矩時(shí)，渦輪和導(dǎo)輪也對(duì)油產(chǎn)生一個(gè)與沖擊扭矩大小相等、方向相反的反作用扭矩Mt和Ms，其中Mt的方向與Mp的方向相反，而Ms的方向與Mp的方向相同。根據(jù)油受力平衡原理，可得：Mt=Mp+Ms。由于渦輪對(duì)油的反作用，扭矩Mt與油對(duì)渦輪的沖擊扭矩（即變矩器的輸出扭矩）大小相等，方向相反，因此可知，液力變矩器的輸出扭矩在數(shù)值上等于輸入扭矩與導(dǎo)輪對(duì)液壓油的反作用扭矩之和。顯然這一扭矩要大于輸入扭矩，即液力變矩器具有增大扭矩的作用。液力變矩器輸出扭矩增大的部分即為固定不動(dòng)的導(dǎo)輪對(duì)循環(huán)流動(dòng)的油的作用力矩，其數(shù)值不但取決于由渦輪沖向?qū)л喌囊毫魉俣龋踩Q于液流方向與導(dǎo)輪葉片之間的夾角。當(dāng)液流速度不變時(shí)，葉片與液流的夾角愈大，反作用力矩亦愈大，液力變矩器的增扭作用也就愈大。一般液力變矩器的最大輸出扭矩可達(dá)輸入扭矩的2.6倍左右

（2）當(dāng)裝載機(jī)在液力變矩器輸出扭矩的作用下起步后，與驅(qū)動(dòng)輪相連接的渦輪也開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速隨著汽車(chē)的加速不斷增加。這時(shí)由泵輪沖向渦輪的油除了沿著渦輪葉片流動(dòng)之外，還要隨著渦輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)，使得由渦輪下緣出口處沖向?qū)л喌挠偷姆较虬l(fā)生變化，不再與渦輪出口處葉片的方向相同，而是順著渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方向向前偏斜了一個(gè)角度，使沖向?qū)л喌囊毫鞣较蚺c導(dǎo)輪葉片之間的夾角變小，導(dǎo)輪上所受到的沖擊力矩也減小，液力變矩器的增扭作用亦隨之減小。車(chē)速愈高，渦輪轉(zhuǎn)速愈大，沖向?qū)л喌囊簤河头较蚺c導(dǎo)輪葉片的夾角就愈小，液力變矩器的增扭作用亦愈??；反之，車(chē)速愈低，液力變矩器的增扭作用就愈小。因此，與液力耦合器相比，液力變矩器在汽車(chē)低速行駛時(shí)有較大的輸出扭矩，在汽車(chē)起步，上坡或遇到較大行駛阻力時(shí)，能使驅(qū)動(dòng)輪獲得較大的驅(qū)動(dòng)力矩.

（3）當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速隨車(chē)速的提高而增大到某一數(shù)值時(shí)，沖向?qū)л喌囊簤河偷姆较蚺c導(dǎo)輪葉片之間的夾角減小為0，這時(shí)導(dǎo)輪將不受液壓油的沖擊作用，液力變矩器失去增扭作用，其輸出扭矩等于輸入扭矩

（4）若渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增大，沖向?qū)л喌囊簤河头较蚶^續(xù)向前斜，使油沖擊在導(dǎo)輪葉片的背面，如圖1-2（c）所示，這時(shí)導(dǎo)輪對(duì)油的反作用扭矩Ms的方向與泵輪對(duì)油扭矩Mp的方向相反，故此渦輪上的輸出扭矩為二者之差，即Mt=Mp-Ms，液力變矩器的輸出扭矩反而比輸入扭矩小，其傳動(dòng)效率也隨之減小。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速較低時(shí)，液力變矩器的傳動(dòng)效率高于液力耦合器的傳動(dòng)效率；當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速增加到某一數(shù)值時(shí)，液力變矩器的傳動(dòng)效率等于液力耦合器的傳動(dòng)效率；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大后，液力變矩器的傳動(dòng)效率將小于液力耦合器的傳動(dòng)效率，其輸出扭矩也隨之下降。因此，上述這種液力變矩器是不適合實(shí)際使用的。

2. 液力變矩器常見(jiàn)的故障現(xiàn)象及處理辦法

故障現(xiàn)象有：油溫過(guò)高、供油壓力過(guò)低、變矩器工作時(shí)有異響、機(jī)器行駛速度過(guò)低或行駛無(wú)力，變矩器漏油等5種。

2.1油溫過(guò)高

油溫過(guò)高表現(xiàn)為機(jī)器工作時(shí)油溫表超過(guò)120°C或用手觸摸感覺(jué)湯手，主要有以下幾種原因：變速器油位過(guò)低；冷卻系中水位過(guò)低；油管及冷卻器堵塞或太臟；變矩器在低效率范圍內(nèi)工作時(shí)間太長(zhǎng)；工作輪的緊固螺釘松動(dòng)；軸承配合松曠或損壞；綜合式液力變矩器因自由輪卡死而閉鎖；導(dǎo)輪裝配時(shí)自由輪機(jī)構(gòu)化機(jī)構(gòu)缺少零件

液力變矩器油溫過(guò)高故障的診斷和排除方法如下：出現(xiàn)油溫過(guò)高時(shí)，首先應(yīng)立即停車(chē)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，查看冷卻系統(tǒng)有無(wú)泄漏，水箱是否加滿水；若冷卻系正常，則應(yīng)檢查變速器油位是否位于油尺兩標(biāo)記之間。若油位太低，應(yīng)補(bǔ)充同一牌號(hào)的油液；若油位太高，則必須排油至適當(dāng)油位。如果油位符合要求，應(yīng)調(diào)整機(jī)器，使變矩器在高效區(qū)范圍內(nèi)工作，盡量避免在低效區(qū)長(zhǎng)時(shí)間工作。如果調(diào)整機(jī)器工作狀況后油溫仍過(guò)高，應(yīng)檢查油管和冷卻器的溫度，若用手觸摸時(shí)溫度低，說(shuō)明泄油管或冷卻器堵塞或太臟，應(yīng)將泄油管拆下，檢查是否有沉積物堵塞，若有沉積物應(yīng)予以清除，再裝上接頭和密封泄油管。若觸摸冷卻器時(shí)感到溫度很高，應(yīng)從變矩器殼體內(nèi)放出少量油液進(jìn)行檢查。若油液內(nèi)有金屬末，說(shuō)明軸承松曠或損壞，導(dǎo)致工作輪磨損，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行分解，更換軸承，并檢查泵輪與泵輪轂緊固螺栓是否松動(dòng)，若松動(dòng)應(yīng)予以緊固。以上檢查項(xiàng)目均正常，但油溫仍高時(shí)，應(yīng)檢查導(dǎo)輪工作是否正常。將發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)全開(kāi)，使液力變矩器處于零速工況，待液力變矩器出口油溫上升到一定值后，再將液力變矩器換入液力耦合器工況，以觀察油溫下降程度。若油溫下降速度很慢，則可能是由于自由輪卡死而使導(dǎo)輪閉鎖，應(yīng)拆解液力變矩器進(jìn)行檢查。

2.2供油壓力過(guò)低

現(xiàn)象為：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)全開(kāi)時(shí)，變矩器進(jìn)口油壓仍小于標(biāo)準(zhǔn)值。主要由以下幾種原因引起：供油量少，油位低于吸油口平面；油管泄漏或堵塞；流到變速器的油過(guò)多；進(jìn)油管或?yàn)V油網(wǎng)堵塞；液壓泵磨損嚴(yán)重或損壞；吸油濾網(wǎng)安裝不當(dāng)；油液起泡沫；進(jìn)出口壓力閥不能關(guān)閉或彈簧剛度減小。如果出現(xiàn)供油壓力過(guò)低，應(yīng)首先檢查油位：若油位低于最低刻度，應(yīng)補(bǔ)充油液；若油位正常，應(yīng)檢查進(jìn)、出油管有無(wú)泄漏，若有漏油，應(yīng)予以排除。若進(jìn)、出管密封良好，應(yīng)檢查進(jìn)、出口壓力閥的工作情況，若進(jìn)、出口壓力閥不能關(guān)閉，應(yīng)將其拆下，檢查其上零件有無(wú)裂紋或傷痕，油路和油孔是否暢通，以及彈簧剛度是否變小，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)解決。如果壓力閥正常，應(yīng)拆下油管或?yàn)V網(wǎng)進(jìn)行檢查。如有堵塞，應(yīng)進(jìn)行清洗并清除沉積物；如油管暢通，則需檢查液壓泵，必要時(shí)更換液壓泵。如果液壓油起泡沫，應(yīng)檢查回油管的安裝情況，如回油管的油位低于油池的油位，應(yīng)重新安裝回油管。

2.3液力變矩器工作時(shí)有異常響聲

這種故障主要是由于軸承或損壞，工作輪連接松動(dòng)或與發(fā)動(dòng)機(jī)連接松動(dòng)等原因造成的。出現(xiàn)這種情況，應(yīng)首先檢查各連接產(chǎn)部位是否松動(dòng)，然后檢查各軸承，如有松曠應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或更換新軸承。此外，還應(yīng)檢查液壓油的油量和質(zhì)量，必要時(shí)添加或更換新油。

2.4機(jī)器行駛速度過(guò)低或行駛無(wú)力

這種故障主要是由以下幾種原因引起的：液力變矩器內(nèi)部密封件損壞，使工作腔液流沖擊下降；自由輪機(jī)構(gòu)卡死，造成導(dǎo)輪閉鎖；自由輪磨損失效；工作輪葉片損壞；進(jìn)、出口壓力閥損壞；液壓泵磨損，供油不足；液壓油油位太低；變速器的磨擦式主離合器有故障.

機(jī)器掛擋起步后，如果行駛無(wú)力或行駛緩慢，應(yīng)首先檢查掛擋壓力表的指示壓力是否在正常范圍內(nèi)，如果壓力過(guò)低應(yīng)予以排除；如果壓力正常，則可能是自由輪磨損失效或工作輪葉片損壞；還可能是變速器磨擦式離合器存在故障，應(yīng)進(jìn)行具體分析并予以排除。

2.5變矩器漏油

變矩器漏油主要是由于變矩器后蓋與泵輪拼命面、泵輪與輪轂拼命處連接螺栓松動(dòng)或密封件老化或損壞造成的。發(fā)現(xiàn)漏油應(yīng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，檢查漏油部位。如果從變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接處漏油，說(shuō)明泵輪與泵輪罩連接螺栓松動(dòng)或密封圈老化，應(yīng)緊固連接螺栓或更換O形密封圈；如果從變矩器與變速器連接處甩油，說(shuō)明泵輪與泵輪轂連接螺栓松動(dòng)或密封圈損壞，應(yīng)緊固螺栓或檢查密封圈；如果漏油部位在加油口或放油口位置，應(yīng)檢查螺栓連接的松緊度以及是否有裂紋等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭明輝《機(jī)電技術(shù)》《裝載機(jī)液力變矩器應(yīng)用及常見(jiàn)故障分析》 2007年03期.

[2] 楊小強(qiáng)《建筑機(jī)械》《裝載機(jī)液力變矩器的故障與維修》1999年11期.

（作者單位：酒鋼宏興股份公司鏡鐵山礦）