高沣

（中国煤炭科工集团 太原研究院，山西 太原 030006）

0 引言

随着煤矿开采技术的发展，百万吨综采工作面煤矿相继出现，一些大型煤炭企业甚至推出了千万吨综采面，其搬家倒面的过程中大多使用支架搬运车。

支架搬运车按承载结构形式可分铲叉式和“U”形框架式。从目前搬家公司的使用情况来看，铲叉式支架搬运车主要用于液压支架、变压器等设备的短距离移动和综采工作面支架的调整摆放。“U”形框架式支架搬运车用于支架的长距离运输。其中，铲叉式支架搬运车以山特维克的ED系列和山西天地煤机装备有限公司的WC25EJ为代表，均以防爆柴油机为动力源。

1 基本结构及工作原理

铲叉式支架搬运车采用了液力机械传动系统[1]。液力机械传动用来在发动机与驱动桥之间传递和增大发动机转矩。主要由液力变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、万向传动装置及驱动桥等组成。如图1所示。

1.1 液力变矩器的基本结构及工作原理

液力变矩器主要有泵轮、涡轮和导轮等组成。安装在发动机和变速器之间，以液力传动油为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。涡流方向是由泵轮到涡轮再到导轮，最后回到泵轮，从而不断循环。

图1 液力传动系统Fig.1 Hydraulic drive system

1.2 动力换挡离合器工作原理

一般地，齿轮通过离合器传递和切断来自传动轴的动力。这就是说，在离合器分离时，与离合器相连的齿轮处于空转状态。当离合器开始供油，活塞被推动右移，压缩摩擦片，使得传动轴与离合器结合。这时，与离合器相连的齿轮与传动轴一起旋转，将动力输出。当停止供油后，活塞在回位弹簧的作用下左移，传动轴与离合器分离，动力传动终止。

1.3 变速箱基本结构及工作原理

动力换挡变速箱由液压泵、换挡齿轮和换挡执行部件等组成。动力换挡变速箱中，机械传动部分一般采用齿轮传动，主要有定轴式和行星式两种型式。采用电磁阀控制换挡压力油的流向，利用液压动力使离合器的摩擦结合元件接合和分离来进行换挡[2]。本文以DANA动力换挡变速箱32000型为例分析其液压系统，见图2。

当发动机运转时，变速油泵将变速箱油底壳中的油经过滤网抽出，然后流经调压阀和滤清器。调压阀为变速箱控制阀提供所需压力，以使方向和速度离合器接合。变速箱部分润滑油为其提供压力，其余大量的润滑油经变矩器油路流经油冷却器，最后流回变速箱，对其进行润滑。调压阀阀芯与阀体紧配合，该阀芯被弹簧顶着，使阀处于关闭位置。当达到一定压力时，阀芯克服弹簧压力，露出阀体上的油孔。这种设计使系统维持在适当的压力。

换档控制阀总成包括一个阀体和多个轴式电控电磁阀。当发动机运转、方向控制杆位于空档时，从调压阀流出的油流在控制阀处受阻，此时变速箱处于空档。选择前进档和倒档则会使油液处于压力下，流至前进档离合器或倒档离合器。当任一方向的离合器受压力作用后，另一方向的离合器就会泄压，油液经过控制油路回流。档位选择器的作用过程与之相同。

图2 32000型动力换挡变速箱液压系统图Fig.2 The flow chart of the hydraulic system of 32000 type power shift transmission

2 故障检测与分析

当排除变速箱故障时，应当牢记变速箱只是动力传动系中的一个核心部件。变速箱能否正常工作还取决于该系统中其它部件的工作状态及是否正常运行。因此，在诊断变速箱上可疑的故障时，有必要将变速箱液压油、油泵、液力变矩器、变速箱总成、油冷却器、滤清器、连接管路及控制部分，包括发动机，作为一个整体系统同时考虑。例如：车辆无力的故障，可能是传动系统的故障，也可能是液压系统的故障，还可能是发动机的故障。变速箱故障的排除，是实践性很强的事情，应注意观察故障现象，通过对变速箱的工作原理及根据自己的实际经验，有可能鉴别和纠正系统中发生的故障。一般地，动力换档变速箱（带液力变矩器）的故障类型可归纳为三大类：机械故障、液压系统故障和电气故障。

2.1 机械故障

机械类故障可分为：异响、振动、渗漏、离合器烧蚀、离合器打滑、干涉/磨损等。

除了机械和电气部件必须全部处于正常状态和运行正常之外，液压油路的正常运行也是非常重要的，液力传动油是变速箱的“血液”。必须有足够量的液力传动油以适当的压力输送到系统中，以确保变矩器的运行、变速箱离合器的接合和保持以及冷却和润滑工作部件。液力传动油的温度和粘度不满足系统的要求，也会使变速箱－变矩器出现故障。所以，在检查故障时，应先予以确认。

多数情况下，机械故障只是表现，其的背后有液压故障和电气故障。如离合器烧蚀的故障，可能就因为油压问题引起的；离合器打滑的故障也可能因为控制故障的原因引起过度磨损造成的，如电路短路等造成的离合器通同时结合等。所以，遇到机械类故障要综合分析。

对于变速箱－变矩器来说，液压故障不应该是主要故障。因为液力传动系统的压力较常见的工程机械液压系统来说要低得多。但液压回路的正常运行非常重要，变速箱油是变速箱的“血液”。必须有足够量的液压油以适当的压力输送到系统中，以确保变矩器的运行、离合器的接合和保持及冷却和润滑工作部件。

2.2 液压系统故障

液压系统故障有：系统温度过高、系统压力过高、系统压力过低、液压渗漏（包括内漏，离合器油缸等）、液压阀故障等。

2.3 电气故障

电气故障——电控系统元件的检测。检测电控系统线束导线及各接插件是否有短路、断路、搭铁和接触不良等问题，以及各电控元件是否损坏或失效等。这里主要介绍通用的电控元件损坏可能引发的故障和检查方法。首先目测传感器有无损伤变形等，然后用万用表测量传感器线圈电阻是否正常。

（1）转速传感器检测。转速传感器损坏可能使自动变速器只能以一个档位行驶，不能升档，严重时出现频繁跳档。

（2）换档电磁阀检测。换档电磁阀有故障会造成不能换档。检测线圈是否短路、断路或接触不良。

（3）油温传感器检测。出于保护变速箱的目的，如果变速箱油温超过规定温度（一般为120℃），要求控制系统对过高的温度做出反应（停机或报警/然后停机……回空档）。

（4）控制开关检测。变速箱的控制一般有自动或手动二种，自动状态下，有程序设定，操作者不需操作，但手动状态下操作的开关有可能损坏。一般用万用表测量两端子的通、断情况。档位开关一般有多组触点，应分别测量。

（5）对油压的控制，DANA没有严格的要求，但TE变速箱油压过低会自动停机——回空档，这对液压离合器也是个保护。

3 保养与维修

液力传动及变速箱-变矩器油，由全合成基础油加入多种添加剂调制而成，具有优异的热氧化安定性、清洁性、抗磨、抗腐、抗乳化等性能。

变速箱的清洁对于维修十分重要，在进行任何修理之前，必须对变速箱的外部进行彻底清洁，以防止灰尘或杂质进入变速箱内部。

正常的换油周期和滤清器的更换周期针对的是一般的工作环境和工作强度。工作温度极低或极高、持续工作在高温状态下或工作环境灰尘较多都将导致老化加快、污染加重，在这些情况下，必须对换油间隔做相应调整。

每天检查油面高度，检查时使发动机在500-600r/min运行，且油温为82.2℃～93.3℃油面应维持在满刻度。

正常换油周每500小时更换机油滤清器滤芯。每1000小时在65.6℃～93.3℃范围内排净旧油并重新加入新油。

新变速箱、修理或重新装配的变速箱，在工作50～100小时后，更换液力传动油滤清器滤芯。

（1）排净变速箱油，拆下机油盘粗滤网。彻底清洁滤网并换上新的密封垫。

（2）排净机油滤清器，拆下滤芯并将其废弃。清洁滤清器壳，并换上新的滤芯。

（3）将变速箱加上新油至油面低限。

（4）将发动机在500～600rpm运行，使变矩器和管路充油。

（5）发动机在500～600rpm运行时再次检查油面高度，再向变速箱加上新油至油面低限。当油在热态（82.2℃～93.3℃）时再次进行油面检查，加上新油至油面高限。

4 结束语

DANA动力换挡变速箱-变矩器是一种结构相对复杂的传动装置，了解其液压操作系统是保证设备正常工作必不可少的部分。在日常的使用过程中，应当保证精心操作，及时检查、分析和排除各种故障隐患，注意严格遵守操作规程和事项，才能保证变速箱使用安全和工作寿命。