装载机变速箱油温高故障的排查研究

张温舫

摘要：装载机在正常工作的状态下，经常会出现变速箱油温异常升高故障。当油温达到一定数值后，会导致附件出现损坏情况。本次研究当中主要分析装载机变速箱油温故障的原因，并提出解决对策，希望可以为装载机运作效率的提升奠定基础。

Abstract： Loaders in the normal working state， often appear abnormal increase of gearbox oil temperature fault. When the oil temperature reaches a certain value， the attachment will be damaged. In this study， the main analysis of loader gearbox oil temperature failure causes， and put forward solutions， hoping to lay a foundation for the improvement of loader operation efficiency.

关键词：装载机;变速箱;油温升高;故障

Key words： loader;gearbox;oil temperature rises;the fault

中图分类号：U415.51+4                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）24-0121-03

0  引言

装载机变速器液压系统当中的油，温度通常控制在30～50℃之间。在这个范围内的油，黏度、耐磨性以及润滑性都会达到一种最佳状态，系统的传递效率也会达到最高水平。当油温不断升高，油液的黏度会呈现出持续降低情况，泄露油的问题发生率也会不断增加，破坏不同润滑部位的油膜，加重机件磨损程度，导致油温升高的速度进一步加快。另外，当油温过高，膨胀系数存在差异的材料之间形成的间隙必然也会随之发生改变。如果间隙变得比较大，漏油的问题也会加重;若间隙变得更小，会导致不同元件出现卡死问题[1]。油温升高，也会让油液出现变质、氧化进程加快，导致尼龙、橡胶等密封件老化的时间提前，提前结束使用周期。

1  装载机变速箱主要构成和散热依据

1.1 发展现状

装载机是一种在项目建设当中适用范围十分广泛的一种设备，在铁路、公路、矿山、水电、港口等土石项目中比较常见。一般是用来完成煤炭、石灰、砂石、土壤等的铲装，也可以轻度产挖硬土和矿石等作用。装载机在实际应用当中还可以结合不同的辅助工具，以实现不同的目标。我国的装载机行业经历了50多年时间的发展，已经取得了不错的成效。尤其是在近10年以来，装载机行业的发展速度明显加快，与世界先进的装载机发展水平相比，差异越来越小[2]。我国装载机行业在持续发展的过程中也出现了不少问题。比如：该行业的进入门槛很低，严重的恶性竞争降低了企业的盈利水平;缺少先进的营销理念;难以更大范围拓展市场;生产的产品质量比较低，可靠性较差。另外，产品以及组织结构出现的老化问题，增加总成本，还有其他很多无法消化的因素，对装载机行业的深入发展，整体品质提升都有很大的制约作用。

1.2 主要构成

变速箱当中主要是由压力阀、液力变矩器以及变速泵等构成。液力变矩器是变速箱当中十分关键的构成部分，在实际运作中通过液体和叶片之间所产生的相互作用，实现动量矩的产生与变化，最终得到传递扭矩的目标。有些机型转向泵当中安排了先导泵。工作液压油路，有多路阀、工作泵以及翻斗油缸等;行走油路、行走泵、变速箱油底壳油、变速箱离合器;驱动有轮边减速器、传动轴;变速箱一体与分体两种形式。

1.3 变速箱散热原理

基本情况下，装载机变速器液压系统的油温控制在30～50℃属于最佳状态，这个时候油液的粘度、润滑性和耐磨性均能够达到相应的标准，系统传递效率最高，但它在能量传递的过程中难免会出现一定的能量损失，导致系统油温升高。随着油温越来越高，这个时候的油液粘度就会呈现出下降趋势、泄漏不断增加、各润滑部位油膜被破坏，导致机件磨损情况愈加严重，致使油温上升的速度越来越快。一旦油温过高时，膨胀系数不同的材料构成的运动副之间的间隙将发生异常变化，若间隙变大则油液泄漏严重，若间隙变小则元件之间可能发生卡死现象;而且液压油氧化加快、油液变质;高温还能使橡胶、尼龙等密封件因早期老化而失效。装载机变速箱在工作当中所产生的热量，主要是借助传统油散热器以及箱体当中内的流动，达到自然散热的目标。变速箱整个散热过程可以分为两条路径，分别是：第一，变速箱内进行润滑，经过变矩器和散热器的处理;第二，先通过吸油滤网的作用，再经过变速泵、精滤器以及主压力阀的多个环节的处理。

2  引起变速箱油温过高的原因分析

装载机变速器工作油温过高是一种常见的故障，出现这种故障时工作无力，甚至不能行走;工作油温过高加速了油液的氧化，使之丧失了润滑性能，导致密封件的损坏，造成经济损失，甚至影响机器的正常运行。因此，工作油温过高时应认真分析原因，及时清除故障。

2.1 系统进油压力不足

变速箱走车泵工作过程中，来自变速箱底部的传动油，一些流经变矩器和传动油冷却器，最后返回至油箱;另外一些传动油流至变速器各挡位离合器轴，若此时系统进油压力不足，就会出现变矩器油压下降的情况，传动油无法在短时间内冷却，传动油温就会呈现出显著升高趋势。根据进一步研究可知，第一，作为变速箱内系统油压中的重要控制部件，主压力阀中阀芯的磨损、卡滞等均会导致系统主压力出现波动的情况，流经变矩器油量比较少，变速箱主控压力下降;第二，走车泵工作過程中，也许会因为齿轮扫镗导致泵内部间隙明显变大，油量出现内泄现象，导致变矩器供油量明显下降;另外，各挡位离合器活塞因长时间磨损均会导致传动油温出现升高的现象。

2.2 散热器散热不良

传动油大部分需要利用散热器以此达到散热的目标，如果传动油散热器出现堵塞情况时，就会致使散热效果欠佳，散热器散热效果差，导致油温过高。

2.3 传动油位或使用标号不当

变矩器油如长时间油温过高，容易造成变矩器、变速箱内的密封件早期老化，进而造成变矩器和变速箱出现关联故障。所以变矩器油温过高在装载机上是一个不可忽视的严重问题。造成油温过高的主要原因：

①传动油油位、油质不达标;

②变速泵内漏严重、减压阀压力过低或档位油缸

内漏;

③变速箱、变矩器内密封环损坏，涡轮组损坏，导致泄露或摩擦生热等情况的发生;

④管路或散热器堵塞，散热效果差等。

第一步需要观察变速压力表指示（根据实际情况需要，可采用压力表开展测量工作），若正常，可基本明确行走泵并无明显异常。第二步需要拆下变矩器的进油阀和回油阀，然后检查是否存在异常情况，若经过检查并未发现异常情况，可开展清洗工作，装机试车得知变矩器的油温并无下降趋势，则需要研究变矩器的油路是否因为堵塞情况，进而引起节流使油温升高问题的发生，面对这一现象，就需要拆下变矩器系统的关键管路部分，然后进行检查，拆下并做好检查工作后，需要同时进行试车工作，确定其的流量情况，观察有无异常情况，最后得知进入冷却系统前的一根胶管过油量较小，深入检查可知，胶管内部经过油的侵蚀，出现严重起皮的现象，导致管路内部发现堵塞的现象，导致变矩器回油压力过高，使变矩器的回油从出口压力阀溢流，大量油液无法冷却，导致油温急速增高，经更换符合标准的耐油胶管后，再次进行试车并未发现异常情况。一旦油温非常高时，变速箱内部各部件运转阻力就会越来越大，导致油温不断升高;传动油位远低于要求后，就会导致变速箱油循环速度非常快，导致传动油在箱底流经时间缩短，降低传动油散热效果;油温过低，走车泵吸入空气，就会降低系统油压。油品黏度属于非常关键的指標，无论黏度高或低，均会对系统运行的好坏产生重大影响。进一步来讲，油品黏度过高，就会增加传动油流动阻力，导致传动油温过高;油品黏度过低，就会导致系统润滑效果差，使磨损情况越来越严重，导致传动油温过高。对此，就必须根据装载机的规定选用传动油，并及时更换，严禁不同牌号的油液混用，否则会因油液变质使油温过高。

2.4 超负荷运行

一旦装载机超出所承受范围内作业，就会出现变速箱内产热量大于散热量情况，导致传动油温度明显上升;一旦系统内部部件出现损坏情况时，就会加快摩擦的速度，提高传动油温。总之，装载机如长时间高负荷运行，产生的热量快于其散热速度，则工作油温必然超限，温度达到一定程度将对运动部件产生极大的损害，所以要严禁长时间超负荷作业，一旦环境温度过高，则需要引起重视。

3  装载机变速箱油温过高故障和应对方法

装载机的变速器在工作当中所遇到的油温过高问题，是一种十分常见的现像。此种故障出现后装载机无法正常工作。油温过高会让油液的氧化速度持续加快，让原本的润滑性能丧失，损坏密封件，带来更严重的经济损失。所以在出现变速箱油温过高问题后，必须要认真分析问题出现的原因，及时解决故障。

3.1 散热器散热效果较差

散热器顾名思义就是一种散热装置，常见的结构有水冷和风冷。结构不同导致出现散热效果差的原因和排查、应对措施都不同。

第一，风冷式。当散热片的表面沉积了较多的污染物时，会出现散热器通风不良情况。影响散热问题的还有风力不足、风扇速度降低等，需要对污染物进行经常清除，得到更好的通风和散热效果，也让风扇的转速保持在达标状态。

第二，水冷式。此种类型的散热器，想要得到更好地散热效果，需要避免出现水垢沉积、节温器以及水泵失效，发动机缺水等一系列的问题。因为这些问题的存在都会增加发动机的水温。当传动油流入到冷却器之后，油传给水的热量也会随之减少，导致工作油液无法得到有效冷却，就要被吸回，重新参与到运作当中。在不断反复的情况下便会增加工作系统当中油液的温度。油管或者散热器出现堵塞问题，也会影响到散热性能，这是因为油与水没有办法同时到达散热器当中[3]。可以选择用手来触摸散热器的出油管和进油管，如果这两个管的温度差异不大，说明散热器当中的传动油冷却效果比较差，可能是散热器水管堵塞后导致此种情况出现。也可以选择使用仪表来对散热器的油管油压开展测量，若发现进油管的压力处于正常状态，而回油管的压力产生异常，表明油未从中流过。也表明散热器内部的油管出现堵塞，结合实际情况，对散热器进行疏通。

3.2 系统进油压力较低

调压阀所需要的油，是行走液压泵吸取齿轮箱底部油进行供给。工作油的路径分为两种，一种是进入到变矩器当中，在散热器当中进行冷却，最终再回到油底。另一种方式是油会进入到变速箱中，系统进入油的压力便会产生不足情况，影响到变动器传动油的压力值，降低了冷却器中的进油量。这样，油液无法得到充分冷却。油温也会在极短的时间内升高，继而诱发变速器温度增加。系统进油量减少、压力降低的具体情况有以下几点：

第一，系统的压力调整存在问题。在液力传动系统当中，调压阀是起到中枢作用的重要环节，对系统工作油的压力也起到一定的控制效果。若调压阀的阀芯有磨损情况，会引起泄压问题[4]。变矩器的压力阀出现卡滞、失灵，调节效果也会减弱。这些问题的存在都会降低变矩器的压力减少，输油力度减弱。若调压阀泄露问题比较轻，可以将系统压力调高，有效解决出现的遗漏情况;若阀芯出现较严重的磨损，想要促进系统压力的提升，需要直接更换调压阀或者阀芯。系统压力太低也会增加油温，在调整系统压力时，若调整力度过高，导致溢流阀的溢流受到影响，增加内泄露问题，促进系统内部温度的不断升高，把油压调整到合理范围内。

第二，行走液压泵出现严重磨损情况。行走液压泵在出现磨损之后，端盖和齿轮之间的间隙不断变化，导致出现严重泄露情况，继而引起油量减少。系统压力降低后，也会减少进入到变矩器当中的油量;若行走液压泵油底的油位过低，进油管出现漏气问题，会导致空气进入到行走液压泵中，影响到供油量。油压可以按照压力表的读数判断压力情况。装载机在空档状态时会产生摆度大和读数变化大等问题。如果发现读数比正常值更低，随着发动机转动速度的增加，读数会增加，导致液压泵失效。结合实际磨损情况来进行更换和修理。

第三，变速箱出现内漏情况。因为变速箱中各种密封件、活塞等出现过度磨损，导致泄露，由此降低液力系统的压力，促进油温升高和离合器打滑问题出现。结合压力表得到的数值完成判断，在正常挂挡情况下，油液进入到离合器当中压力表数值降低，然后在空档状态下回到之前数值。若空档状态时的数值达到正常指标，挂挡后读数降低无法回到正常水平，表明存在漏油情况。故障发生在所挂挡离合器活塞和变速操纵阀之间。

3.3 变速箱内部零件出现损坏情况

因为内部零部件在严重摩擦之后，会转变成为热能，导致变速器出现发热问题。判断变速箱内部零件损害导致的发热问题方法有：

第一，将滤油器拆下来检查，如果有钢质微粒出现，表明变速箱当中的行走泵有损坏和磨损情况出现;若出现的是铝质微粒，表明变速器有损坏情况出现;若出现的是铜色和黑色微粒，表明磨损的是离合器片。

第二，将油底磁铁滤网拆下后开展检查。如果发现钢铁碎末出现，表明传动齿轮箱、变速箱当中的内部零件有损坏;若发现的是铝质碎末，表明变矩器有损坏情况;若微粒为铜色或者黑色，说明离合器有磨损情况。

发现异常后，必须要及时开展检查和处理，清洗干净金属粉末，然后再安装。

3.4 长时间的高负荷运转

装载机如果运行的时间比较长且中间无间断，产生的热量会比起散热速度更快，那么工作油温的增加也会超过限度。温度达到特定水平后，会损害运动部件[5]。为了避免此种问题产生，必须要禁止开展长时间的高负荷运作。当外部环境温度比较高时，更应当注意。

3.5 传动油应用存在问题

变速箱内部传动油的牌号以及油量对于温度所产生的影响都很大。

第一，当油位比较低时，参与到工作当中的油液循环的速度也会增加。在油底当中传动油停留和自然散热的时间都比较短，带来很差的散热效果，变速器也会出现发热情况。甚至还会导致行驶液压泵产生吸空问题，降低系统内的压力。此种故障出现时会导致变速压力表的读数出现异常，摆动幅度比较大。发动机的转速出现变化后，压力表的读数变动不大，表明行驶液压泵当中有进油管漏气、吸空情况。需要及时检查足液力传动油和油位，必须要及时检查与处理。

第二，油位过高，会增加变速箱内部高速元件周围油的数量和摩擦阻力。有更多油转变成为热能，参与到工作中的油液总量增加，循环速度减慢。热量无法及时散放出来，在不断积压后会延长工作时间，加剧油温升高问题。

第三，选择黏度不合适的传动油油液。油液黏度是评价油液质量的主要参数，会对整个系统工作效率产生直接影响。如果选择的油液黏度过高，会增加流动损耗和油温，降低传递效率。黏度过低，会增加泄漏量和系统容积率、油温。随著温度增加，工作油的黏度和密度都会降低，弱化润滑性能，增加泄露事件发生次数。必须禁止混合使用不同油液，及时更换。

4  总结

在装载机实际应用中，会有多种原因引起变速箱油温升高。需要准确且及时找到故障发生的原因，对整个变速箱系统开展全面深入分析，再制定处理措施。

变速箱油温过高引起的原因有很多，如何快速、准确找到故障原因，需要尽量从多个角度进行分析，这也可以为后期制定针对性的控制措施提供帮助。

参考文献：

[1]黄瑞，隋大为.自动变速箱油温度控制系统技术发展及趋势研究[J].汽车科技，2019，7（001）：62-67，61.

[2]武磊.浅谈自动变速箱油温度控制系统技术发展及趋势研究[J].数码世界，2020（05）：64.

[3]高永康.装载机变速箱油温过高故障分析[J].黑龙江交通科技，2014，37（009）：151.

[4]耿雪霄，唐辉龙，颜毅.装载机变速箱箱体消失模铸造工艺设计[J].铸造技术，2019，40（007）：722-724.

[5]向权力.重型机械变速箱油温过高的原因分析及解决措施[J].汽车实用技术，2019，9（018）：157-159.