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ZF液力机械变速箱运用经验和常见故障的排除

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  1 前言

  随着铁路线路速度等级的不断提升,列车开行密度不断加大,对线路质量和效率提出了更高要求。大型养路机械安全、高效、优质的施工作业特点,极大地提高线路的维修质量,延长线路维修周期,节约维修成本。ZF液力变速箱是大型养路机械重要传动部件,广泛应用于DC-32k、DCL-32k、CDC-16k型捣固车及WD-320k型稳定车上。日常保养和检修中ZF液力机械变速箱一直是各机械运用单位的薄弱点,在使用过程中我们积累了一些经验和故障排除的方法,与各兄弟单位进行分享,同时提出运用注意事项,以帮助大型养路机械操作人员掌握控制ZF驱动的方式,避免故障及故障隐患的发生,从而保证大型养路机械正常高效工作。

  2 ZF液力机械变速箱模式的变化

  ZF液力机械变速箱是一种以液体作为工作介质的能量转换传递装置,即液力传动装置。它将发动机传来的机械能,通过能量输入部件,转变为液体的动能;再经能量输出部件,把液体的动能转换为机械能输出,经过机械传动系统传递给车轮。中国铁建高新装备股份有限公司自2006年开始对ZF液力机械变速箱控制模式、操作方式进行了较大优化,性能提升的同时操作方式也有了变化。

  2.1 换挡变速箱末级离合器的开合方式不同

  目前,ZF液力机械变速箱在区间走行和作业走行时,换挡变速箱末级离合器的开合采用机械方式和电控方式两种。采用机械方式控制末级离合器需要手动搬动进行脱挂,作业驱动离合器采用气缸推动脱挂。手动摘挂末级离合器分为两种连接方式:(1)2010年前采用刚性连接式;(2)2011年大量采用软轴连接式。末级离合器的开合采用电控液力机械变速箱的换挡变速箱,末级离合器的开合和作业驱动离合器开合均通过电磁阀得电,压力油通过活塞推动拨叉实现。

  2.2 操作方式不同

  机械式控制末级离合器开合的液力机械变速箱的作业主驱动离合器由气缸推动脱、挂;电控式末级离合器开合的液力机械变速箱现在由集成的液压驱动,打开作业钥匙后,控制作业主驱动离合器开合的电磁阀动作,推动作业主驱动离合器结合;关闭作业电源,作业主驱动离合器断开。

  3 电控式末级离合器开合的ZF使用特点

  电控式末级离合器开合的ZF末级离合器结合实现动力输出必须满足下列条件:

  (1)发动机处于运行状态。

  (2)液力机械变速箱达到9Pa以上。

  (3)制动缸压力达到280kPa以上。

  (4)打开ZF钥匙主控开关,控制末级离合器开合的电磁阀动作。

  发动机启动运转后,打开ZF钥匙主控开关,电磁阀1s103得电动作,换挡变速箱的末级离合器结合,指示灯红灯亮,实现动力输出,机器可以自行;此时1s103得电自保,变矩器压力9Pa以上,制动压力缓解之后,即使关闭ZF钥匙,电磁阀1s103仍得电,末级离合器不脱开。当发动机熄火后,电磁阀才失电,液力变速箱压力低于9Pa,末级离合器脱开,指示绿灯亮,机器可以被连挂运行。值得注意的是:液力机械变速箱发动机处于运行状态时,即使关闭ZF钥匙开关,由于电气系统具有自动保护功能,换挡变速箱的末级离合器仍处于结合状态。只有在发动机熄火后,换挡变速箱的末级离合器才能脱开。

  4 采用电控式末级离合器开合的ZF在使用中注意事项

  4.1 电控式末级离合器开合的ZF末级离合器挂、脱挡注意事项

  (1)整车移动速度大于1km/h时,严禁操作末级离合器脱、挂开关;

  (2)末级离合器脱、挂指示灯异常时,应停机检查,不得强行操作高速走行。

  4.2 末级离合器挂、脱挡操作的规定

  4.2.1 末级离合器挂挡操作

  (1)启动发动机处于怠速运转;

  (2)制动压力大于300kPa;

  (3)整车移动速度不大于1km/h;

  (4)打开末级离合器脱、挂钥匙总开关(12b1)扳向右位;

  (5)观察末级离合器挂挡指示灯,确认挂上后方可进行走行等操作;

  (6)若末级离合器3s后未挂上,按一下点动按钮,松开后观察末级离合器挂档指示灯是否点亮;若不亮,则重复操作直至点亮(严禁超过3次)。

  4.2.2 末级离合器脱挡操作

  (1)整车处于静止状态;

  (2)末级离合器脱、挂钥匙开关(12b1)扳向左位;

  (3)确认末级离合器脱开指示绿灯亮。

  4.3 长途转场不需要输出动力时

  (1)拆掉分动箱与ZF液力机械变速箱间的传动轴。

  (2)带电状态下,由司机车长将末级离合器钥匙拧到脱位,并确认绿灯亮后,关闭作业电源,并拔出ZF钥匙,放回指定位置。防止押车人员误碰撞、误操作。

  (3)押车途中禁止启动发动机。

  4.4 区间作业联挂运行输出动力时的注意事项

  在现场施工作业区间运行时,由于联挂车辆数量较多、线路坡度、限速地段等因素影响,附挂车也要参与驱动输出动力,在起步时有可能某台参与驱动车辆的末级离合器没挂上,就被其他车拉着或者推着运行,造成在行车过程中挂上末级离合器,这种情况会造成ZF液力机械变速箱的损坏。所以当附挂车要输出动力参与驱动时,要注意以下事项:

  (1)施工准备前期,各车主、副司机共同确认末级离合器是否挂上,末级离合器红灯亮了才能行车。不能在行车过程中脱挂末级离合器(若在行车过程中挂末级离合器,会导致ZF严重受损)。

  (2)如果打开ZF钥匙,末级离合器未挂上,应用小闸给3Pa以上的风制动,挂上一挡,然后缓慢缓解风制动,使末级离合器输出齿轮转动一个角度,使末级离合器挂上;确认末级离合器挂上、红灯亮后,带闸制动,把挡位退回空挡。

  (3)整列运行中,某台车若末级离合器未挂上,整列车严禁运行或这台车禁止操作末级离合器脱挂和输出动力参加驱动。

  (4)ZF液力机械变速箱正常操作温度位80~100℃,短时间内允许上升到最大120℃,注意ZF控制压力。一旦液力变矩换挡变速箱出现变速异常,要立即停止车辆,咨询专业人员。

  5 运用中的典型案例分析及解决方法

  5.1.1作业主驱动离合器脱挂不顺畅,作业开关关闭后,红色指示灯灭,脱开指示灯绿灯不亮。

  5.1.2 原因分析

  卡簧脱落后,活塞自动复位时不顺畅,往复几次后活塞杆受径向力过大造成弯曲,依次出现离合器脱、挂不正常,机件相继损坏。ZF液力机械变速箱末级离合器的开合和作业主驱动离合器开合均通过电液控制实现,不需要手动脱挂或外加气缸推动脱挂,作业主驱动离合器结合实现动力输出需要3个必要条件:

  (1)发动机处于运行状态,使ZF液力机械变速箱建立系统压力。

  (2)制动压力上升到280kPa以上时,相应检测制动压力的压力开关闭合。

  (3)打开作业开关,作业电源2得电+24V,条件满足后,液力机械变速箱压力油推动活塞,带动拨叉,推动滑套与结合套结合,滑套走到位后,感应开关输出G7信号,红色指示灯亮,表示末级离合器已挂好。关闭作业开关,滑套脱开并走到位时,感应开关输出G45信号,绿色指示灯亮,表示末级离合器已脱开。

  作业开关关闭,绿色指示灯熄灭,红色指示灯又不亮存在以下可能:滑套释放后没有走到位;滑套走到位感应开关损坏;感应开关输出正常,线路断开G45未传到指示灯;指示灯故障。

  5.1.3 处理步骤

  (1)启动发动机,上闸280kPa以上,打开作业开关,测量电磁阀1s289,电磁阀有电压+24V,此时结合指示灯绿灯亮。

  (2)关闭作业电源,红色指示灯灭后,脱开绿色指示灯不亮,测量感应开关电源电压,为+24V,输出端+24V,判断感应开关良好,滑套没有走到位。

  (3)拆卸传动轴,挂挡让车辆走行,检查发现ZF液力机械变速箱作业主驱动离合器输出端法兰旋转,判断为滑套脱开结合位,但没有彻底脱开。

  (4)放油后打开作业主驱动离合器箱体,检查发现结合套、滑套、滚珠、销轴、滑块、拨叉等,发现销轴变形,滚珠烧死、破碎,卡簧损坏,更换所有损坏零件。组装后试车检查,脱挂显示正常。

  5.2.1 液力机械变速箱末级离合器挂上指示灯红灯亮,脱开指示灯绿灯灭。整车无高速运行并伴随有异响。

  5.2.2 故障分析

  液力机械变速箱末级离合器控制采用电磁阀-液力控制,无动力输出时,多为拨叉未走到位,滑套卡死故障,需要打开末级离合器箱修理。

  5.2.3 处理步骤

  (1)启动发动机,上闸280kPa以上。

  (2)打开ZF钥匙开关,末级离合器挂上指示灯红灯亮,脱开指示灯绿灯灭,挂挡缓解车辆不前进,速度表此时显示速度为20~40km/h。

  (3)发动机熄灭,此时末级离合器挂上指示灯红灯灭,但脱开指示灯绿灯仍不亮。

  (4)放油、拆卸传动轴、打开活塞油管、拆卸传感器连接线;在末级离合器合上和脱开状态下手动传动输出法兰盘,法兰盘可以转动。

  (5)打开末级离合器,检查发现拨叉销子磨损,拨叉烧蓝,滑套、结合套烧坏,活塞磨损,导向套磨损。

  (6)更换磨损配件;检查装配尺寸,运动部件行程、感应行程后安装末级离合器。

  (7)更换液力机械变速箱滤芯,加注变速箱油,启动发动机,检查液力机械变速箱压力正常。

  (8)打开末级离合器钥匙至挂位,红色指示灯亮,关闭发动机,末级离合器钥匙扳至脱位,绿色指示灯亮;安装传动轴,稳定车高速走行正常,无异响。

  5.3.1 末级离合器脱挂不正常,一般为脱不开。驱动钥匙指示灯显示为红色。

  5.3.2 原因分析

  (1)整车未停稳时(变速箱输出法兰仍在转动),强行挂脱桥装置。

  (2)整车准备高速走行时,先挂挡再挂脱桥机构。

  (3)装配不当造成滑套、结合套、短轴之间的摩损。

  6 结束语

  通过以上对ZF液力机械变速箱典型案例分析及解决方法的探讨,可以看出液力机械变速箱在使用过程中出现故障的原因是多方面的,只要我们在运用中不断加强对液力机械变速箱原理的学习,按时维护保养,标准化作业,出现故障时认真分析总结,一定能够确保液力机械变速箱稳定工作、大型养路机械正常使用。

乌鲁木齐工务机械段 狄小龙

乌鲁木齐铁路局工务处 邱旭轮