現(xiàn)代工程機械電液控制技術項目4-工程機械行走電液控制系統(tǒng)

項目剖析與目標行走驅(qū)動系統(tǒng)是工程機械的重要組成部分。與工作系統(tǒng)相比，行走驅(qū)動系統(tǒng)不僅需要傳輸更大的功率，要求器件具有更高的效率和更長的使用壽命，還希望在變速調(diào)速、差速、改變輸出軸旋轉方向及反向傳輸動力等方面具有良好的能力。項目4工程機械行走電液控制系統(tǒng)1任務4.1工程機械自動換擋

任務4.1工程機械自動換擋變速器的選擇與應用任務描述部分行走速度較快的輪式工程機械往往采用動力換擋系統(tǒng)進行動力傳動。本任務主要針對工程機械自動換擋系統(tǒng)的工作原理、結構特點、信號檢測、拆裝過程以及綜合故障診斷過程進行分析。任務分析自動變速器結構復雜、同時牽涉電液信號的轉換、傳輸、放大、控制和執(zhí)行等環(huán)節(jié)較多，是一款典型的工程機械機電液一體化總成，對相關知識的掌握程度要求較高。學習過程中需要從自動變速器的機械結構、工作原理、控制電路、液壓系統(tǒng)和信號轉換等方面進行詳細分析。2【知識準備】工程機械自動換擋變速器的工作原理1.自動換擋變速器的類型自動換擋控制系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動機的負荷（節(jié)氣門開度）和機動車的行駛速度，按照設定的換擋規(guī)律，自動接通或切斷某些換擋離合器和制動器的供油油路，使離合器結合或分開、制動器制動或釋放，以改變齒輪變速器的傳動比，從而實現(xiàn)自動換擋。其工作原理如圖4.1所示。342.自動變速器的特點1)提高發(fā)動機和傳動系的使用壽命采取自動變速器的機動車與采用機械變速器的機動車對比試驗表明：前者發(fā)動機的壽命可提高85%，傳動軸和驅(qū)動半軸的壽命可提高75%~100%。液力傳動機動車的發(fā)動機與傳動系，由于液體工作介質(zhì)的“軟”性連接特性，可以起到一定的吸收、衰減和緩沖的作用，大大減少沖擊和動載荷。2）提高機動車通過性采用液力自動變速器的機動車，在起步時，驅(qū)動輪上的驅(qū)動轉矩是逐漸增加的，可防止很大的振動，減少車輪的打滑，使起步容易，換擋平穩(wěn)。53）具有良好的自適應性目前，液力傳動的機動車都采用液力變矩器，它能自動適應機動車驅(qū)動輪負荷的變化。當行駛阻力增大時，機動車自動降低速度，使驅(qū)動輪驅(qū)動力矩增加。當行駛阻力減小時，減小驅(qū)動力矩，增加車速。這說明，變矩器能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，大大減少行駛過程中的換擋次數(shù)，有利于提高機動車的動力性和平均車速。4）操縱輕便裝備液力自動變速器的機動車，采用液壓操縱或電子控制，使換擋實現(xiàn)自動化。在變換變速桿位置時，只需操縱液壓控制的滑閥，這比普通機械變速器用撥叉撥動滑動齒輪或接合套實現(xiàn)換擋要簡單輕松得多。63.自動換擋變速器的工作原理1）AT的發(fā)展在底盤傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，出現(xiàn)了許多著名的工程師。如：辛普森(Simpson)、拉威娜(Rav

igneaus)、萊佩萊捷(Lepelletier)，以他們的名字命名的自動變速器結構原理圖如圖4.2所示。2）AT操縱技術的3個發(fā)展階段20世紀80年代以前的AT基本上全部采用全液壓控制，達到了自動換擋的目的，但其換擋過程是通過各種液壓閥和液壓油路所構成的邏輯控制系統(tǒng)來完成的。789EAT由于采用了以微處理器為核心的電控系統(tǒng)，因此具有以下特點：①可根據(jù)需要提供不同的控制模式，如變矩器的閉鎖解鎖控制、滑摩控制；

②預設多種換擋規(guī)律，以適應不同類型駕駛員和外界行駛環(huán)境的要求；

③采用現(xiàn)代控制理論來改善換擋品質(zhì)，如自適應控制、最優(yōu)控制等；

④引入智能控制技術，使電控系統(tǒng)具有自學習功能；

⑤增加人工駕駛模式等。103）重型車輛自動換擋變速系統(tǒng)重型車輛AT可分為以下3種類型。

①由液力變矩器與行星齒輪機械變速器串聯(lián)組成的AT，如美國Allison公司和德國ZF公司生產(chǎn)的AT。②由液力變矩器與固定軸式齒輪機械變速器串聯(lián)組成的AT，如上海SH380型自卸車所采用的AT。③雙流液力機械傳動自動變速器，其液力變矩器與2自由度行星齒輪機構并聯(lián)，而后再與機械變速器串聯(lián)，在并聯(lián)部分中發(fā)動機功率的一部分經(jīng)變矩器傳遞，其余部分經(jīng)行星齒輪機構傳遞，因而兼具兩種傳動的優(yōu)點，故被稱為雙流液力機械傳動或液力機械分流傳動，其中并聯(lián)部分稱為液力機械變矩器。11（1）基本概況Allison變速器分部是美國通用汽車公司的直屬子公司，由Allison于1915年創(chuàng)辦，1946年為軍用設備和汽車生產(chǎn)變速器，成為變速器專業(yè)生產(chǎn)廠家。1955年Allison推出了全世界第一臺用于貨車和公共汽車的全自動變速器。（2）基本結構Allison4070PR型自動變速器結構如圖4.4所示，其中含有鎖止離合器、減速增扭的變矩器，4個行星齒輪裝置，以及整體式減速器和動力輸出裝置。12131415（3）工作原理

油門開度傳達傳感器將油門開度信號和車速傳感器將車速信號轉變?yōu)殡娦盘杺鬟f給電子控制單元（ECU），經(jīng)過處理以后將信號發(fā)送給變速器的控制裝置中指定的電磁閥，電磁閥再控制換擋離合器、制動器的接合和分離。（1）加速器的功用

油門踏板位置影響自動變速器換擋時刻，完全踏下油門踏板時，發(fā)動機就自動地掛上高速擋。部分踩下踏板會在發(fā)動機低速時掛上高速擋。電控節(jié)氣門位置信號會告訴ECU，駕駛員要踩下多大的油門（踏板）。（2）掛上低速擋和換擋鎖止離合器特征

掛上高速擋沒有速度限制。但掛低速擋和改變行駛方向就有限制。例如從D擋換至R擋或R擋至D擋。16（3）使用發(fā)動機降低車輛速度

使用發(fā)動機作為制動力，選擇下一個低速擋。若車輛超過最大速度，使用制動器和（或）減速器降低車速。低速時，ECU會自動換上低速擋。（4）液壓減速器的使用Allison每種形式的減速器都具有共同特點：①在寒冷天氣條件下或光滑的路面上，減速器不起作用。

②減速器起作用時，車輛制動燈將會一直發(fā)亮。

③ABS（防抱死控制系統(tǒng)）將信號傳給自動變速器控制單元（ECU），顯示制動系統(tǒng)已經(jīng)起作用。17（5）在深沙、雨天、泥路、冰雪路面上行駛若車輛處于深沙、雨雪、泥路中，有可能引起車輛來回顛簸，將車輛換到D擋，穩(wěn)定加速，輕輕地打開節(jié)氣門（不要全開）。車輛顛簸向前行駛時，踩下制動踏板，允許車輛恢復怠速；然后，選擇R擋，松開制動踏板，穩(wěn)定加速，輕輕地打開節(jié)氣門，允許車輛處于R擋行駛。（6）巡航控制裝有巡航控制AllisonWTECⅢ的車輛，若巡航控制速度接近預定速度點。可以引起自動變速器進行周期換擋，采取下列方法可以消除周期換擋。1819下面對ZF公司生產(chǎn)的自動變速器的結構和工作原理進行分析。（1）基本結構德國ZF股份有限公司成立于1921年，是當今

世界上最重要的傳動系統(tǒng)產(chǎn)品專業(yè)制造廠家之一。20（2）工作原理ZF-Ecomat6HP500自動變速器和Allison4070型自動變速器的換擋原理基本相似。ZF-Ecomat變速器的主要特點是：21①啟動平穩(wěn)，無機械磨損，無離合器磨損；

②自動換擋程序和平穩(wěn)換擋特性，有利于保護發(fā)動機與傳動系統(tǒng)；

③整體式一體化減速器增加行駛安全性，改進車輛性能；

④緊湊的傳動比、換擋點的優(yōu)化及車輛起步時變矩器的作用均有效地降低了油耗；⑤操作簡便，減輕了駕駛員的勞動強度，提高了駕駛安全性；

⑥在路況較差的路面與交通要道上，或在駕駛員經(jīng)常更換的情況下，有利于降低車輛運行與維修費用。2223【任務實施】工程機械自動變速器的檢測維護、拆裝與故障診斷1.自動換擋變速器的檢測與維護1)自動變速器的維護（1）經(jīng)常檢查自動變速器油

自動變速器對油液的要求極其嚴格，它要求油液不僅有潤滑、清洗、冷卻作用，還應具有傳遞扭矩和傳遞液壓以控制離合器、制動器的工作性能，所以自動變速器油是一種特殊的高級潤滑油，通常稱之為“ATF”。其型號有很多種，國內(nèi)常見的有Ford標準F型和GM標準DEXRONⅡ型，使用時切忌要認清。24（2）自動變速器油液的更換

多數(shù)自動變速器要求定期換油，換油周期一般為2耀4萬千米。放油前，應將變速器預熱到工作溫度，以便降低油的黏度，確保油內(nèi)雜質(zhì)和沉淀物隨油一起排出。在預熱和加油過程中，車輛應停放在水平地面，并拉緊手制動。（3）檢查手動選擋機構

手動選擋機構從選擋桿到手動閥是通過連桿或拉線連接起來的，均有調(diào)整部位。手動手柄的位置應與自動變速器內(nèi)的彈簧卡片位置一一對應，若不對應則需調(diào)整。25（4）制動帶的調(diào)整自動變速器的制動帶為可調(diào)結構的均需調(diào)整，以補償其正常磨損。制動帶的調(diào)整應遵照廠家的技術規(guī)定，調(diào)整后可通過道路試驗判斷調(diào)整的結果。制動帶調(diào)整的作業(yè)位置，視變速器的型號而不同。

（5）停車擋的制動性能檢查

在坡道上停車，應將選擋桿扳入P位，此時松開制動踏板，車輛應不會自行滑下。若需要將選擋桿從P位移開，應記住必須先踩下制動踏板，否則會摘不下來，因此在停車擋無制動性能時應檢查維修。262）自動變速器檢測試驗

（1）時滯試驗①駕駛車輛，使發(fā)動機和自動變速器達到正常工作溫度。

②將車輛停放在水平地面上，拉緊手制動。

③檢查發(fā)動機怠速。如不正常，應按標準予以調(diào)整。

④將自動變速器操縱手柄從空擋位置撥至前進擋位置，用秒表測量從撥動操縱手柄開始到感覺車輛振動為止所需的時間，該時間稱為N—D時滯時間。⑤將操縱手柄撥至N位，讓發(fā)動機怠速運轉1min后，再做一次同樣的試驗。

⑥將上述試驗進行3次，取其平均值。27（2）失速實驗

①將車輛停放在寬闊的水平路面上，前后車輪用三角木塞住。

②拉緊駐車制動，左腳用力踩住制動踏板。

③啟動發(fā)動機，將操縱手柄撥入D位。

④在左腳踩緊制動踏板的同時，用右腳將油門踏板踩到底，在發(fā)動機轉速不再升高時，迅速讀取此時發(fā)動機的轉速。⑤讀取發(fā)動機轉速后，立即松開油門踏板。⑥將操縱手柄撥入P位或N位，讓發(fā)動機怠速運轉，以防止油液因溫度過高而變質(zhì)。⑦將操縱手柄撥入其他擋位，做同樣的試驗。28（3）油壓實驗①測試主油路油壓

A.前進擋主油路油壓的測試。拆下變速器殼體上主油路測壓孔或前進擋油路測壓孔螺塞，接上油壓表。啟動發(fā)動機，將操縱手柄撥至前進擋位置，讀出發(fā)動機怠速運轉時的油壓。B.左腳踩緊制動踏板，同時用右腳將油門踏板完全踩下，在失速工況下讀取油壓。該油壓即為失速工況下的前進擋主油路油壓。C.將操縱手柄撥至空擋或駐車擋，讓發(fā)動機怠速運轉lmin以上。將操縱手柄撥至各個前進低擋位置，重復上述步驟，讀出各個前進低擋在怠速工況下和失速工況下的主油路油壓。29②倒擋主油路油壓

A.拆下自動變速器殼體上的主油路測壓孔或倒擋油路測壓孔螺塞，接上油壓表。B.啟動發(fā)動機，將操縱手柄撥至倒擋位置，在發(fā)動機怠速運轉工況下讀取油壓值，即怠速工況下的倒擋主油路油壓。C.用左腳踩緊制動踏板，同時用右腳將油門踏板完全踩下，在發(fā)動機失速工況下讀取油壓，即失速工況下的倒擋主油路油壓。D.將操縱手柄撥至空擋位置，讓發(fā)動機怠速運轉lmin以上，將測得的主油路油壓與標準值進行比較。302.自動換擋變速器的拆裝以日本豐田A341E自動變速器為例說明其拆裝過程。其結構原理圖如圖4.9所示。1）自動變速器的分解（1）拆卸自動變速器前、后殼體油底殼及閥板①清潔變速器外部，拆除所有安裝在自動變速器殼體上的零部件，如加油管、空擋啟動開關、車速傳感器、輸入軸傳感器等。②從自動變速器前方取下液力變矩器，松開緊固螺栓，拆下自動變速器前端的液力變矩器殼，拆除輸出軸凸緣和自動變速器后端殼，從輸出軸上拆下車速傳感器的感應轉子。③拆下油底殼，取下19個油底殼連接螺栓后，用維修專用工具的刃部插入變速器與油底殼之間，切開所涂密封膠，注意不要損壞油底殼凸緣。3132④檢查油底殼中的顆粒。拆下磁鐵，觀察其收集的金屬顆粒，若是鋼（磁性）性材料，則說明軸承、齒輪和離合器鋼片存在磨損，若是黃銅（非磁性）材料，則說明是襯套磨損。⑤拆下連接在閥板上的所有線束插頭，拆下4個電磁閥，拆下與節(jié)氣門閥連接的節(jié)氣門拉索，用起子把液壓油管小心的撬起取下，松開進油濾網(wǎng)與閥板之間的固定螺栓，從閥板上拆下進油濾清器。⑥拆下閥板與自動變速器殼體之間的連接螺栓，取下閥板總成，取出自動變速器殼體油道中的止回閥、彈簧和蓄壓器活塞，拆下手控閥拉桿和停車閉鎖爪，必要時也可拆下手控閥操縱軸。33（2）拆卸油泵總成

拆下油泵固定螺栓，用專用工具拉出油泵總成。

（3）分解行星齒輪變速器

①從自動變速器前方取出超速行星架和超速（直接）離合器組件及超速齒圈。

②拆卸超速制動器，用起子拆下超速制動器卡環(huán)，取出超速制動器鋼片和摩擦片。拆下超速制動器鼓的卡環(huán)，松開殼體上的固定螺栓，用拉具拉出超速制動器鼓。③拆卸2擋強制制動帶活塞，從外殼上拆下2擋強制制動帶液壓缸缸蓋卡環(huán)，用手指按住液壓缸缸蓋，從液壓缸進油孔吹入壓縮空氣，將液壓缸缸蓋和活塞吹出。34④取出中間軸，拆下高、倒擋離合器和前進擋離合器組件，拆出2擋強制制動帶銷軸，取出制動帶，拆出前行星排，取出前齒圈，將自動變速器立起，用木塊墊住輸出軸，拆下前行星架上的卡環(huán)，拆出前行星架和行星齒輪組件，取出前后太陽輪組件和低擋單向離合器，拆卸2擋制動帶，拆下卡環(huán)，取出2擋制動器的所有摩擦片、鋼片及活塞襯套。⑤拆卸輸出軸、后行星排和低、倒擋制動器組件。拆下卡環(huán)，取出輸出軸、后行星排、前進擋單向離合器、低、倒擋制動器和2擋制動器鼓組件。352）自動變速器的組裝

（1）行星齒輪變速器的組裝

①將止推軸承和裝配好的輸出軸、后行星排和低、倒擋制動器組件裝入變速器殼，裝入2擋制動器鼓，注意將制動器鼓上的進油孔朝向自動變速器下方。②用厚薄規(guī)測量低、倒擋制動器的自由間隙，使其符合標準自由間隙。如不符合標準，應取出低、倒擋制動器，更換不同厚度的擋圈，予以調(diào)整。③裝入2擋制動器活塞襯套、止推墊片和低擋單向離合器，將2擋制動器的鋼片和摩擦片裝入變速器殼體，裝入卡環(huán)。36④裝入前后太陽輪組件、前行星架和行星齒輪組件及止推軸承，將自動變速器立起，用木塊墊住輸出軸，安裝前行星架上的卡環(huán)及止推墊片，安裝2擋強制制動帶及制動帶銷軸。⑤將已裝配好的高、倒擋離合器組件、前進擋離合器組件及前齒圈組裝在一起，注意安裝好各組件之間的止推軸承及止推墊片。⑥讓自動變速器前部朝下，將組裝在一起的高、倒擋離合器組件、前進離合器組件及前齒圈裝入變速器，讓高、倒擋離合器鼓上的卡槽插入前后太陽輪驅(qū)動鼓上的卡槽內(nèi)。

⑦用厚薄規(guī)測量高、倒擋離合器鼓與前后太陽輪驅(qū)動鼓卡槽之間的軸向間隙，其值應為9.8～11.8mm。37⑧在2擋強制制動帶活塞推桿上作一記號，將壓縮空氣吹入2擋強制制動帶液壓缸進油孔，使活塞推桿伸出，然后用厚薄規(guī)測量推桿的移動量，該值即為2擋制動帶自由間隙。如不符合標準，應更換不同長度的活塞推桿，予以調(diào)整。⑨安裝止推軸承、止推墊片和超速制動器鼓。⑩將壓縮空氣吹入超速制動器進油孔，檢查超速制動器工作情況，并測量超速制動器自由間隙，如不符合標準，應更換不同厚度的擋圈，予以調(diào)整；裝入超速齒圈和止推軸承、止推墊片；裝入超速行星架、超速離合器組件及止推軸承；安裝油泵，擰緊油泵固定螺栓，其擰緊力矩為21N·m。用手轉動自動變速器輸入軸，應使它在順時針和逆時針方向都能自由轉動。38（2）閥板、油底殼及前后殼體的組裝①安裝四個蓄壓器活塞及其彈簧，裝入殼體油道上的止回閥，將閥板總成裝入自動變速器，安裝節(jié)氣門拉索，將節(jié)氣門拉索與節(jié)氣門閥連接，接上各個電磁閥的線束插頭，安裝進油濾網(wǎng)、油底殼；②將車速傳感器裝到輸出軸上，安裝自動變速器后端殼和輸出軸凸緣。輸出軸凸緣的緊固螺母的擰緊力矩為123N·m。用沖子將緊固螺母鎖死在輸出軸上，安裝自動變速器前端殼。其固定螺栓有大小兩種規(guī)格，大螺栓的擰緊力矩為57N·m，小螺栓的擰緊力矩為34N·m；③安裝自動變速器外殼上的其他部件，如車速傳感器、輸入軸轉速傳感器、空擋啟動開關、加油管等。393）注意事項①應用尼龍布把零件擦凈，禁止使用一般棉絲；

②密封襯墊、密封圈和密封環(huán)一經(jīng)拆卸都應更換；

③閥體內(nèi)裝有許多精密的零件，在對它們進行拆檢時，需要特別小心，防止彈簧、節(jié)流球閥和小零件丟失或散落；在安裝一些小零件（如止推軸承、止推墊片、密封環(huán)等）時，為了防止零件掉落，可在小件表面上涂抹一些潤滑脂，以便將小零件固定在安裝位置上。④在裝配之前，給所有零件涂一層自動變速器油，密封環(huán)和密封圈上可涂凡士林，切記不使用任何一種黃油。403.自動變速器的綜合故障診斷與維修1）自動變速器換擋沖擊故障的排除（1）故障現(xiàn)象起步時，選擋手柄從P或N掛入D或R位時，車輛振動大；行駛中，自動變速器升擋瞬間產(chǎn)生振動。（2）故障原因

發(fā)動機怠速過高；節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當，主油路油壓高；升擋過遲；真空式節(jié)氣門閥真空軟管破損；主油路調(diào)壓閥故障，使主油路油壓過高；減振器活塞卡住，不起減振作用；單向閥球漏裝，制動器或離合器接合過快；換擋組件打滑；油壓電磁閥故障；電控單元故障。（3）排除方法檢查發(fā)動機怠速；檢查、調(diào)整節(jié)氣門拉線和節(jié)氣門位置傳感器；檢查真空式節(jié)氣門閥的真空軟管。412）自動變速器打滑故障的排除（1）故障現(xiàn)象

起步時踩下加速踏板，發(fā)動機轉速上升很快但車速升高緩慢；上坡時無力，發(fā)動機轉速上升很高。（2）故障原因

液壓油油面太低；離合器或制動器磨損嚴重；油泵磨損嚴重，主油路漏油造成主油路油壓低；單向超越離合器打滑；離合器或制動器密封圈損壞導致漏油；減振器活塞密封圈損壞導致漏油。（3）排除方法

檢查液壓油油面高度和油的品質(zhì)；若液壓油變色或有燒焦味，說明離合器或制動器的摩擦片燒壞，應拆檢自動變速器。423）自動變速器不能升擋故障的排除（1）故障現(xiàn)象

行駛途中自動變速器只能升1擋，不能升2擋及高速擋；或可以升2擋，但不能升3擋或超速擋。（2）故障原因

節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當；調(diào)速器存在故障；調(diào)速器油路漏油；車速傳感器故障；2擋制動器或高擋離合器存在故障；換擋閥卡滯或擋位開關故障。（3）排除方法

電控自動變速器應先進行故障診斷。檢查調(diào)整節(jié)氣門拉線和節(jié)氣門位置傳感器；檢查車速傳感器；檢查擋位開關信號。測量調(diào)速器油壓，如果車速升高后調(diào)速器油壓為0或很低，說明調(diào)速器有故障或漏油。434）自動變速器升擋緩慢故障的排除（1）故障現(xiàn)象車輛行駛中，升擋車速較高，發(fā)動機轉速也偏高；升擋前必須松開加速踏板才能使自動變速器升入高擋。（2）故障原因

節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當；調(diào)速器存在故障；輸出軸上調(diào)速器進出油孔的密封圈損壞；真空式節(jié)氣門閥推桿調(diào)整不當；真空式節(jié)氣門閥的真空軟管或真空膜片漏氣；主油路油壓或節(jié)氣門油壓太高；強制降擋開關短路；傳感器故障。（3）排除方法

電控自動變速器應進行故障診斷。檢查、調(diào)整節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器，測量節(jié)氣門位置傳感器電阻，如不符合標準應更換。445）自動變速器無前進擋故障的排除

（1）故障現(xiàn)象倒擋正常，但在D位時不能行駛；在D位時車輛不能起步，在S，L位（或2，1位）時可以起步。（2）故障原因

前進離合器打滑；前進單向超越離合器打滑；前進離合器油路泄漏；選擋手柄調(diào)整不當。（3）排除方法

檢查調(diào)整選擋手柄位置。測量前進擋主油路油壓。若油壓太低（說明主油路油壓低），拆檢自動變速器，更換前進擋油路上各處密封圈。456）自動變速器無超速擋故障的排除（1）故障現(xiàn)象車輛行駛中，不能從3擋升入超速擋；車速已達到超速擋工作范圍，采用松加速踏板幾秒鐘再踩下加速踏板的方法，自動變速器也不能升入超速擋。（2）故障原因超速擋開關故障；超速電磁閥故障；超速制動器打滑；超速行星排上的直接離合器或直接單向超越離合器故障；擋位開關故障；液壓油溫度傳感器故障；節(jié)氣門位置傳感器故障；3耀4換擋閥卡滯。（3）排除方法

對電控系統(tǒng)自動變速器應進行故障診斷，檢查有無故障碼輸出。467）自動變速器無倒擋故障的排除（1）故障現(xiàn)象車輛在D擋能行駛而倒擋不能行駛。

（2）故障原因

選擋手柄調(diào)整不當；倒擋油路泄漏；倒擋及高擋離合器或低擋及倒擋制動器打滑。（3）排除方法檢查并調(diào)整選擋手柄位置。檢查倒擋油路油壓。若油壓太低，說明倒擋油路泄漏，應拆檢自動變速器。478）自動變速器頻繁跳擋故障的排除（1）故障現(xiàn)象

車輛行駛中，自動變速器出現(xiàn)突然降擋現(xiàn)象，降擋后發(fā)動機轉速升高，并產(chǎn)生換擋沖擊。

（2）故障原因節(jié)氣門位置傳感器故障；車速傳感器故障；控制系統(tǒng)電路故障；換擋電磁閥接觸不良；電控單元故障。

（3）排除方法

對電控自動變速器進行故障診斷。

測量節(jié)氣門位置傳感器；測量車速傳感器。489）無發(fā)動機制動的故障排除（1）故障現(xiàn)象車輛行駛中，當選擋手柄位于2，1或S，L擋位時，松開加速踏板，發(fā)動機轉速降至怠速，但車輛減速不明顯；下坡時，自動變速器在前進低擋，但不能產(chǎn)生發(fā)動機制動作用。（2）故障原因

選擋手柄位置調(diào)整不當；擋位開關調(diào)整不當；2擋強制制動器打滑或低擋及倒擋制動器打滑；控制發(fā)動機制動的電磁閥故障；閥體故障；自動變速器故障。（3）排除方法

對電控自動變速器進行故障診斷。

路試檢查自動變速器有無打滑現(xiàn)象。4910）液力變矩器離合器無鎖止故障的排除（1）故障現(xiàn)象車輛行駛中，車速、擋位已經(jīng)滿足離合器鎖止條件，但鎖止離合器仍沒有鎖止作用；油耗增大。（2）故障原因

鎖止電磁閥故障；鎖止控制閥故障；變矩器中鎖止離合器損壞。

（3）排除方法

檢查鎖止電磁閥；檢查清洗鎖止控制閥；若控制系統(tǒng)無故障，則應更換變矩器。5011）不能強制降擋故障的排除（1）故障現(xiàn)象車輛以3擋或超速擋行駛時，突然把加速踏板踩到底，自動變速器不能立即降低一個擋位，車輛加速無力。

（2）故障原因

節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當；強制降擋開關損壞；強制降擋電磁閥短路或斷路；強制降擋閥卡滯。

（3）排除方法

檢查節(jié)氣門拉線、節(jié)氣門位置傳感器的安裝情況。51【知識拓展】自動變速器在工程機械中的應用1.自動變速器在國內(nèi)、外工程機械中的應用概況自動變速技術在汽車上的不斷發(fā)展推動了它在工程機械上的發(fā)展應用，并且已經(jīng)取得了一些可喜的成果。20世紀70年代末，美國70%以上的工程機械裝備了自動變速器，日本達到了60%，歐洲一些發(fā)達國家也達到30%。2.YZX160D型液力傳動變速箱下面以ZL50型裝載機用YZX160D型自動換擋變速箱為例，來分析其在工程機械中的應用情況。ZL50裝載機的動力傳遞路徑如圖4.10所示。52533.換擋控制策略1）裝載機的工作特點輪式裝載機工況復雜，工作特點和一般車輛有很大的差別，其在不同使用工況下的工作特點可歸納為①行走運輸工況：主要是前進方向的載貨或空載行駛。②循環(huán)作業(yè)工況：裝載作業(yè)是輪式裝載機的主要用途，就其作業(yè)方式可分為V形、I形、L形、T形等。2）控制策略分析由于裝載機作業(yè)工況復雜，實現(xiàn)完全自動化較困難，因此自動換擋電控系統(tǒng)采用人機協(xié)同配合的控制方式。3）換擋規(guī)律換擋規(guī)律是指兩排擋間自動換擋時刻隨換擋控制參數(shù)變化的規(guī)律，換擋規(guī)律的好壞直接影響車輛動力性和經(jīng)濟性的優(yōu)劣。54554.電液控制系統(tǒng)電液控制系統(tǒng)整體配置示意圖如圖4.12所示。該系統(tǒng)由電子控制器（ECU）、擋位選擇器（包括“N，+，-，↑，↓，H，DSS”7個按鍵）、傳感器、顯示器、換擋電磁閥等組成。渦輪轉速傳感器、泵輪轉速傳感器、變速箱輸出軸傳感器、油門位置傳感器、擋位選擇器

以及其他相關信號首先輸送給ECU，經(jīng)過分析、處理和計算以后，再將電信號送給換擋控制電磁閥M1，M2，M3，M4，由M1，M2，M3，M4控制換擋機構來完成自動換擋。5657任務描述有級變速是指機械傳動的速度變化是根據(jù)擋位而變化的，不同擋位有不同的速度范圍。有級變速切換擋位時速度變化不連續(xù)，存在速度跳躍和換擋沖擊現(xiàn)象，而進行無級變速時，速度是連續(xù)變化的，換擋過程平穩(wěn)。任務分析工程機械無級變速系統(tǒng)普遍采用變量泵或變量馬達組成的液壓容積調(diào)速系統(tǒng)。學習過程中需要掌握容積調(diào)速的原理、特點和調(diào)速方法；尤其注意控制電路和液壓系統(tǒng)之間的信號轉換、傳輸和處理過程；最后熟悉工程機械無級變速系統(tǒng)的維護、檢測與故障診斷及檢修過程。任務4.2工程機械無級變速控制系統(tǒng)的應用58【知識準備】工程機械無級變速控制系統(tǒng)的工作原理1.工程機械無級變速控制系統(tǒng)的基本形式在工程機械的行使驅(qū)動中，經(jīng)常采用的是兩種形式：一種是傳統(tǒng)的機械傳動；另一種是液壓無級變速傳動。前者的傳動路線是通過變速箱—傳動軸—驅(qū)動橋，完成將發(fā)動機的動力傳向驅(qū)動輪，這種傳動方式比較可靠，行駛性能好，能滿足工程機械長距離轉場作業(yè)的要求。1）變量泵—定量液壓馬達容積調(diào)速回路變量泵—定量液壓馬達調(diào)速系統(tǒng)如圖

4.13所示。59602）定量泵—變量馬達式容積調(diào)速回路定量泵—變量馬達式容積調(diào)速回路如圖4.14所示。定量泵1的排量VP

不變，變量液壓馬達2的排量VM

的大小可以調(diào)節(jié)，3為安全閥，4為補油泵，5為補油泵的低壓溢流閥。3）變量泵—變量馬達式容積調(diào)速回路雙向變量泵和雙向變量馬達組成的容積式調(diào)速回路如圖4.15所示。回路中各元件對稱布置，改變泵的供油方向，就可實現(xiàn)馬達的正反向旋轉，單向閥4和5用于輔助泵3雙向補油，單向閥6和7使溢流閥8在兩個方向上都能對回路起過載保護作用。61622.工程機械無級變速控制系統(tǒng)的工作原理對于上述三種容積調(diào)速回路，具體工作原理如下。

設變量泵的排量為VP，轉速為nP，定量馬達的排量為VM，馬達的轉速為nM，在不考慮泄漏的情況下，則泵的輸出流量和馬達的輸入流量是相等的，因此可得式（4.1）：631）柱塞泵（1）軸向柱塞泵

軸向柱塞泵是活塞或柱塞的往復運動方向與缸體中心軸平行的柱塞泵。軸向柱塞泵是利用與傳動軸平行的柱塞在柱塞孔內(nèi)往復運動所產(chǎn)生的容積變化來進行工作的。（2）徑向柱塞泵

徑向柱塞泵可分為閥配流與軸配流兩大類。閥配流徑向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺點。國際上70、80年代發(fā)展的軸配流徑向柱塞泵克服了閥配流徑向柱塞泵的不足。2）柱塞馬達液壓馬達在結構、分類和工作原理上與液壓泵大致相同。有些液壓泵也可直接用作液壓馬達。柱塞馬達的種類較多，有軸向柱塞馬達和徑向柱塞馬達。643.工程機械無級變速電液控制系統(tǒng)1）典型輪式車輛行走機構液壓驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理典型輪式車輛行走機構液壓驅(qū)動系統(tǒng)原理圖，如圖4.16所示。行走系統(tǒng)采用四輪驅(qū)動，2個軸向柱塞式變量泵2分別與前后輪4個液壓馬達25，26組成2個相

互獨立的閉式油路。2）行走系統(tǒng)的調(diào)速實現(xiàn)行走系統(tǒng)的調(diào)速有兩種方法，即先導閥控制和變馬達排量控制。

6566（1）先導閥控制

減壓式先導閥有兩個完全相同的減壓閥，每個減壓閥都由閥芯、調(diào)壓彈簧、導桿、推桿和回位彈簧等組成。剛開始時手柄處于零位，換向閥閥桿不承受軸向油壓力而保持中位。（2）變馬達排量該系統(tǒng)中馬達的兩種排量可實現(xiàn)2擋車速。系統(tǒng)使用的馬達為雙速內(nèi)曲線馬達，馬達排量由馬達內(nèi)部的變速閥控制，對變速閥的控制通過速度選擇閥15實現(xiàn)。67683）發(fā)動機功率匹配及差速、差力、打滑問題的解決（1）功率匹配該系統(tǒng)通過液壓調(diào)速器19來實現(xiàn)發(fā)動機的轉速、車速和系統(tǒng)工作壓力（外負載）之間的匹配。液壓調(diào)速器的結構如圖4.18所示。當外負載小于發(fā)動機的輸出功率時，發(fā)動機轉速基本恒定，車速取決于泵與馬達的排量比，可通過調(diào)節(jié)先導閥16，17和速度選擇閥15來調(diào)速；當外負載超過發(fā)動機的輸出功率時，發(fā)動機轉速下降，這時在調(diào)速器19的作用下，離心調(diào)速閥18向下移動，變量機構液壓缸7的壓力油路與油箱接通，其缸中油壓力減小，在右端彈簧力作用下活塞桿帶動泵2缸體向左移動，泵擺角減小，車速降低；反之，當負載降低時，車速升高。6970（2）解決差速問題

系統(tǒng)采用并聯(lián)油路供油，可解決車輛轉彎等特殊條件引起的差速問題。這是因為車輛轉彎時，處于不同轉彎半徑上的一對車輪的兩個驅(qū)動輪馬達需要不同的流量，否則不能實現(xiàn)同步轉彎，而兩馬達并聯(lián)，工作時隨機分配流量，可徹底解決差速問題。（3）解決差力、打滑問題當速度選擇閥15處于圖4.16所示左位時，背壓油路通過閥15進入連通閥20的控制端，連通閥20在低壓控制油的作用下被推到圖示位置，使前后輪油路連通，可消除由于高速造成的前后橋車輪的轉速差對牽引力的影響和輪胎磨損。71【任務實施】工程機械無級變速控制系統(tǒng)的檢測維護、拆裝與故障診斷1.工程機械無級變速控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試要點1）選擇適合的液壓油在液壓油系統(tǒng)中起著傳遞壓力、潤滑、冷卻、密封的作用，應按隨機《使用說明書》中規(guī)定的牌號選擇液壓油，特殊情況需要使用代用油時，應力求其性能與原牌號性能相同。不同牌號的液壓油不能混合使用，以防液壓油產(chǎn)生化學反應、性能發(fā)生變化。2）定期保養(yǎng)目前有的工程機械液壓系統(tǒng)設置了智能裝置，該裝置對液壓系統(tǒng)某些隱患有警示功能，但其監(jiān)測范圍和準確程度有一定的局限性，所以液壓系統(tǒng)的檢查保養(yǎng)應將智能裝置監(jiān)測結果與定期檢查保養(yǎng)相結合。72（1）250h檢查保養(yǎng)檢查濾清器濾網(wǎng)上的附著物，如金屬粉末過多，往往標志著油泵磨損或油缸拉缸。對此，必須確診并采取相應措施后才能開機。（2）500h檢查保養(yǎng)工程機械運行500h后，不管濾芯狀況如何均應更換，因為憑肉眼難以察覺濾芯的細小損壞情況，如果長時間高溫作業(yè)還應適當提前更換濾芯。（3）1000h檢查保養(yǎng)此時應清洗濾清器、清洗液壓油箱、更換濾芯和液壓油，長期高溫作業(yè)換油時間要適當提前。733）防止固體雜質(zhì)混入液壓系統(tǒng)清潔的液壓油是液壓系統(tǒng)的生命。若固體雜質(zhì)入侵將造成精密偶件拉傷，發(fā)卡、油道堵塞等，危及液壓系統(tǒng)的安全運行。4）防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng)首先，要防止空氣入侵液壓系統(tǒng)。維修和換油后要按隨機《使用說明書》規(guī)定排除系統(tǒng)中的空氣；液壓油泵的吸油管口不得露出油面，吸油管路必須密封良好；油泵驅(qū)動軸的密封應良好，更換該處油封時應使用“雙唇”正品油封，不能用“單唇”油封代替，因為“單唇”油封只能單向封油，不具備封氣的功能。5）在安裝液壓無級變速行走系統(tǒng)時，應盡量選用管式連接，避免使用液壓集成塊因為液壓無級變速行走系統(tǒng)的工作壓力一般較高，若使用液壓集成塊，則必須采用鋼件，而鋼件的液壓集成塊是很難徹底清除殘留鐵屑的。742.工程機械無級變速控制系統(tǒng)的檢測工程機械液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷對檢測儀的要求，需要采用有效的測試方法，迅速簡便地檢查液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度等參數(shù)。1）三位一體傳感器的構成及工作原理根據(jù)工程機械液壓系統(tǒng)的測試要求，流量傳感器選用測量范圍為12～350L/min的渦輪流量傳感器，壓力傳感器采用壓力范圍為0～40MPa硅壓阻式壓力傳感器，溫度傳感器采用溫度范圍為0～150℃的鉑熱電阻傳感器，并增加信號接口電路對傳感器輸出信號進行處理。75（1）渦輪流量傳感器①渦輪流量傳感器的結構。渦輪流量傳感器由殼體、導流器、葉輪、軸、軸承及信號檢出器組成。殼體是傳感器的主要部件，起到承受被測流體的壓力，固定安裝檢測部件，連接管道的作用，也為多傳感器的有機結合提供了支撐平臺；殼體通常采用不導磁硬質(zhì)合金制造，外壁裝有信號檢出器。②渦輪傳感器的工作原理。當被測流體流過傳感器時，在流體的作用下，葉輪受力而旋轉，轉速與液體流速成正比，葉輪轉動引起磁電轉換器的磁阻值周期性變化，檢測線圈中的磁通隨之產(chǎn)生周期性變化，產(chǎn)生周期性感應電動勢，使裝在殼外的非接觸式磁電轉速傳感器輸出頻率與渦輪的轉速成正比的脈沖信號。7677③渦輪流量傳感器的特點。渦輪流量傳感器具有精度高、重復性好、量程范圍大、結構緊湊等特點，輸出脈沖頻率信號，適用于與計算機連接，且無零點漂移，抗干擾能力強。渦輪流量傳感器結構輕巧，安裝維護方便，流通能力大，適用高壓測量。78（2）壓力傳感器壓力傳感器采用硅壓阻式壓力傳感器。硅壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應制成的器件，這種傳感器采用了集成電路工藝技術，在硅片上制造出四個等值的薄膜電阻組成電橋電路，其原理圖如圖4.20所示。7980（3）溫度傳感器溫度傳感器采用鉑熱電阻溫度傳感器Pt100，此傳感器穩(wěn)定性好，溫度范圍0～150℃，精度高，適合液壓系統(tǒng)中溫度測量的需要；且結構簡單，尺寸小，適于集成使用。812）信號接口電路信號接口電路由I/V變換電路、電橋變換電路和A/D轉換電路組成，原理圖如圖4.22所示。823）三位一體傳感器的封裝為克服三種傳感器分別接入液壓管路造成的泄漏、工作效率低和測試精度低等問題，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)中流量、壓力、溫度的同時、同點、高精度測量。利用渦輪流量傳感器殼體有一定的尺寸、硅壓阻式壓力傳感器和鉑熱電阻傳感器外形結構簡單、尺寸小的特點，以渦輪流量傳感器的殼體作為支撐平臺，殼體上預留壓力傳感器和溫度傳感器的接入口，分別將壓力傳感器和溫度傳感器安裝在接入口處，密封；將各傳感器的輸出端接入信號接口電路，實現(xiàn)三個傳感器的一體化。其結構如圖4.25所示。838485863.工程機械無級變速控制系統(tǒng)的綜合故障診斷與維修1）工程機械液壓系統(tǒng)常見故障（1）液壓系統(tǒng)振動和噪聲振動和噪聲直接影響到人的情緒、健康和工作環(huán)境，容易使人產(chǎn)生疲倦，造成安全事故。產(chǎn)生這類故障的原因及消除方法如下：①當吸油路中有氣體存在時產(chǎn)生嚴重的噪聲。②噪聲和振動也可能是油泵或馬達的質(zhì)量不好所致。油泵和馬達的流量脈動，困油現(xiàn)象未能很好消除，葉片或活塞卡死，都將引起噪聲和振動。87（2）油溫過高

產(chǎn)生這類故障的主要原因往往是液壓系統(tǒng)設計不當或使用時調(diào)整壓力不當及周圍環(huán)境溫度較高等。調(diào)速方法、系統(tǒng)壓力及油泵的效率、各個閥的額定流量、管道的大小、油箱的容量以及卸荷方式都直接影響油液的溫升，這些問題在設計系統(tǒng)時要注意妥善處理。除了設計不當外，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)油溫過高的一些可能原因如下：①泄漏比較嚴重。

②散熱不良，油箱散熱面積不足，油箱儲油量太小，致使油液循環(huán)太快，冷卻器的冷卻作用差。③誤用黏度太大的油液，引起液壓損失過大。

④工作時超過了額定工作能力，因而產(chǎn)生熱。88（3）液壓系統(tǒng)泄漏

液壓系統(tǒng)泄漏的原因錯綜復雜，主要與振動、溫升、壓差、間隙和設計、制造、安裝及維護不當有關。泄漏分為外泄漏和內(nèi)泄漏。外泄漏是指油液從元器件或管件內(nèi)部向外部泄漏；內(nèi)泄漏是指元器件內(nèi)部由于間隙、磨損等原因有少量油液從高壓腔流向低壓腔。（4）工作機構運動速度不夠或完全不動

產(chǎn)生這類故障的主要原因是油泵輸油量不夠或完全不輸油，系統(tǒng)泄漏過多，進入液動機械流量不夠，溢流閥調(diào)節(jié)的壓力過低，克服不了工作機構的負載阻力等。一些可能的原因及消除方法如下：89①油泵轉向不對或油泵吸油量不夠，吸油管阻力過大，油箱中油面過低，吸油管漏氣，油箱通大氣的孔堵塞，使油面受到壓力低于正常壓力，油液黏度太大或油溫太低，這些都會導致油泵吸油量不夠，從而輸油量也就不夠了。②油泵內(nèi)泄漏嚴重。油泵零件磨損，密封間隙變大或油泵殼體的鑄造缺陷，使壓油腔與吸油腔連通起來。③處于壓力油路的管接頭及各種閥的泄漏，特別是液動機內(nèi)的密封裝置損壞，內(nèi)泄漏嚴重。判明原因后，便采取相應措施（如修理或更換磨損零件，清洗有關元件，更換損壞的密封裝置等）加以改正。902）故障的現(xiàn)場檢測與診斷（1）現(xiàn)場的初步檢查與診斷

根據(jù)故障現(xiàn)象查清有關情況，對照液壓系統(tǒng)圖分析產(chǎn)生故障的部位和初步原因，不可忽視看起來十分簡單的原因，更不可盲目亂拆，以免造成不必要的損失。在具體的檢查過程中應按以下步驟進行。①向駕駛員了解情況，對故障產(chǎn)生時機器的狀態(tài)，聲音等都要做詳盡了解，避免了小題大做，化易為難。②進行必要的具體操作。③油質(zhì)、油量的檢查。此內(nèi)容看似簡單，實施起來卻常被忽視。④檢查各種濾芯。濾油器是液壓系統(tǒng)的清潔工具，在故障診斷時，檢查濾油器（如濾油器的臟污程度、濾芯上各種雜質(zhì)的性狀等）可為進一步分析故障提供依據(jù)。91（2）液壓系統(tǒng)的儀器診斷

在一般的現(xiàn)場檢測中，由于流量的檢測比較困難，加之液壓系統(tǒng)的故障往往又都表現(xiàn)為壓力不足，因此在現(xiàn)場檢測中，更多的是采用檢測系統(tǒng)壓力的方法。（3）電腦診斷隨著機電液一體化在工程機械上的廣泛應用，單一的壓力測試已不能滿足現(xiàn)場檢測的需要，現(xiàn)在越來越多的進口工程機械，其故障診斷要借助專門的檢測電腦來完成，檢測電腦所測數(shù)據(jù)豐富、體積小且攜帶方便。（4）其他診斷方法現(xiàn)場維修中常采用不用儀器的對換診斷方法，這種方法常在不同型號機器進行整體測試時使用，即若現(xiàn)場無檢測儀器或被查元件比較精密而不宜拆開時，可換上其他同型號機器上元件再進行檢查，即能快速地診斷出有無故障。92【知識拓展】工程機械無級變速控制系統(tǒng)的應用BW202AD—2型壓路機是德國BOMAG公司生產(chǎn)的一種全液壓、雙鋼輪、雙驅(qū)動、雙頻雙幅(46／50Hz和0.36/0.74mm)振動壓路機，下面分析BW202AD—2型壓路機的行走系統(tǒng)和振動系統(tǒng)液壓回路的工作原理及故障診斷與處理過程。1.行走系統(tǒng)1）工作原理行走系統(tǒng)采用閉式液壓回路，如圖4.26所示，主要由斜盤式雙向變量泵1、前行走馬達13和14、后行走馬達12組成，前、后行走馬達并聯(lián)，分別驅(qū)動前、后鋼輪行走。通過扳動駕駛室操作桿5，使斜盤控制閥組（手動）2工作在左、右兩個位置，通過斜盤式雙向變量泵1使前、后行走馬達實現(xiàn)正、反轉，驅(qū)動前、后鋼輪實現(xiàn)壓路機前進與后退。93942）故障現(xiàn)象壓路機在一次運行3～4h后，突然無法前后行走，但前后輪振動均有效。

3）故障診斷與檢修①檢查發(fā)動機工作是否正常，發(fā)動機與液壓泵、液壓馬達與驅(qū)動輪的連接部件工作是否良好，有無漏油現(xiàn)象，駕駛室行走操