第八章-工程机械底盘的诊断与检测

目录第一节概述第二节传动系的检测与诊断第三节转向系的检测与诊断第四节制动系的检测与诊断第一节概述工程机械的底盘结构因机械类型不同而不同。以铲土运输机械的底盘为例，它一般由传动系、行驶系、转向系和制动系组成，其中根据行走方式的不同又有轮式和履带式之分。履带式机械底盘一般在传动系中没有差速器，但有转向离合器，履带式机械底盘中的行驶系和转向系与轮式机械的完全不同。工程机械种类繁多，但自行式的机械不外乎以轮式行走机械或履带式行走机械为基础车，再设置特定的工作装置，完成推、拖、挖、铲、转、运、铺、拌等作业任务。工程机械工作的环境条件与一般车辆大不相同，技术性能要求也大不相同，如轮式的工程机械，虽然也要求其机动性好，但更重要的是要求其牵引性能要好，这就决定了轮式工程机械的运行速度比汽车低，制动性能侧重于低速或坡道制动，对转向轮的定位要求与汽车相比不太严格甚至无法要求。再如工程机械一般是在低速大扭矩工况下工作，其外负荷的变化频率和幅度很大，这也与汽车在公路上行驶的状况有很大不同。工程机械种类的繁多，社会保有量较汽车少得多，加之其工作的特殊工况等决定了对工程机械底盘的技术状态检测的复杂性、多样性和不经济性。因此，目前对汽车底盘的检测已有比较成熟的技术和设备，而对工程机械底盘的检测还在探索与发展阶段。工程机械底盘的技术状况影响到发动机动力的传递和燃油的消耗，关系到整机的生产性、可靠性、经济性及操作的稳定性和安全性。评价工程机械底盘技术状况的主要参数有：行驶装置的输出功率或牵引力、传动系的传动效率、传动系的振动和异响、制动系的制动力与制动距离、各总成的温度、轮式机械的转向间隙等。工程机械的牵引性能测试主要用于新研制或引进的样机及原有产品的质量检查.第一节概述第二节传动系的检测与诊断传动系是工程机械底盘的主要组成之一，分为机械式和液力机械式两种类型。机械式传动系一般由主离合器、变速箱、分动箱、万向传动轴、驱动桥和终传动器等组成；液力机械式传动系一般由液力变矩器、动力换档变速箱、分动箱、万向传动轴、驱动桥和终传动器等组成。传动系中的某一个组成部分技术状况变化都将直接影响发动机的动力传递。因此，对传动系的诊断和检测将是针对各主要组成部件的诊断和检测。一、传动系的检测1．传动系机械效率的检测发动机所发出的功率经传动系传至驱动轮的过程中，为了克服传动系各部件中的摩擦，消耗了一部分功率。如以表示传动系中损失的功率，则传动系的机械效率为：TPeTeTeTPPPPP1eP传动系的功率损失可分为机械损失和液力损失两大类。机械损失是指齿轮传动副、轴承、油封、摩擦离合器等处的摩擦损失。机械损失与啮合齿轮的对数、传递的扭矩等因素有关。液力损失指消耗于变矩器、润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。液力损失与变矩器的速比、润滑油的品种、温度、箱体内的油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。用五轮仪检测传动系的效率2．五轮仪一、传动系的检测2．五轮仪的构造五轮仪，又称第五轮仪，是用于汽车道路试验的一种常用仪器。试验时，它安装在汽车的尾部或侧面的适当位置，用一个小巧的轮子接触路面，好像是汽车的第五个车轮，所以叫做第五轮仪。试验中，它可以准确地测定汽车行驶的距离并计算出车速，以纸带方式记录或用数字显示。因此常用于汽车加速性能试验、滑行试验及燃油经济性试验中。五轮仪分接触式和非接触式两种，接触式第五轮仪如上述。由第五轮仪、传感器、二次仪表及安装机架等部分组成。非接触式五轮仪以计算机为核心部件，配以相应的I/O接口及外设，不需要路面接触。它采用光电相关滤波技术，安装在车上的光电路面探测器（简称光电头）照射路面，把路面图像变换为频率信号，用于汽车动力性、制动性和燃油经济性能的测试。一、传动系的检测2．五轮仪的构造数字电子式五轮仪常用来记机械加速或滑行距离。五轮仪由电子电路显示和机械部分两部分组成，如图8-1、图8-2所示。若配合磁带记录仪及X-Y记录仪，就能准确、迅速地直接绘制出速度—时间（v-t）或速度—行程（v-S）曲线。行程计数译码显示速度计数译码显示时间计数译码显示电感式传感器放大整形门控数模转换磁带记录仪晶振分频分颇x-y记录仪图8-1数字式电子装置五轮仪电子电路方框图一、传动系的检测如前所述，底盘的传动效率主要是由两部分元件的技术状况决定的，一部分是液力变矩器，另一部分是液力变矩器以后的所有机械传动。机械行驶时，若底盘机械传动部分的润滑、调整不良（如各轴承故障）及制动拖滞，都会使底盘输出功率小，机械行驶无力，油耗过高，测试滑行距离时将会出滑行不良的现象。因此，还可以在某初始速度时，空档滑行，用五轮仪记录滑行距离，以此判断底盘的行驶阻力。当机械底盘输出功率小时，根据发动机的无负载测功，加速性能检测和滑行距离检测结果便可以确定是发动机故障、液力变矩器故障还是底盘机械传动部分故障。一、传动系的检测图8-2五轮仪机械部分示意图1-车轮；2-齿盘；3-电磁式传感器；4-车架；5-弹簧缸；6-安装螺栓；7-机械后桥（或机架）一、传动系的检测用五轮仪进行测试时，由于道路的不平整会使第五轮产生跳动和侧滑，从而影响到测量的精度。近年来采用一种安装在机械上不与地面接触的速度测量仪器，（参看图8-3）测量机械速度，它的基本原理是向地面发射光线并接收由地面反射回的光线，利用光电原理和跟踪滤波技术，将机械的行驶速度转换为电信号的频率来测量机械速度。非接触式机械速度计的优点是安装方便、测量精确，适于高速测量；其缺点是光源耗电大，在很低速度时的测量误差大，（1.5km/h以下不能测量），价格也比较高。利用超声波、激光技术测量机械速度的测量仪器也已广泛使用。图8-3非接触式速度计一、传动系的检测2．离合器打滑测量图8-4所示是离合器打滑测量仪。它由闪光灯1、电极2、电容3、电阻4和蓄电池5组成。闪光灯用于指示离合器是否打滑，电极用于获得喷油或点火脉冲信号。检查时，与发动机的转速成比例的脉冲信号每输出一个脉冲，闪光灯闪亮一次，闪光频率也与发动机转速成比例。将频闪灯的光点投到传动轴上，就可以发现离合器是否打滑。如果不打滑。传动轴看起来像不动一样，如打滑，则可以看到传动轴某点慢慢“转动”。图8-4离合器打滑测量仪1-闪光灯；2-电极；3-电容；4-电阻；5-蓄电池一、传动系的检测离合器打滑测定仪的基本工作原理离合器打滑测定仪的基本工作原理是频闪原理，即：如果在精确的确定时刻，相对转动零件的转角照射一束短暂（约1／5000s）的频率与转动零件的旋转频率相同的光脉冲时，由于人们的视觉暂留现象，似乎觉着零件静止不动。该仪器由发动机火花塞的高压电极输入电脉冲信号，火花塞每跳火一次，闪光灯就亮一次，闪光频率与发动机转速成正比，离合器不打滑时，传动轴上设定点会与闪亮点同步动作，传动轴似乎处于不转动状态；否则，轴上设定点转速会滞后于闪亮点动作，这说明离合器存在打滑现象。3．传动轴和万向节的性能检测若过高其主要原因是中间轴承或万向节轴装配过紧，万向节磨损或十字轴各轴中心线不在一个平面内。1万向节和传动轴中轴承温度测试传动轴响通常是花键摩擦副、万向节、中间轴承磨损松旷或传动轴不平衡所致。将驱动桥垫起使驱动轮离地以运行速度运转时，用机器听诊器的分频功能判定传动轴异响的部位和原因。2传动轴响声测试一、传动系的检测传动轴圆周方向上的间隙称为传动综合角间隙。它包括变速器输出轴角间隙、传动轴本身的角间隙、驱动桥输入轴的角间隙三部分。该间隙过大，会使传动轴在动力传递过程中发响和振抖，是造成传动系功率损耗的重要因素。传动轴花键摩擦副、万向节轴承、变速器齿轮、驱动桥齿轮磨损严重或装配间隙过大，均会增大传动轴综合角间隙。3传动轴综合角间隙测试将传动轴角间隙测量仪夹持在传动轴上，顶起驱动桥，踩下离合器踏板，扳动测力手柄至驱动桥开始转动，从测力手柄的刻度板上即可读取传动系静摩擦力值。4传动系静摩擦力的测试一、传动系的检测3．传动轴和万向节的性能检测4．液力变矩器的检测液力变矩器的就机检测的项目主要有：主压力、变矩器进口压力、变矩器出口压力及变速器润滑压力、液力传动油油温等。测试方法为：液力传动系统内的油温在正常的工作温度，起动发动机，在发动机高速运转时，使变矩器失速或停驶状态全油门时，分别测出变矩器的进口压力、出口压力和变速器的润滑压力。966D装载机变矩器压力表8-1测试名称压力（发动机高速运转）调整方法变矩器进口压力冷油时最大值为965KPa无变矩器出口压力变速器挂在前进挡4挡上，后传动轴制动，变矩器处于失速状态，压力为415±35KPa增加或减少垫片变速器润滑油压力150KPa为最低值无一、传动系的检测当液力变矩器工作不太正常时应进行失速试验，其目的是确定是否有不正常工作的部件。在进行失速试验时，使用制动器，使机械可靠地制动。每次失速试验时间不应过长（30s）油门全开时间绝不能超过5秒钟，不能连续进行试验，必须等到发动机和自动变速器油冷却到正常温度才能进行第二个档位的失速试验，以防止油温过高。在两次试验之间，变速器处于空档，发动机以中速运转两分钟，使油冷却。一般变矩器出口温度不允许超过135℃。失速试验时将发动机加速至最大供油位置（此时，挂某挡位的同时制动器也要起作用），记录发动机达到的最高转速、主压力、变矩器进出口压力及润滑压力。若测得的发动机最高转速较规定正常转速的差值超过±150r/min，则说明发动机或液力传动装置工作不正常；若失速转速高于标准值，说明主油路油压过低或换档执行元件损坏；若失速转速低于标准值，则可能是发动机动力不足或液力变矩器有故障。例如，当变矩器导轮单向离合器打滑时，变矩器在偶合器工况下工作，从而使发动机的负荷增大，转速下降。4．液力变矩器的检测一、传动系的检测5．动力换挡变速箱的就机检测动力换挡变速箱在工程机械上常见的有行星式和定轴式两种，变速箱中的离合器或制动器是通过液压操纵系统进行接合或分离，从而实现换档的功能。动力换挡变速箱的就机检测项目主要有变速离合器压力和油泵压力（主油路压力），测试条件一般为发动机高速运转，变矩器为失速，液力传动油温为75~85℃。测试方法为在发动机熄火后，在变矩器相应的压力检测点上安装好量程合适的压力表，然后起动发动机，并高速运转，同时使变矩器失速（踩下制动器），将变速杆拔到相应的挡位，分别测出各挡离合器油压值，如W90-2装载机动力变速箱各挡压力标准值应为1.9~2.1MPa。一、传动系的检测6．液力机械变速器的试验台检测液力机械变速器修理装配后或从机械上拆卸下进行试验时，可在试验台上进行检测。液力机械变速器试验台如图8-6所示。变矩器的驱动部分可用牵引电动机或发动机，驱动部分传给变矩器的扭矩用专门的测扭仪来测量。功率吸收部分可用测功器，一般为水力测功器。试验台设有专门的冷却器，用来冷却工作油。在仪表板上装有测量油压及油温的仪表。图8-6液力机械变速器试验台1-驱动部分2-测扭仪3-液力机械变速器4-测功器5-冷却器6-冷却风扇7-电动机8-滤油器9-仪表盘10-润滑压力传感器11-主压力传感器12-变矩器油压传感器13-变矩器油温传感器14-速度传感器15-变矩油出口一、传动系的检测液压故障发生时间第一阶段为无负荷磨合试验，试验时逐级变化发动机转速。在试验中检查液力机械变速器的运转情况：检查各部油压，并调整压力调节阀。在整个磨合间，油温不得超过100℃。液压故障特性借助于调节水力测功器进、排水量，就可以调节测功器循环圆中的充水量。从而调节测功器的负荷。通过试验进一步检查液力机械变速器在负荷运转工况下，各机件的工作情况。修理装配后的液力机械变速器器试验分三阶段进行6．液力机械变速器的试验台检测一、传动系的检测液压故障发生原因如果磨合试验正常或要检测从机械上拆卸下的变速器，可进行性能试验。试验时，应保持变矩器的输入转速不变，调节测功器负荷，使变矩器的输出转速逐渐变化。每次在转速稳定情况下，记录输入、输出转速及扭矩，记录各部油压及油温。应用这些数据，即可求得变矩器的特性。试验结束后，应将工作油从液力机械变速器内放出，并加注新的工作油