鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械ZF變速箱無(wú)閉鎖離合變換的探析論文

　　一、“ZF 變速箱無(wú)閉鎖離合變換動(dòng)作”問(wèn)題分析。

　　1、ZF 液力變矩器。

　　ZF 液力變矩器是一種以液體作為工作介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換傳遞裝置，它將發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的機(jī)械能，通過(guò)能量輸入部件，轉(zhuǎn)換成液體的動(dòng)能;再經(jīng)能量輸出部件，把液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)械能輸出，經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)傳遞給車輪。ZF 變速箱廣泛應(yīng)用于鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的走行系統(tǒng)，并且起著至關(guān)重要的作用，在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械高速運(yùn)行中，ZF 變速箱一旦沒(méi)有閉鎖離合變換動(dòng)作將嚴(yán)重影響大型養(yǎng)路機(jī)械的正常運(yùn)行和行車安全。

　　2、“ZF 變速箱無(wú)閉鎖離合變換動(dòng)作”問(wèn)題產(chǎn)生的現(xiàn)象和影響。

　　（1）“ZF 變速箱無(wú)閉鎖離合變換動(dòng)作”問(wèn)題產(chǎn)生的現(xiàn)象。

　　“ZF 變速箱沒(méi)有閉鎖離合變換動(dòng)作”現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：高速走行換擋后程發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有離合變換降速現(xiàn)象;大機(jī)高速走行速度達(dá)到50～60km/h 后，走行速度很難上升到設(shè)計(jì)要求的運(yùn)行速度。

　�。�2）“ZF 變速箱無(wú)閉鎖離合變換動(dòng)作”問(wèn)題產(chǎn)生的影響。

　　“ZF 變速箱無(wú)閉鎖離合變換動(dòng)作”(以下簡(jiǎn)稱無(wú)WK) 這個(gè)問(wèn)題在大型鐵路養(yǎng)路機(jī)械(以下簡(jiǎn)稱大機(jī)，如：DWL-48 搗穩(wěn)車、DCL-32 連續(xù)式搗固車、DC-32 搗固車、CDC-16 道岔?yè)v固車、WD-320 穩(wěn)定車等)的調(diào)試、檢驗(yàn)、高速路試和用戶使用的過(guò)程中廣泛存在，此問(wèn)題一旦存在，將直接造成高速走行效率低下，嚴(yán)重時(shí)將造成區(qū)間運(yùn)行誤點(diǎn)，造成鐵路安全事故。

　　特別是在調(diào)試和檢驗(yàn)過(guò)程中，此問(wèn)題一旦發(fā)生，因問(wèn)題牽涉到電氣、ZF 變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、走行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等各部，各部相關(guān)調(diào)試、操作、檢驗(yàn)、供貨等人員總是不好界定問(wèn)題產(chǎn)生的根源;再加上以上各機(jī)構(gòu)都是大機(jī)的核心部件，結(jié)構(gòu)龐大、空間緊湊、拆卸困難，造成分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的極大困難，延誤調(diào)試、檢驗(yàn)、高速路試工期，導(dǎo)致較大的質(zhì)量成本。

　　二、ZF 變速箱閉鎖離合變換原理分析。

　　ZF 液力變矩器(以下簡(jiǎn)稱ZF)是一種以液體作為工作介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換傳遞裝置，它將發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的機(jī)械能，通過(guò)能量輸入部件，轉(zhuǎn)換成液體的動(dòng)能;再經(jīng)能量輸出部件，把液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換機(jī)械能輸出，經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)傳遞給車輪。這樣ZF 就能在一定范圍內(nèi)根據(jù)行駛阻力的變化，自動(dòng)進(jìn)行無(wú)級(jí)變速，低速時(shí)大扭矩，高速時(shí)小扭矩，因此，能使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在選定的工況下工作，能防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載熄火。不僅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率，而且減少了換擋次數(shù)。

　　ZF 渦輪軸上的輸出功率與泵輪軸上輸入功率之比稱傳動(dòng)效率。由于單級(jí)單相ZF 的傳動(dòng)效率特性曲線是拋物線形狀，其最大效率只在變矩器以某一傳動(dòng)比工作時(shí)才能得到，而且高效率區(qū)范圍較小(對(duì)工程機(jī)械用ZF 而言，傳動(dòng)效率大于0.75 稱為高效區(qū))，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗大，經(jīng)濟(jì)性差。當(dāng)傳動(dòng)比小時(shí)，隨著傳動(dòng)比的降低，傳動(dòng)效率也降低，這是允許的，因?yàn)榇藭r(shí)變矩系數(shù)增大，可以改善機(jī)械的牽引性能。但是當(dāng)傳動(dòng)比大時(shí)，傳動(dòng)效率降低，則是不希望的。液力變矩器的外特性是指泵輪轉(zhuǎn)速nB為常數(shù)時(shí)，泵輪力矩MB、渦輪力矩MT和傳動(dòng)效率η 隨渦輪轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。外特性曲線就是這些關(guān)系的曲線。從渦輪力矩曲線可以看出，渦輪力矩MT隨渦輪轉(zhuǎn)速nT的增加而減小，當(dāng)渦輪力矩MT為零時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速nT達(dá)到最大值，即渦輪空轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速。液力變矩器的效率曲線，在渦輪轉(zhuǎn)速nT=0 時(shí)，由于輸出功率等于零， 所以傳動(dòng)效率η 等于零。隨著渦輪轉(zhuǎn)速nT的增大，效率η 逐漸上升，在達(dá)到最大效率值后，效率η 又隨著渦輪轉(zhuǎn)速nT的增大而逐漸下降。在渦輪轉(zhuǎn)速nT最大時(shí)，由于渦輪力矩MT=0，此時(shí)輸出功率為零，所以效率η 又等于零。

　　可見(jiàn)液力變矩器的效率曲線呈拋物線形狀。η≥0.75 為高效區(qū)，高效區(qū)在中間一段，但為了擴(kuò)大液力變矩器在大傳動(dòng)比工況時(shí)的高效區(qū)范圍，提高大機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，盡量采用閉鎖式液力變矩器。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到泵輪轉(zhuǎn)數(shù)80%時(shí)，由裝在變速箱內(nèi)的轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出電信號(hào)，閉鎖閥動(dòng)作，使閉鎖離合器接合，則渦輪與泵輪被機(jī)械地連接在一起。導(dǎo)輪反轉(zhuǎn)使連接導(dǎo)輪的單向聯(lián)軸器松開(kāi)，導(dǎo)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)方向與泵輪的旋轉(zhuǎn)方向一致。由于液流在循環(huán)流動(dòng)中沒(méi)有固定的導(dǎo)輪葉片作用，從而液力變矩器失去變矩能力，而轉(zhuǎn)變?yōu)橐毫ε己瞎�況，渦輪力矩等于泵輪力矩，即Mr=Mb。其傳動(dòng)效率提高到0.95～0.97。但是，由于液力變矩器中存在著隨液流空轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪，要增加一部分能量損失。所以再用摩擦離合器機(jī)械地把泵輪和渦輪連接在一起， 使傳動(dòng)效率進(jìn)一步提高到0.99。這樣，變矩器在高傳動(dòng)比(i>0.8)時(shí)的傳動(dòng)效率提高了，擴(kuò)展了液力變矩器的高效率區(qū)工作范圍。提高了大機(jī)高速經(jīng)濟(jì)性。

　　三、問(wèn)題解決的步驟和方法。

　　具體步驟和方法如下：

　　第一步：

　　如果大機(jī)在高速運(yùn)行中沒(méi)有離合變換動(dòng)作的同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙，且發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度和缸頭溫度升溫較快，則直接找發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題。反之，如果發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有以上現(xiàn)象進(jìn)行第二步。

　　第二步：

　　從電氣系統(tǒng)進(jìn)行分析：首先檢查G39 端有沒(méi)有電信號(hào)，如果有，檢查閉鎖閥及其后一級(jí)機(jī)械方面的問(wèn)題，進(jìn)行第四步;如果沒(méi)有， 檢查28 U1 模塊的4 腳是否有弱電壓信號(hào)輸入( 檢測(cè)口見(jiàn)J29.12)，如果有輸入，則可判斷28 U1 有問(wèn)題，如果沒(méi)有輸入，進(jìn)行第三步(見(jiàn)WK 離合變換電氣)。

　　第三步：

　　1f35 渦輪轉(zhuǎn)速傳感器裝在ZF 變速箱上(見(jiàn)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器)，它由齒輪、磁鐵心和線圈組成。齒輪裝在變速箱W3軸上。鐵芯和線圈為一體裝在變速箱上，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于通過(guò)線圈的磁通量變化，便在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)的變化頻率與齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速成正比，經(jīng)頻壓轉(zhuǎn)換器電路放大，限幅成為脈沖波形，其頻率保持不變。再經(jīng)鑒頻整流電路轉(zhuǎn)變?yōu)榕c頻率成正比的信號(hào)電壓，經(jīng)邏輯電路控制WK 電磁閥的動(dòng)作。

　　根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，由于渦輪轉(zhuǎn)速傳感器不是專業(yè)人員裝配，造成多臺(tái)大修大機(jī)ZF 離合變換無(wú)動(dòng)作，所以在安裝1f35 渦輪轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)， 一定要嚴(yán)格控制0.5+0.5mm 處的安裝間隙， 最好調(diào)整為0.60～0.80mm。當(dāng)安裝間隙正確時(shí)，則可判斷渦輪轉(zhuǎn)速傳感器有問(wèn)題;當(dāng)安裝間隙不正確時(shí)，嚴(yán)格調(diào)整安裝間隙到合理范圍。

　　第四步：

　　首先檢查67 點(diǎn)(見(jiàn)ZF 壓力流量檢測(cè)口)壓力是否正常，如果ZF 在運(yùn)行時(shí)壓力低于10bar，檢測(cè)QP(13-14)減去QK(15-16)的值(即ZF 泄漏量)是否大于10L/min,如果大于10L/min，則可判斷ZF 變矩器內(nèi)部調(diào)壓閥、離合器、密封件等可能有問(wèn)題，需要ZF 變速箱專業(yè)人員進(jìn)行檢修;如果ZF 泄漏量小于10L/min 進(jìn)行第五步。

　　第五步：

　　設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(即ZF 輸入轉(zhuǎn)數(shù))為1000r/min，檢測(cè)G39不得電或得電時(shí)nZF 輸出(r/min)的值。當(dāng)G39 不得電和得電時(shí)nZF 輸出(r/min)的值基本吻合“試驗(yàn)輸出轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)值表”時(shí)，說(shuō)明閉鎖閥(SOLENOID VALVE WK)及相關(guān)系統(tǒng)總成沒(méi)有問(wèn)題，轉(zhuǎn)回第四步。

　　當(dāng)G39 不得電和得電nZF 輸出(r/min)的值與“試驗(yàn)輸出轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)值表”中“G39 得電nZF 輸出(r/min)”的值相近時(shí)，ZF 閉鎖閥動(dòng)作，使閉鎖離合器接合，渦輪與泵輪被機(jī)械地連接在一起，轉(zhuǎn)回第四步找專業(yè)ZF 人員檢修WK 閉鎖離合器。

　　當(dāng)G39 不得電和得電nZF 輸出(r/min)的值與“試驗(yàn)輸出轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)值表”中“G39 不得電nZF 輸出(r/min)”的值相近時(shí)，檢測(cè)閉鎖閥(SOLENOIDVALVE WK)，當(dāng)閉鎖閥(SOLENOID VALVE WK)有問(wèn)題時(shí)，聯(lián)系配件進(jìn)行更換;當(dāng)閉鎖閥(SOLENOID VALVE WK)沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，轉(zhuǎn)回第四步找專業(yè)ZF 人員檢修WK 閉鎖離合器。

　　第六步：

　　如果在以上幾步中的各部件、各系統(tǒng)、各總成都不存在問(wèn)題，轉(zhuǎn)回第一步進(jìn)一步檢查和處理發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題。

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