一、变速箱概述

1.变速箱的原理

设备运行过程中发动机的扭转和输出转速在一个固定的范围内，利用变速箱内部，齿数不同的齿轮啮合，来达到变换转速的目的，在这些齿轮中有一对齿轮能够通过啮合来传递动力，举例来说，如果小齿轮的齿数为5；大齿轮为10，在同样的时间内，小齿轮和大齿轮需要环绕轴旋转一周或者半周，将小齿轮作为主动齿轮，那么在大齿轮啮合时，其速度就会明显下降。另外，啮合的齿轮在接触过程中其受力是一致的，力和力臂的乘积为扭矩在保持力不变的情况下，齿轮的半径越大，那么其扭矩也会越小，也就是说在主齿轮带动下重动齿轮旋转，能够起到增加扭矩，减缓速度的效果。

2.变速箱的功能

（1）增扭减速。使用变速箱能够将发动机传递来的有功功率加大扭矩，降低旋转速度，然后再将其传递给输出半轴，最后传递到终传动。

（2）变扭变速。在保证发动机旋转速度和扭矩不变的前题下，利用变速箱换挡改变传动比，能够有效改善设备的行驶速度，以满足各种不同状态下的作业需求。

（3）空档停车。在发动机不熄火的状态下，能够保证车辆长时间停车或者进行固定作业。

（4）倒退行驶。在保证发动机旋转方向不变的前提下，只要挂倒档就能够完成车辆的倒退作业。

二、 变速箱高温故障以及损坏原因

2.1油品、油量不正常

工程机械设备在运行过程中变速箱的油位过高，其内部的各个组件运行阻力过大，也会导致油温上升，油位过低时，由于变速箱油循环的速度较快，在箱底流动的时间变短，导致油液不足引起部分位置润滑不彻底引起高温，进而影响到变速箱的散热效率。此外，变速箱油的粘度同样也会影响到整个系统的运行状况，黏度过高也会进一步加大部件的运动阻力以及油液流动阻力，导致油温逐渐升高，黏度过低，会导致系统润滑不够，加大部件的磨损致使油温升高。通过检查可以发现，可以从观察孔以及油尺，明确车辆的油位确定为油位正常，通过对油品进行检查，发现没有异常状况，结合最新的油品表，该设备加注的变速箱油已经是目前我国推荐的最好油品，可以排除润滑油加注量以及油品原因引起的高温故障。

 2.2离合器打滑               

工程机械设备在露天矿高负荷满载运行下,经常会发生变速箱高温的情况，其原因有好多种情况。首先主要是变速箱齿轮泵使用时间过长发生扫棠现象，从而导致变速泵的内部发生内泄，使泵的压力不够，一般情况下正常变速泵的压力在高怠速时是400psi左右，扫棠以后变速泵的压力也就150psi-200psi之间，这样就会直间导致变速箱离合器的摩擦片打滑导致高温。其次，还有的情况是变速箱的控制阀芯卡滞，导致油流不畅，从而变速箱离合器也会发生打滑现象，导致传动油的温度过高。还有的情况是离合器的缸体和活塞在运动的过程中被传动油里的金属杂质划伤，导致相对应的档位发生泄压摩擦片打滑，使变速箱的温度急剧上升。这几种情况都会导致离合器的摩擦片损坏，所以我们要把变速箱拆卸下来进行大修。

三、变速箱高温故障解决及修理方法

3.1.润滑油数量和质量检查

首先，将设备放置在平缓开阔的场地，然后等润滑油从上部的齿轮全部流到下部，油沫消失并冷却以后，对于有孔边缘以及螺栓上的油污进行全部擦拭干净，取出螺栓塞，通过油尺或观察孔来观测油面的整体高度，通常情况下夏季的高度需要与油尺刻度中间平齐；冬季也不能够超过油孔下刻线的10mm，否则判断为油量不足。

润滑油的质量进行检测，可以使用快速润滑油化验设备，来检测润滑油的油膜、强度、黏度以及机械杂质，一旦发现杂质过多则需要立即更换润滑油。更换润滑油时需要趁热放出，确保油内没有任何金属碎块，如果有金属碎块也需要立即明确出现的原因，将废油放尽以后安装上放油堵，然后再向变速箱中加入清洗油，其低速运转后放尽清洗油，然后再重新注入符合标准规定的新的变速箱油。

3.2.变速箱损坏的修理方法

我们要先对变速箱的打滑原因进行分析，例如24H平路机变速箱，如果是变速泵或者是控制阀导致的变速箱离合器打滑，及时发现没造成离合器损坏的，直接更换新的泵或主控阀即可，不需要对变速箱内部进行大修。如果没有及时发现造成离合器内部损坏严重的，我们要对变速箱进行大修。首先要对变速箱进行解体，接下来就是对变速箱损坏的部位进行检查，在检查的过程中我们发现该变速箱有五组行星齿轮六组离合器控制的前进六个档，倒退三个档位。设备在作业过程中用的最频繁的是前进三档，所以我们发现一个方向离合器和一个速度离合器损坏，分别是第一组和第三组。接下来就是对损坏的部件进行跟换，六组离合器的活塞密封全部进行更换，行星齿轮、太阳轮、活塞和缸体是检查更换件，没损坏的就不用更换。摩擦片和钢片没有损坏的继续使用，为了节约成本，提高降本增效。最后变速箱组装完成之后直接上车试运行，出车时要进行测压，确保压力在正常范围内方可作业。

四、变速箱其他故障描述

在长时间的运行中，由于频繁的换挡，变速器内的各部分必然会出现磨损和变形，从而引起变速箱挂档困难，自动脱档，工作时发出噪声等故障，从而影响到其使用。因此，在平时的工作中，要经常对齿轮箱的运转状况进行全面的检查，看齿轮箱的传动是否平顺，有没有不正常的间隙和杂音；及时发现问题并加以调节和维修。

4.1、挂档困难

在操作换挡杆的时候，感觉换挡比较吃力，不能平稳的换挡。或者挂挡时有打齿的声音，严重的甚至挂不上去。出现这种情况的原因是：

(1)离合器未完全脱开，无法将功率全部切断。主要有两点：第一，因为使用不当，踏板没有完全踩实，导致脱离不完全，挂挡困难。这种情况多发生在初学者身上，因为他们没有经验，经常踩不到油门，就挂了档，而且还会发出打齿声音。二是由于离合器的技术状况不佳而造成挂挡困难。

(2)新研制的一些型号工程设备，有些啮合齿的端部不平整，给挂挡带来了一定的困难。

(3)换挡叉松脱或弯曲，换挡叉轴弯曲或生锈，难以移动，当拨叉轴与拨叉之间的锁紧螺丝松脱，亦可导致换挡困难。

(4)换挡杆上倒车拉杆的长短调节不当，挂倒车时，档杆抬起不足，无法平稳地移入倒车位置。

4.2、自动脱档

出现自动脱档的主要原因有两种。一种是驾驶时，轻踩油门，齿轮便会跳回空挡。二是当负载增加时，齿轮立刻跳回空挡，此时，若再次换挡，不挂；极易造成斜坡滑落，造成重大事故隐患。出现这种情况的原因是：

(1)拨叉簧的弹性变弱或断裂，导致自动锁止位置失效。

(2)拨叉锁紧螺丝松脱，拨叉轴定位槽内的钢珠或自锁机构发生磨损，使换档杆无法准确地定位。

(3)拨叉的有效行程过短，或者是拨叉的弯曲和变形，都会造成齿轮的啮合不到位，在受到外力作用之后，容易出现脱挡现象。(4)由于拨叉的端面磨损较大，在拨叉的端面和滑轮环的凹槽之间存在较大的间隙，从而使滑齿容易来回移动，从而使滑齿自动脱离。

(5)轮齿工作面被磨耗为圆锥状，造成了较大的啮合间隙，容易受到轴向力的作用，从而导致滑动齿脱离啮合。

(6)齿轮与轴面的花键磨损，键槽内的间隙太大，会引起齿轮的振荡，从而容易从啮合状态中脱出。

(7)轴承磨损，轴承松动，轴承与轴环之间的打滑，轴承与箱体座孔的外圈滑动，以及太大的轴向间隙，这些因素都会引起齿轮轴的倾斜以及齿轮轴的偏移，从而造成齿轮在受到外力作用后，自动脱开。

4.3、异常响声

齿轮箱发出不正常声音的原因有二：一是在空挡的状态下发出奇怪的声音。二是在行车过程中，有异常的声音。是轴承的奇怪声音，一般来说，这种奇怪的声音和速度有很大的联系，随着速度的提高，声音也会越来越大。通常情况下，当车速搞速时，会有一种奇怪的声音，这是由于齿轮的啮合表面不一样，通常在加油时会有很大的声音，松开后声音会变小。这声音和齿轮的啮合有关，和速度无关，只是因为在高速运转的时候，油泵受到了阻碍，才会发出刺耳的声音。要知道，齿轮箱和发动机、底盘等部件是协同工作的，各种声音混杂在一起，很难识别。

(1)齿轮油中的润滑油量刻度过低没有把齿轮完全的浸泡到油里。

(2) 齿轮的齿面磨损较大，造成了较大的啮合间隙。

(3) 轮齿发生疲劳剥落、崩边点蚀等现象。

(4)副轴的磨损过多，或者花键与内花键的磨损过大，造成了较大的间隙。轮轴弯折或轮轴锁定部件松动。

(5) 保持器有破损或不牢固的轴承。

(6)拨叉与非操作部分相接触或碰撞。

(7)维修时，不是成对替换，而是刚把损坏的单独地换掉。

4.4轴承的失效(1)、磨损失效

轴承内圈和外圈啮合面的磨耗.这种磨损会使轴承—外壳、轴承—轴之间的啮合关系遭到破坏，从而使轴承自身以及与之相匹配的轴或外壳的啮合面的磨损速度加快；使轴与原来的位置不一致。因工作负荷过大或润滑不良，导致轴承的超差，从而导致轴承的振动和故障。   (2)疲劳失效    轴承是在负载的表面上进行磨耗及疲劳剥落的。这样的损伤会增加轴承的轴向及经向间隙，在运转中会发出噪声，而且会影响到与之相配的轴的正常运转。在载荷的初始阶段，疲劳剥落主要表现为小斑点状凹陷，随后逐渐扩展为片状剥落。此外，因轴承强制装配及润滑不良，在交变载荷下，滚动导轨表面的疲劳剥离会加快，从而导致轴承的失效   (3)腐蚀失效   因为没有得到及时的替换或磨损，导致了轴承的表层发生了化学侵蚀，导致了轴承的损坏。   (4)碎裂   因长期高速、大负荷运转和润滑油质量差造成的抱轴温度过高，如果再工作下去，会使轴承破碎。   (5)散架    滚动轴承的间隔环与滚动体在运转过程中互相摩擦，产生了摩擦，当间隔环磨损后，就会引起滚动体的松弛；轻则使密封环“散架”，滑块掉落，压碎轴承。  （6）粘着磨损

因为在轴承中缺少润滑剂或者是没有达到规定的质量标准，或者是将轴承之间的缝隙调节太小（对可调节的轴承），所以在运行中产生的热能无法得到迅速地释放，导致了两个金属的表面都出现了附着和脱落的现象。从外部来看，工作表面的色彩也会有所改变。

五、主要技术突破

5.1实施背景及目标

哈尔乌素露天矿一共有9台小松D475A推土机，该推土机在露天开采作业中起到至关重要的作用，推土机已经使用均达到4万多小时，该推土机动力单元大修周期为15000小时，所有的推土机都已经进行了一次或多次动力传动系统大修。因该推土机动力单元包括PTO、变矩器、变速箱、终传动、转向制动离合器、控制阀，结构紧凑、复杂对维修标准要求及高。对所有需要计划和状态检修的动力单元都委托外围单位进行维修，每台维修费用为70万，维修成本过高，维修时间又过长，导致不能及时的对推土机动力单元进行计划性检修和状态检修，设备故障率增多，影响了设备出动率及生产任务的完成。为了弥补不能对D475A推土机动力单元进行大修的短板，降低维修成本及提高总成件的周转周期，保证设备正常运行，我们决定将完成对小松D475A推土机进行自修。

哈维工程机械车间为了克服这种现状，根据现有条件本着“质量第一、效益优先”的思想，决定克服困难自主完成对小松D475A推土机动力单元大修任务，为企业创造更高的价值。

5.2 提高维修流程执行标准 

因动力单元结构紧凑、复杂对维修标准要求及高，在维修前我们集思广益，制订质量考核制度、安全考核制度、动力单元大修流程标准并在维修中严格的执行标准，并拍照或录像，留下影像资料，每天维修后都要对影像资料进行核实、考证、总结，发现问题及时处理。

5.3 严格按测试标准进行大修

为防止动力单元上机后出现故障，动力单元维修完成后需要在测试平台上做测试，各种指标达标后才能上机，因没有该设备测试平台，不能进行测试，为了防止上车后有故障发生，维修人员集思广、益发挥潜能，认真分析测试平台所需测试的项目及测试的目的，制订相应的策略。通过领导的精心安排和维修人员的精心作业，按质按时的完成了对小松D475A推土机动力单元大修任务。

5.4大修后的成效

大修后的小松D475A推土机动力单元现已在设备上运行，对动力单元变矩器进出口压力、变速箱各个档位压力、转向制动离合器压力、系统润滑压力进行测试都在标准范围内，通过50小时首保及250小时的跟踪观察，设备运行正常，此次成功的完成对D475A推土机动力单元大修任务。节约了维修成本35万余元，为以后的大修任务提供宝贵的资料和经验，使我们在总成件维修的道路上继续向前迈了一大步。

六、结束语

    在工程机械设备维修的发展过程中，技术升级与故障维修缺一不可。这就需要对工程机械可能出现的故障给予足够的重视，提高该项工作的效率，就像本文中谈到的工程机械设备变速箱高温的故障原因，会有多种情况引起变速箱高温，通过我们多年的维修经验，能够快速准确的判断出故障点，然后得到高效的解决。之前大部分的工程机械设备的总成件都是委托外委单位进行大修，现在有了我们这支一丝不苟、精益求精、勤奋肯干的维修队伍，所有总成件无需外委大修百分百自修，使我们的企业实现了降本增效、维修创新、绿色维修的成果。最后祝愿我们的企业安全发展、鹏程万里、蒸蒸日上。愿我们的企业打造成为具有全球竞争力的世界一流能源示范企业。

参考文献：

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[3] 赖江毅,王煦.机电一体化设备的故障诊断与维修[J].现代冶金,2017,45(03):54-57.