2024年2月20日发(作者：)
技术讲座 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 文章编号：１００７—６０４２（２ＯｌＯ）０３—００２５—０６ 变扭器故障的分析及处理方法 王泰发 （资阳南车传动有限公司 四川资阳 ６４１３０１） １ 概述 目前，ＧＫ型调车机车大多采用了液力传动，而液力传动是靠液力传动 箱来实现的。变扭器作为液力传动箱上的核心部件，其工作的可靠性非常 重要。在实际的装配、试验、运用过程中，变扭器时常会出现带轴、轴转动不 灵活、流道对准差、起动扭矩低等故障。 变扭器主要由泵轮、涡轮、导向轮、进油体、油封、齿轮、轴承、外壳等组 成，如ＧＫ型液力传动箱上的变扭器（见图１），它的左端为Ｂ４５变扭器（即 起动变扭器）、右端为Ｂ８５变扭器（即运转变扭器）。 图１变扭器结构 其工作原理是：柴油机工作时，由万向轴、输入轴带动变扭器上的泵轮 轴转动，使泵轮曰高速地旋转；在此种情况下：当给变扭器充油时，泵轮叶 片问的工作油受叶片驱动一起高速地旋转，在离心力的作用下，工作油以高 速、高压冲出泵轮出口，将柴油机的机械能转变为工作油的动能和压力能； ２５—
技术讲座 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 再以很高的速度和压力冲向包围在泵轮外围的涡轮 叶片，然后推动涡轮 旋转，并带动涡轮轴转动向外输出功率，这就完成了将工作油的动能、压力 能转变为机械能的能量转换；工作油在涡轮内被减速、减压后流出，经一段 无叶片腔道进入导向轮Ｄ，由于导向轮固定不转动，在它的作用下改变了其 流速度和方向，从而改变它的动量矩来实现变扭。这些经导向轮变扭后，已 无能量的工作油从其出口流出，重新流向泵轮入口，再次被泵轮吸入参加下 一次循环工作；工作油就是这样沿着泵轮一涡轮一导向轮一泵轮的流动路 径进行循环工作的，如图２所示。 ２变扭器在装配过程中故障的分析及处理方法 ２．１变扭器“带轴” “带轴”是指泵轮与涡轮之间的间隙消失，出现 相互摩擦、相互干涉的现象。判断的方法是：变扭器 在组装好后，水平放在工装胎架上，用手拨动泵轮轴 转动，贝ｑ涡轮轴一起转动；或者用手拨动涡轮轴转 动，则泵轮轴一起转动。 分析此类故障应围绕“造成泵轮与涡轮相互干 涉、摩擦的根源”来查找，产生的原因有： 图２变扭器工作原理 （１）变扭器上各元件加工尺寸不正确、制造精度差，致使各工作轮轮面 径向间隙消失而相互干涉； （２）变扭器外盖、导向轮、进油体、中间体、进油体外壳等液力元件的平 行度、同轴度、垂直度等超差，致使有关轴承游隙消失或油封问隙消失而相 互摩擦； （３）涡轮油封问隙配刮不当，组装调整不当，各部件Ｌ的毛刺、高点未 清除，致使泵、涡轮轮面径向间隙消失而相互干涉； （４）泵轮、涡轮与各轴安装不到位，或安装倾斜，各安装接合面贴合不 好，致使工作轮问的间隙消失而相互摩擦； （５）调整尺寸测算偏差大，使泵、涡轮之间无间隙而相互摩擦。 处理方法：拆开变扭器，检查装配是否正确；涡轮油封间隙是否太小或 配刮不圆；查看各工作轮与轴安装是否到位，是否有倾斜的现象（如泵轮与 泵轮轴、涡轮与涡轮轴的安装面是否贴合，或有异物衬垫）；同时检查各部 件是否有干涉，并复测各部件的尺寸（主要是定位尺寸），对它们逐一进行 一２６—
技术讲座 修复或更换。 ２．２ 变扭器泵轮轴转动不灵活 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 此类故障表现为：用手转动涡轮轴很灵活，而转动泵轮轴时，出现发卡、 发滞或转不动的现象，产生的原因有： （１）各元件加工尺寸不对、制造精度差，使轴承游隙消失； （２）泵轮轴与进油口油封（铸铁油封）之问的间隙过小或偏心，使之相 互摩擦； （３）调整垫的配磨尺寸不对，装配不当，各部件上的毛刺、高点清除未 彻底，各接合面贴合不好，使轴承游隙消失； （４）泵轮轴上的轴承安装不到位或出错，轴承本身的质量问题，中间体 与进油体同轴度差，造成泵轮轴转动不灵活。 处理方法：拆开变扭器，检查装配是否正确；进油体上的铸铁油封与泵 轮轴之间的间隙是否正确；查看泵轮轴上安装的轴承及装配情况（如中间 体上１７６２２４轴承外圈与定位斜销子间的问隙）是否正确；各安装面是否贴 合；同时复测调整垫、中间体、进油体、泵轮及轴等部件的尺寸（如定位尺 寸、同轴度），对有问题的部件逐一进行修复或更换。 ２．３变扭器涡轮轴转动不灵活 此类故障表现为：用手转动泵轮轴很灵活，而转动涡轮轴时，出现发卡、 发滞或不转动的现象，产生的原因有： （１）各元件加工尺寸不正确、制造精度差，出现各部件相互干涉或使轴 承游隙消失； （２）输出轴、定位套与轴端油封、涡轮与导向轮芯环等问隙过小或偏 心，相互干涉； （３）定位套、轴承压盖的配磨尺寸不对，装配不当，各部件上的毛刺、高 点没有清除干净，各接合面贴合不好，致使轴承游隙消失； （４）涡轮轴上轴承安装不到位或轴承本身的质量问题，造成涡轮轴转 动不灵活； （５）涡轮轴压装不到位、或因受外力而轴向移动，偏离安装定位面，使 涡轮与各部件间的间隙缩小或消失。 处理方法：拆开变扭器，检查装配是否正确；外壳上的轴端油封与定位 套之间的间隙是否正确；查看泵轮轴上安装的轴承及本身的装配情况（如 ２７—
技术讲座 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 进油体外壳上的１７６２２４轴承外固定位斜销子的长度、配磨的轴承压盖的尺 寸）是否正确；各安装面是否贴合；同时复测配磨的定位套尺寸；检查进油 体、外壳、导向轮芯环、涡轮、输出轴等部件的尺寸（如定位尺寸、同轴度 等）；对有问题的部件逐一进行修复或更换。 ２．４变扭器流道对准值超要求 此类问题又称“变扭器的流道对中差”，以ＧＫ型变扭器为例（见图３）： 左端Ｂ４５的涡轮出口与外壳缘口间的距离（ｍ＝１ ｍｍ）超要求，其泵轮出口 与涡轮进口间的距离（ｎ：０．９ ｍｍ，下限值０．８ ｍｍ）超要求；右端Ｂ８５的涡 轮出口与外盖缘口间的距离（０．５ ｍｍ，下限值０．４ ｍｍ）超要求，其泵轮出口 与涡轮进口问的距离（０．４５ ｍｍ，下限值０．４ ｍｍ）超要求。 ＼＼ Ｈ Ｉ／ｌ＼、＼＼ ／／／／／ ／／／ 、＼厂 Ｔ／Ｊ＼＼＼、 ｌ Ａ ｌ ｌ ｎ Ｃ 图３变扭器流道对准尺寸 产生原因：各液力元件加工尺寸超差严重，累积到组装工序；组装时，由 于测量误差、量具误差、各部件尺寸误差的积累，导致测算出调整垫的配磨 尺寸误差大；变扭器装配调整不当；部件安装不到位；各安装接合面贴合不 好；或因外力作用使涡轮轴出现轴向移动，并偏离安装定位面。 处理方法：拆开变扭器，检查装配是否正确；各部件安装是否到位；调整 垫尺寸是否正确，若尺寸有误，就应重新测算并确定 、Ｙ调整垫的配磨尺 寸；测量时，选用定期计量合格的量具，并增加测量次数，取平均读数值；再 根据测量结果，正确计算 、Ｙ垫的尺寸和ｍ、ｎ值；其计算公式为： ＝（Ｄ＋ ０．９５）一Ｈ，Ｙ＝Ｅ一（Ｃ＋０．５），ｍ＝Ｆ一（曰＋０．５），ｎ＝Ｂ一（Ａ＋０．４５）。 由于左端的Ｂ４５流道对准值无法检测，只能靠测量与计算的方法来保 ２８—
技术讲座 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 证，当ｍ、ｎ值的测算结果超过±１．０ ｍｍ的允许偏差时，可在±０．３ ｍｍ的 偏差范围内相互借调，以改变Ｙ值来满足左端的Ｂ４５流道对准值达到要求； 为了控制右端Ｂ８５的流道对准值仍在允许的偏差范围内，并满足Ｂ８５涡轮 轴套的压入行程（允许有±０．５ ｍｍ的偏差），必须相应地调整ｅ值。值得注 意的是：当ｍ、ｎ值的测算结果即使在±１．０ ｍｍ的允许偏差范围内，也有必 要在±０．３ ｍｍ的偏差范围内相互借调，以改变Ｙ值来满足左端的Ｂ４５流道 对准值靠近理论值，达到理想的效果。 借调方法：用 垫来调整泵轮位置，用Ｙ垫来调整涡轮位置；如果选用 借调 垫值，那么在借调ｍ值时还得同时借调Ｙ垫值，因为这样较为烦琐， 故一般不采用借调 垫值的方法，而只需采用借调Ｙ垫值的方法，就可以满 足变扭器流道对准值达到所需要求，既方便又怏捷。 借调原则：采用借多少，增加多少，再补偿多少的原则来进行调配尺寸。 具体而言即是，当Ｙ值借调增加多少时，ｍ值随之增加多少，而ｎ值将随之 减小多少，其右端ｅ垫将减小多少；当Ｙ值借调减小多少时，ｍ值随之减小 多少，而ｎ值将随之增加多少，其右端ｅ垫将增加多少。 若采用上述的方法和原则进行借调配磨后，都无法缩小流道对中误差， 则应对各部件的长度逐一进行修复或重新更换液力元件进行选配磨。 ３ 变扭器在试验过程中出现故障的分析及处理方法 ３．１起动扭矩低 起动扭矩低是指在涡轮轴转速为零，工作油的温度、输入转速、箱体壳 温度等一定的情况下，液体作用在涡轮上所产生的扭矩力未达到设计所给 定值。 产生此类故障的原因有：液力元件制造不良，如各轮（特别是Ｂ４５泵 轮）叶型几何形状不正确，流道表面粗糙度差，叶片制造角度不正确，零部 件加工错误引起循环圆尺寸不对；装配不当，如装配时流道对准差；各油封 问隙过大；供油不足，如供油泵压力低、变扭器中存有空气，充油不满；排油 口排油过量；排气孔堵塞，气体排不出而油充不满；蘑菇头密封不严、充量调 节阀卡在排油位；进油体、外壳及外盖、过桥等部件有铸造缺陷，结合面密封 不严，造成工作油泄漏。 处理方法：拆开变扭器，检查泵轮及其他部件质量和装配是否正确、各 油封间隙是否过大、检查供油泵有无损坏、工作油路有无泄漏、各部件的排 一２９—
技术讲座 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 气孔是否正确、蘑菇头密封状况、充量调节阀的滑阀是否发卡、检查调整件 尺寸是否正确等，对不正确的部件进行修复或更换。 ３．２不排油的故障 造成此类故障的原因有：传动箱的控制系统故障（如主控制阀卡在充 位或间隙过大）；变扭器排油口堵塞；进油体循环油腔破损，使工作油直接 进入到变扭器工作腔内；还有一种特殊情况，变扭器带轴或烧损而形成“不 排油”的假象。 处理方法：先查找传动箱的控制系统，无故障时，再查找变扭器，看排油 口是否堵塞，进油体是否破损，对有质量问题的部件进行修复或更换处理。 注意，若是进油体破损或带轴或轴承烧损，在不给任何指令的情况下，变扭 器都会有充油（即不排油）现象，并有异音发出，此时应全面拆解变扭器。 ４ 变扭器在运用过程中故障的分析及处理方法 ４．１起动扭矩低 这类故障往往是由于用户使用或维护不当造成的，主要原因有：使用的 工作油型号不对，工作油超过使用期限，影响比重和粘度，泡沫多；液力元件 在运转中局部损坏；运用不当，使液力元件在低效率区工作；维护保养不 当，错接油管，造成变扭器工作时，充量调节阀处于打开状态，或者充量调节 阀的滑阀“卡”在排油位。因此用户必须正确使用与维修液力传动箱。 ４．２不排油 可能的原因有：工作油太脏造成传动箱的控制系统故障（如主控制阀 “发卡”），使变扭器充油；部分液力元件损坏或轴承烧损；进油体循环油腔 破损等。 处理方法：先清洗或修理传动箱的控制系统，更换达标的工作油；若故 障仍未排除，且主控制阀内有异物产生，说明变扭器内有元件损坏，则需拆 解变扭器，对破损的部件进行更换处理。 ４．３异音故障 产生的原因有：变扭器的泵、涡轮超速；机车严重超载；工作油很脏、含 有大量杂质，使变扭器在能量转换时发出不同的声音；变扭器内有异物；部 分液力元件（如导向轮芯环）损坏或轴承烧损等。 处理方法：在运用过程中，应避免泵轮和涡轮超速、机车超载；若是工作 油太脏，须先清洗传动箱的内部和各滤网（或者更换滤网）后，方可更换达 ３０—
国外科技 铁道机车车辆工人 第３期２０１０年３月 文章编号：１００７—６０４２（２０１０）０３—００３１—０１ 通过控制空气弹簧的衰减降低车辆垂向振动 ［日本］ 近年来在铁道车辆上，作为车体支承装置的二系弹簧悬挂，基本上是采 用空气弹簧的方式。这种方式是通过空气弹簧本体及与之连通的辅助空气 腔中的空气，实现柔软的弹簧特性。 在连接空气弹簧气囊与辅助空气腔的 空气通路上，设置固定节流阀，来控制 弹簧的衰减，可以提供良好的乘坐舒 适度。不过，由空气弹簧与车体组成 的系统，其固有振动频率多数情形下 处于１Ｈｚ附近，为了进一步提高垂向 舒适度，要求降低该低频振动。因此， 日本铁道综合技术研究所开发了一套 通过控制空气弹簧的节流阀以降到固 有振动的系统，见图１所示。 该试制系统被安装在类似于新干 线的车辆上，在车辆试验台上进行了 仿真实际走行的激振试验，试验结果 图１ 供新干线电动车用的内置型节流 表明该系统能降低空气弹簧系统的固 有振动，能够将１ Ｈｚ左右的车体垂向 控制阀空气弹簧 振动加速度ＰＳＤ峰值降低到使用普通空气弹簧时的５０％以下。口 译自日刊《ＲＲＲ｝２００７，Ｎ０４４彭惠民译…一………………………ｏｏ…ｏｏ……………………………张…芳校 ……… 收稿日期：２００９—１０—１８ 标的工作油；若是有异物或机械故障，一般异常声音较大，并伴有主控制阀 “发卡”或阀内有异物、传动箱功能不正常等现象，则需全面拆解变扭器，更 换损坏或不能使用的部件。口 收稿日期：２００９—１２—３ｌ 一３ｌ一
