挖掘机变速箱故障排除及维护保养.doc
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1、 毕业设计(论文)题目:挖掘机变速箱故障排除和维护保养系 别: 机电工程系 专 业:工程机械运用与维护班 级: 机械3101 学生姓名: 李 龙 龙 指导教师: 袁 吉 完成日期: 2013-1-10 陕 铁 院 教 务 处 制陕西铁路工程职业技术学院毕业设计(论文)任务书班 级机械3101学生姓名李龙龙指导教师袁吉设计(论文)题目挖掘机变速箱的故障排除及维护保养主要研究内容挖掘机的变速箱的工作原理挖掘机变速箱的常见故障及排除挖掘机变速箱的维修及保养主要技术指标或研究目标对挖掘机变速箱的工作原理的研究,以便更好地做到保养和维护。挖掘机变速箱的常见故障的诊断与排除。挖掘机变速箱的维护与保养。各阶
2、段完成任务及时间安排选题:2012年11月1日2012年11月18日搜集资料、方案确定:2012年11月19日2012年11月21日毕业设计及论文写作:2012年11月19日 2013年1 月 10日基本要求本论文必须能准确地对挖掘机变速箱的常见故障进行排除,以及解决常见的维修问题,和变速箱的保养维护等。团队成员及个人负责方面团队成员:李佳佳个人负责:变速箱的故障排除及维修保养。主要参考资料及文献1 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,2008 2 吴永平,姚怀新.工程机械设计M.北京:人民交通出版社,2005 3 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2004 毕业设计
3、(论文)题目:挖掘机变速箱故障排除和维护保养系 别: 机电工程系 专 业:工程机械运用与维护班 级: 机械3101 学生姓名: 李 龙 龙 指导教师: 袁 吉 完成日期: 2013-1-10 陕 铁 院 教 务 处 制目 录摘要3第一章 变速箱的功用、要求和类型41.1 变速箱的功用41.2 对变速箱的要求41.3 变速箱的类型51.3.1 按操纵方式分51.3.2 按轮系型式来分51.4 变速器的组成5第二章 变速箱的传动方案62.1 变速箱类型选择及传动方案设计62.1.1 类型选择62.1.2 常见的倒档结构方案有以下几种72.2 传动简图方案设计的一般原则82.3 变速箱操纵机构方案分
4、析92.3.1 变速箱操纵机构的功用92.3.2 变速箱操纵机构应该满足如下要求92.3.3 操纵机构组成92.4 变速箱传动方案92.4.1 整体总布置92.4.2 提高平均传动效率102.4.3 改善齿轮受载状况103.4.5 传动方案10第三章 变速箱的常见故障和排除方法133.1 跳挡133.1.1 原因133.1.2 预防措施143.1.3 应急处置方法143.2 挂不上挡153.3 自动脱挡153.4 乱挡153.5 在使用中有噪声163.6 变速箱漏油163.7 变速箱的常见故障的预防17第四章 变速箱的保养方法194.1 变速箱机油194.2 汽油194.3 变速箱油194.4
5、 动力方向机油194.5 刹车油204.6 科学保养变速箱204.7 如何进行变速箱的预防性保养214.7.1 根据挖掘机的型号并结合维修保养,遵循以下规定214.7.2 液力传动油的检查和更换21第五章 变速箱的维修工艺流程235.1 变速箱的解体及初检235.2 零件清洗及检测235.3 阀体清洗、检修235.4 小总成组装245.5 总成组装245.6 总成动态测试24第六章 变速箱的拆装顺序256.1 变速箱的装配顺序256.1.1 取件(包括自制件、外购件和标准件)256.1.2 零件清洗256.1.3 部件装配256.2 变速箱的拆卸266.3 变速箱总成装配应注意的问题26总结2
6、7致谢28参考文献29摘要本次设计是在对轮式挖掘机的变速箱进行分析与研究的基础上,通过对变速箱的工作原理、性能、构造进行分析。根据轮式挖掘机的使用特点及要求,对挖掘机的变速箱的常见故障、排除方法、维护保养以及变速箱的拆装,目的是用最简洁的文字来解释挖掘机变速箱的问题。这样既可以节约成本,节省时间并获取最大的利益。在本次设计的过程中对变速箱的档位数与传动比、档位的布置、换档方式进行了结构的介绍,在全面的介绍变速箱的同时设计的一些问题也做了介绍,并且详细的介绍了变速箱的常见故障及排除方法,和维修过程中的拆装以及应该注意的问题。关键字:变速箱;故障排除;维护保养AbstractThe design
7、on the basis of analysis and research on wheeled excavator gearbox, through the works of the gearbox, performance, structure analysis. According to the characteristics and requirements of the use of wheeled excavators, common fault on the gearbox of excavator, troubleshooting, maintenance, and trans
8、mission disassembly, excavator gearbox with the most concise text to explain the problem. This is to save costs, save time and get the maximum benefit. The layout of the stalls, shift the way in the design process of a the gearbox number of stalls and drive than the introduction of the structure, th
9、e design of some of the problems in the the comprehensive introduction gearbox while also introduced, and detailed introduction of the common faults of gearbox and exclude the disassembly of the method, and the repair process, and should pay attention to the problem.Keyword:Gear box; Troubleshooting
10、; Maintenance第一章 变速箱的功用、要求和类型现代轮式挖掘机采用的动力装置主要是活塞式内燃机,其转矩和转速变化范围较小,不能适应挖掘机在各种条件下阻力变化的要求,因此在传动系中,采用了可以改变转速比和传动转矩比的装置,即变速箱。变速箱不但可以扩大发动机传到驱动车轮上的转矩和转速的变化范围,以适应挖掘机在各种条件下行走的需要,而且能在保持发动机转动方向不变的情况下,实现倒退,还能利用空挡暂时地切断发动机与传动系统的动力传递,使发动机处于怠速运转状态。1.1 变速箱的功用(1)改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,如起步、加速、上坡等,同时使发动机在有利
11、的工况下工作;(2)在发动机旋转方向不变的前提下,使挖掘机能倒退行驶;(3)可切断传给行走装置的动力(即所谓挂空档 ),能使发动机动力不传给行走装置,在发动机运转的情况下,机械能长期停车、便于发动机起动好有利于停车的安全。1.2 对变速箱的要求(1)具有足够的档位和合适的传动比,以满足使用要求,使机械能在合适的牵引力和速度下工作,具有良好的牵引性和燃油经济性以及高的生产率。(2)变速箱应工作可靠、使用寿命长、传动效率高、结构和制造简单、拆修方便。(3)换档应轻便,不许出现同时挂两个档,自动脱档和跳档等现象。1.3 变速箱的类型1.3.1 按操纵方式分(1) 人力换档 (2) 动力换档 1.3.
12、2 按轮系型式来分(1)定轴式变速箱变速箱中所有齿轮都有固定的回转轴线。定轴式变速箱换档方式可能有两种型式:人力换档和动力换档。(2)行星式变速箱变速箱中有些齿轮的轴线在空间旋转。有旋转轴线的齿轮叫做行星轮,它在 空间有两个运动:自转和公转。因此我们叫这类变速箱为行星齿轮变速箱。行星 变速箱只有动力换档一种方式。1.4 变速器的组成变速器分成以下3部分:操纵机构、传力机构、壳体和盖。(1) 操纵机构的结构有2种结构类型:机械杠杆式和钢索式。大多采用机械杠杆式。(2) 传力机构:齿轮、轴、轴承以及同步器组成。(3) 壳体和盖:用来安装传力机构和内操纵机构,同时储存润滑油。第二章 变速箱的传动方案
13、设计一个新的变速箱,大致要经历下述程序。1.明确设计要求。由机械类型,使用要求以及制造厂的情况,确定所设计变速箱的结构型式。由机械的使用要求,经总体计算后确定其档位数和各档传动比。由机械总体布置的要求,确定所设计变速箱的外形尺寸允许范围,其输入轴 和输出轴的相对位置和两轴之间的距离。2. 草拟变速箱传动简图方案。2.1 变速箱类型选择及传动方案设计2.1.1 类型选择(1)换档方式可分为:1.滑动齿轮换档,优点是结构简单,零件少、制造方便、传动效率高。缺 点是不能采用斜齿、换档困难、拨动齿轮换档所需操纵力大,且移动距离较长,进入啮合只是一、两个齿,换档时冲击只是一、两个齿来承受,齿轮既是传动齿
14、轮又是接合齿,齿轮易损坏,不能采用斜齿。2.啮合套换档,优点是拨动啮合套省力且移动距离小,换档操作轻便;接合时整圈齿进入啮合,且接合齿在直径小、圆周速度低处结合,可减少冲击;可采用斜齿,以提高变速箱工作的平稳性和使其结构紧凑。确定是结构复杂些;齿轮常啮合,未挂上档的齿轮有相对空转损失,故传动效率稍低。由于轮式挖掘机只是在行走时用到变速箱,对传动效率没有要求,所以选用啮合套换档。(2)按传动简图方案分:1.非组成式变速箱(或称单级变速箱),这种变速箱为两个自由度,只要结合一个接合元件(啮合套),就能得到一个档位。2.组成式变速箱(或称串联变速箱)。需要结合两个(或两个以上)接合元件,才能得到一个
15、档位。(3) 按组成方法又可以分:1.轴向串联。2.横向串联。倒档使用率不高,常采用直齿滑动齿轮方案换入倒档。为实现传动有些利用在前进档的传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案,也有利用两个联体齿轮的方案。图2-1 倒档方案2.1.2 常见的倒档结构方案有以上几种方案 1(如图 2-1a)所示):在前进档的传动路线中,加入一个传动,使结构简单,但齿轮处于正负交替 对称变化的弯曲应力状态下工作。此方案广泛用于轿车和轻型货车的四档全同步 器式变速箱中。方案 2(如图 2-1b)所示):此方案的优点是可以利用中间轴上一档齿轮,因而缩短了中间轴的长度,但 换档时两对齿轮必须同时啮合,致使换档困难。某些
16、轻型货车四档变速箱采用此方案。方案 3(如图 2-1c)所示):此方案能获得较大的倒档传动比,突出的缺点是换档程序不合理。方案 4(如图 2-1d)所示):此方案针对前者的缺点作了修改,因而经常在货车变速箱中使用。方案 5(如图 2-1e)所示):此方案中,将中间轴上一档和倒档齿轮做成一体其齿体、宽加大,因而缩短 了一些长度。方案 6(如图 2-1f)所示):此方案中,采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮,换档方便。方案 7(如图 2-1g)所示):为了充分利用空间,缩短变速箱轴向长度,有些货车采用此方案,其缺点是一档和倒档得各用一根变速箱拨叉轴,使变速箱上盖中的操纵机构复杂一些,一 般 3、4、5
17、、6、7 五种方案用于五档变速箱。考虑到设计的是轮式挖掘机的变速箱的设计,变速箱的换档并不像货车或轿车那样频繁对换档接合元件的要求也就不会太高,所以挖机采用啮合套换入倒档换档方式。其优点是:结构简单,直齿轮加工要求不太高,无轴向力,成本低。但换档时容易发生冲击,产生噪声大寿命短。2.2 传动简图方案设计的一般原则(1) 尽量缩短传动路线,即减少从输入轴至输出轴传动齿轮啮合对数,提高传 动效率。(2) 采用公用轴减少轴数。(3) 采用公用齿轮,减少齿轮数目,使齿轮即作为前进档传动齿轮,又作为后退档传动齿轮。(4) 轴的位置,输入轴和输出轴的位置往往有总体布置确定。(5) 齿轮在轴上的布置,为减少
18、州的变形,用应将受力大的齿轮布置在靠近轴承处。(6) 重复利用结构空间,为了减少变速箱的轴向长度,常常采用重叠轴向空间的方法。 2.3 变速箱操纵机构方案分析2.3.1 变速箱操纵机构的功用根据使用条件的需要,驾驶员利用变速箱的操纵机构完成选档和实现换档或退到空档的工作。2.3.2 变速箱操纵机构应该满足如下要求(1)换档时只能挂入一个档位;(2)换档后应使齿轮在全齿长上啮合;(3)防止自动脱档或自动挂档; (4)防止误挂倒档;(5)换档轻便。2.3.3 操纵机构组成机械式变速箱的操纵机构一般是由变速杆、拨快、拨叉、变速轴及互锁、 自锁和倒档锁装置等主要件组成。依靠驾驶员手力完成选档、换档或退
19、档到空档工作,称为手动换档变速箱。本次设计采用的是直接操纵手动换档变速箱。2.4 变速箱传动方案各齿轮副的相对安排位置,对于整个变速箱的结构布置有很大的影响。各档位置的安排,应考虑以下四个方面的要求:2.4.1 整体总布置根据整机的总布置,对变速箱输入轴与输出轴的相对位置和变速箱的轮廓形状以及换档机构提出要求。2.4.2 提高平均传动效率为提高平均传动效率,在三轴式变速箱中,普遍采用具有直接档的传动方案, 并尽可能地将使用时间最多的档位实际成直接档。2.4.3 改善齿轮受载状况各档齿轮在变速箱中的位置安排,应考虑齿轮的受载状况。承受载荷大的低 档齿轮,一般安置在离轴承较近的地方,以减小轴的变形
20、,使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速箱齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏,因此将高档齿轮安排在离两支承较远处较好。该处因轴的变形而引起齿轮的偏转角较小,故齿轮的偏载也小。3.4.5 传动方案方案一:图2-3 传动方案方案二:图2-4 传动方案方案三:图2-5 传动方案方案一:该方案为两轴式变速箱,输入轴和输出轴在同一直线,两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴 式变速器不能设置直接挡,一挡速比不可能设计得很大。此方案适用于发动机 前置的轿车,虽然径向尺寸会比较大但是能很大程度地缩小轴向尺寸,所以适合轿车这样底盘比较低的车型。方案二:该方案是
21、中间轴式变速箱发动机动力经中间轴传递到输出轴,且倒档轴和前进档轴共轴,所以适用于倒档档位数和前进档档位数相近的机械。但是由于采用了啮合套换档,如果档位数过多的时候会使得轴向尺寸较大。方案三:此方案也属于中间轴式变速箱,与方案二不同的是前进档直接经一对齿 轮传动输出,倒档齿轮和前进档的齿轮可以共用所以可以省掉很多成本。综合以上分析,本次设计采用方案三的设计方式,因为轮式挖掘机的档位数不多,传动比也较小,并采用的是啮合套换档,所以方案三的方案是最优的既可以减小了制造成本。其传动路线:1 档:输入轴啮合套910输出2 档:输入轴啮合套78输出3 档:输入轴啮合套56输出4 档:输入轴啮合套34输出倒
22、档:输入轴1211啮合套128输出第三章 变速箱的常见故障和排除方法变速箱是轮式挖掘机重要的传动部件之一,它负责将发动机传来的速度和扭矩传递给终传动系统,改变发动机和车轮之间的传动比,实现装载机的前进和倒退挡操纵,并可实现在发动机运转的情况下切断传给行走装置的动力,以适应装载机作业和行驶的需要,便于发动机的起动和停车安全。 但在挖掘机工作过程中,由于使用和保养不当而造成的变速箱故障率一直居高不下,特别是使用中不严格遵守维修保养规程,缺乏及时地检查和日常保养,会加速变速箱的损伤和故障的形成,甚至会扩大故障后果的危害性。3.1 跳挡3.1.1 原因(1) 变速传动机构磨损W4-60型挖掘机上采用的
23、是机械换挡变速的传动机构,这种传动机构是依靠滑动齿套在固定齿套上作轴向移动并与各挡的从动齿轮相啮合来实现换挡的。在频繁的换挡过程中,上述各啮合齿轮的轮齿端面易被磨成锥形,造成其啮合性能降低而导致“跳挡”。(2) 自锁机构的性能下降为防止变速器“跳挡”,该型挖掘机在变速器的、挡和、挡拨叉轴上方的箱盖孔内和、倒挡拨叉内均安有起自锁作用的钢球及弹簧。当起定位自锁作用的弹簧其弹性减弱或折断时,自锁机构的自锁性能会下降直至消失,造成变速器“跳挡”。同时,定位钢球或拨叉轴上的凹槽若出现磨损,也可造成变速器“跳挡”。(3) 换挡装置调整不当该型挖掘机的变速器采用的是机械式人力换挡的方式,若变速杆、纵轴、横轴



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