浅析工程机械驱动桥异响故障快速诊断与排除

摘 要：某型工程机械驱动桥在使用过程中频发驱动桥故障，主要故障现象为机械直行时驱动桥正常，转弯行驶时轮胎发生颤动、卡滞，并伴随异响。维修过程中发现主要问题出现在差速器、轮边减速器、刹车系统上，差速器问题主要表现为行星齿轮、半轴齿轮及摩擦片磨损严重；轮边减速器问题主要为行星齿轮轴承损坏；刹车系统主要问题为液压控制系统不畅，刹车抱死。由于施工现场不具备专业检测条件，因此维修过程中通过不断调整试验，并对相关现象进行分析，最终得到一些快速诊断与排除技巧，为类似故障的排除提供借鉴。

关键词：工程机械；驱动桥；异响；快速；排除

引言

目前国外工程机械驱动桥普遍采用限滑差速器（多摩擦片式）、湿式制动器、全液压四轮驱动、四轮转向等先进技术[1]，国内工程机械驱动桥也在逐渐普及应用，这些技术给工程机械用户带来了很好的使用体验，使得工程机械操控更加灵敏、便捷，作业更加高效、安全。但伴随这些先进技术随之而来的也有维护要求的提高，维修难度、成本的提高。尤其是進口工程机械驱动桥，零配件大多完全依靠进口，导致零配件费用较高且供货周期过长，已经严重影响到工程机械的使用。本文针对某型进口工程机械在使用过程中遇到的驱动桥[2]异响，在施工现场对故障进行研究诊断及排除过程的总结，得出驱动桥异响诊断及故障排除快速解决方法，排除类似故障提供借鉴。

1 故障的出现

我单位使用的中联CIFA CSS-3及普茨迈斯特PM500型混凝土喷射机械手，装配DANA Spicer系列驱动桥，其中CIFA装配212/657型驱动桥[2]，PM500装配357/212/398[3]型驱动桥，两种底盘行驶系统均为四轮驱动、四轮转向（三种转向模式：前轮转向、四轮平行转向、四轮向内转向）系统[4]。该两种机械在使用过程中先后出现后轮颤动，并伴随有节奏的咯…咯异响。

CIFA CSS-3混凝土喷射机械手在使用过程中突然出现后轮抖动、后桥异响状况。经仔细观察鉴别发现，该机直行时未见异常，转向时出现异常，且随着转向幅度增大，轮胎抖动及响声逐渐增大，声源为后桥主减速器处。经支撑起车身使四轮悬空，进行开机检测，发现无论直行或转向状态均未见明显抖动及异响，但后桥左右两驱动轮转速明显不同，其中一轮转速与前轮相同，另外一侧后轮转速明显较慢。

PM500型混凝土喷射机械手在行驶过程中出现动力不足现象，动力加至最大状态时机器依然行驶吃力，甚至爬坡时无法行进，并伴随有后桥较为剧烈异响。经仔细观察鉴别发现，该机无论直行或转弯后桥均有颤动，且有强烈异响发出，支撑起车体使四轮悬空后开机试验，发现前述状况有所减轻，但仍表现出动力欠缺、后桥轻微抖动并伴随异响现象。

2 故障分析及排除

2.1 故障分析

上述两台机器发生后桥异响故障后，首先对驱动桥各部螺栓紧固情况进行检查，其次对刹车油缸、轮边减速器、主减速器内油量及油质进行检查[5]。在排除紧固因素、油量及油质因素后对驱动桥进行拆解，由易到难，由外至内逐一进行排查。具体排查程序为：① 检查刹车系统，查看刹车油缸内液压油压力及油质是否正常，刹车是否存在抱死现象；②查看轮边减速器（拆解图见图2[6]）润滑油量及油质是否达标，内部法兰齿轮组、行星齿轮、行星齿轮轴承及半轴齿磨损状况，是否有齿轮或轴承损坏③查看主减速器（拆解图见图3[6]）润滑油油量及油质是否达标，内部主传动齿轮组、半轴齿轮、行星齿轮、角盆齿轮轴承、半轴齿轮轴承、轴承垫片、差速器摩擦片、行星齿轮轴等的磨损状况，是否存在齿轮及轴承损坏，差速器摩擦片是否严重磨损。

2.1.1 CIFA CSS-3故障分析

在CIFA CSS-3发生后桥异响故障后，按照上述故障排除方法逐一进行排查，未发现刹车系统及轮边减速器问题，初步断定故障源为驱动桥主减速器。经对主减速器拆解发现：主减速器内润滑油油质较差，主减速器内主传动齿轮组、半轴齿轮有较为明显磨损，差速器内行星齿轮磨损严重，行星齿轮之间及行星齿轮与半轴齿轮啮合间隙过大，手动转动差速器时内部齿轮有明显“旷动”现象。经对差速器拆解发现，差速器内摩擦片、瓦状垫片磨损严重（见图4、5），据此可判定该机后桥异响故障原因为：主减速器内齿轮组及摩擦片磨损量过大，使齿轮啮合间隙超出合理范围，进而导致传动过程中出现卡滞现象，发出异响及轮毂抖动现象。

2.1.2 PM500故障分析

PM500在发生后桥异响故障后，按照上述故障排除方法逐一进行排查，未发现主减速器问题。发现刹车油缸存在供油不畅问题，针对此问题进行油路检查，最终发现制动踏板损坏，进而导致刹车抱死，机器在行驶时无力，并伴随轮胎卡滞现象；经拆解轮边减速器发现：轮边减速器润滑油内有大量铁屑，四个行星齿轮轴承中有一个轴承架损坏，导致行星齿轮在运转过程中摩擦到法兰齿轮固定螺栓（见图6、7），进而导致后桥异响。

2.2故障排除

针对CIFA驱动桥抖动及异响故障分析情况，对主减速器中主传动齿轮组、半轴齿轮、行星齿轮、轴承、摩擦片、垫片等部件进行更换。因施工现场缺乏塞规等专业工具对装配精度进行检测，装配过程根据拆解前的装配间隙及拆解时所施加的扭矩情况，进行多次装配试验，最终得出装配精度及施加扭矩经验：①差速器的装配：差速器的装配关键在于半轴齿轮下摩擦片总厚度的调整，在保证按照原装摩擦片数量及顺序装配的前提下（保证足够的摩擦力），摩擦片总厚度应略低于（压实后1mm左右）摩擦片安装槽；②驱动桥总成装配：驱动桥总成装配好（未安装轮毂及轮胎）后悬空直向转动（约施加15N*m扭矩）一侧轮盘，另一侧轮盘应向相反方向等速转动，即为驱动桥装配成功。

针对PM500驱动桥异响及卡滞故障分析情况，经更换制动踏板总成及损坏的轮边减速器行星齿轮轴承后，故障消除。

3 应用效果

CIFA CSS-3型混凝土喷射机械手于2014年10月使用上述方法排除故障后使用至今后桥工作正常，未见出现驱动桥异响、卡滞等现象；PM500型混凝土喷射机械手于2015年4月使用上述方法排除故障后使用至今后桥工作正常，未见驱动桥异响、卡滞等现象出现。

4 总结

本文所述两种型号机械均装配国际知名品牌系列底盘系统，其具有全液压控制、四轮驱动、四轮转向等强大功能，往往应用于施工项目关键环节。由于其系统复杂，保养、维修专业性要求高，而此类工程机械往往作业条件较差，路况复杂，施工现场缺乏较为专业的维修人员及工具，且由于投资成本较高，缺乏备用设备，出现故障尤其是底盘系统故障后会给施工生产带来巨大影响。结合实际应用中遇到的该类系统驱动桥异响、颤动、卡滞等故障的现场排除过程，得出该类工程机械驱动桥异响故障快速诊断与排除方法，有效解决了施工现场该类机械驱动桥故障。