F6A75故障箱油泵测试分析

【摘要】油泵是液力自动变速器中的重要组成部分，也是整个液压系统的心脏。如果油泵出现问题，会使液力变矩器、阀板、执行元件以及离合器快速失效。所以，对于一台变速箱同时出现多种并发故障时，首先要确认油泵是否失效，并对其进行测试分析。本文主要对客户反馈的F6A75故障箱油泵进行测试，并对测试数据进行对比分析，发现容积效率和总效率大幅度降低，同时对油泵进行拆检，发现油泵内部齿轮齿面严重气蚀，壳体、盖板、齿轮端面均出现严重磨损，这也是导致变速箱故障的根源。

【关键词】油泵 分析 故障

1绪论

油泵是液力变速器中重要的零部件，油泵通常安装在液力变矩器之后，通过螺栓固定在变速器前端面上，通过飞轮带动油泵驱动轴套的驱动来工作，为液力变矩器、执行元件、电子控制系统和阀体提供液压油，并为变速器内部离合器、同步器、齿轮、轴承等提供润滑。目前国内外重型变速器油泵主要采用内啮合齿轮泵，由于结构简单、尺寸紧凑、噪声小、运转平稳、高速性能良好等特点，在重型变速器上应用较为广泛，本公司变速器均采用内啮合齿轮泵，且油泵均由供应商提供。

2液力自动变速器油泵性能参数

2.1内啮合齿轮泵结构

内啮合齿轮泵主要由小齿轮、内齿齿轮、月牙形隔板、泵壳和泵盖等组成，小齿轮为主动齿轮由液力变矩器轴套驱动，内齿圈为从动齿轮，月牙形隔板将主、从动齿轮之间的工作腔分隔为吸油腔和压油腔。

2.2液力自动变速器油泵性能参数

表征液力自动变速器油泵的主要性能参数有：压力、排量、流量、转速、容积效率和总效率。

2.2.1压力

油泵的压力可分为表征液压系统工作能力的油泵输出压力（工作压力，油泵的工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，试验时可以通过节流阀控制输出压力）和表征油泵自吸和吸油阻力的油泵进口真空压力。

2.2.2排量和流量

油泵的排量V是指在不考虑泄露的情况下，油泵轴每旋转一周所排出的液体体积，它是完全取决于油泵自身结构参数的物理量。

表征油泵输出流量的参数有理论流量与实际流量（试验时可以通过流量计测得）。理论流量为在不考虑油泵泄漏的条件下，在单位时间内所排出的液体的体积。它取决于泵的排量和转速，即

3F6A75故障箱油泵测试分析

3.1测试原因

客户反馈一台匹配东风T68空降车的F6A75液力自动变速器在路试中出现多个离合器烧蚀现象，液力变矩器以及阀体换挡功能失效，与客户一起讨论分析后怀疑是油泵功能失效，故对该故障箱油泵进行性能试验。

3.2测试过程

测试过程分为两步，台架安装和性能测试。

3.2.1台架安装

安装F6A75油泵工装，然后装油泵，最后对油路进行连接。包括一个进油管，一个回油管，回油管路安装有一个流量计和一个节流阀，分别测出回油流量和调节油泵出口压力（节流阀调小回油阻尼增大，泵出口压力跟着增大）。

3.2.2性能测试

试验中调试过程，当转速从500上升到1500附近，泵出口没有流量，当转速上升到1575左右的时候，流量瞬间出现并且比较大，然后降低转速到500的过程中，泵出口流量会一直存在。这些现象表明只有当泵转速足够高的时候，才会有流量，表明吸油口和出油口之间有缝隙，使齿轮在转动的过程中，吸油腔真空度不够大，不能将油液吸入到压油腔并排出。

试验结束后，对油泵进行拆检，发现齿圈外径出现明显刮痕，壳体出现拉伤沟槽，如图1所示；齿轮盖板磨损；齿轮齿面气蚀，如图2所示；从划痕和沟槽的布局来看，油泵内或有铁屑以及其他硬质颗粒，它们嵌入齿轮端面和壳体端面导致了划痕和沟槽的产生。

4拉伤沟槽形成原因故障树分析

对故障箱上的上的试验数据分析可以看出拉伤沟槽的形成直接使得泵效率降低，并且产生低转速无泵出口流量的现象。在此提出故障树的概念，对形成拉伤沟槽的原因进行分析。

4.1故障树分析法的原理

故障树分析法是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按照树枝状逐级细化的图形演绎方法，它通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析，画出故障树，然后对系统中发生的故障事件从总体到部分进行逐级细化分析，判明系统故障原因，并得到故障发生的概率，评价引发系统故障的各种因素的相关重要度。

4.2故障树的建立及分析

内啮合齿轮泵的工作性能将直接影响液力变速器的安全性、可靠性和稳定性，设备故障不仅会带来严重的经济损失，甚至会对人身安全造成直接的威胁。建立如图3故障树对齿轮泵一般故障进行演绎分析。

故障树对所有可能故障进行了总结，条理清楚。例如本试验故障箱上的FC8A PLUS油泵在测试过程中为输油量不足，属于S2，原因就有可能是X7-X12中的一种，拆检油泵发现壳体和齿轮端面出现了沟槽，属于X7。所建立系统故障树布尔代数表达式为：

由以上公式可以看出，导致油泵产生的故障原因比较多，其故障概率为18个小事件发生概率的总和。为了降低油泵故障率，我们需要将每一个小事件的发生概率降低到最小。

4.3沟槽形成原因分析

后续我们对沟槽处进行金相分析，认为油泵齿轮、壳体和盖板被气蚀，如图4 和图5所示。

造成油泵气蚀的主要原因有三点：

4.3.1介质温度过高

变速箱由于负载或者长时间工作等因素会导致油液温度过高，过高的油温会使得油泵零件腐蚀加快。

4.3.2气体进入油泵

变速箱内油位过高的时候，容易产生大量气泡，气泡伴随着油液进入油泵，加快油泵的氧化。

4.3.3油位过低

当油泵所处的位置过高的时候，油位偏低，流速和吸入管路上的阻力增大，导致油泵气蚀加快。

5总结

本文通过对客户反馈的F6A75变速器挂上的油泵测试分析，经结构功能介绍、台架安装、性能测试、结果分析，最终原因定位于油泵气蚀造成无法建立油压，并且对气蚀原因进行了梳理。变速器内部液压系统供油压力不足会使各个离合器不能正常结合从而影响动力的传输，造成变速器动力输出故障。本文就液力变速器上的故障油泵进行探讨，为法士特后续针对油泵故障分析提供了一定的经验。

参考文献：

【1】余愚，孙海山，蒋永华。液压系统齿轮泵故障树分析【J】.机床与液压，2007（9）：248-250.

【2】王中华，翁晓明，翟青泉。自动变速箱油泵的设计【J】.机械工程师，2015（8）：227-229.

作者信息：吴晓成（1995-）男，汉族，湖北武汉人，陕西法士特齿轮有限责任公司助理工程师，研究方向：机械工程。

薛刚（1998-），男，汉族，陕西延安人，陕西法士特齿轮有限责任公司助理工程师，研究方向：机械工程。

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