工程机械底盘构造

第九章传动系概述

第一节传动系的功用与类型

工程机械动力装置和驱动轮之间的所有传动部件称为传动系统，传动系统的功用是将动力装置的动力传给驱动轮和其他操纵机构，工程机械之所以需要传动系统而不能把柴油机与驱动轮直接相连按，主要是由于柴油机或汽油机的输出特性具有转矩小、转速高和转矩、转速变化范围小的特点，这个特点与工程机械运行或作业时所需的大转矩，低转速以及转矩、速度变化范围大之间存在矛盾，为此，传动系统的功用就是将内燃机等动力装置按需要适当降低转速增加转矩后传到驱动轮上，使之适应工程机械运行或作业的需要，

此外，传动系统还应有按需要切断动力的功能，以满足发动机不能有载启动和作业中换挡时切断动力，以及实现机械前进与倒退等功能的要求．工程机械传动系统的类型有机械式、液力机械式、电动轮式、电动式和全液压式，中小型工程机械多用液力机械式，地下用工程机械和大型工程机械多用电动式传动系统，

机械式、液力机械式传动系统＝般包括：离合器(机械式传动系统)、液力变矩器(液力机械式传动系统)、变速箱、万向传动装置、驱动桥、最终传动等部分。电动轮式传动系统包括有，交、直谎电机，交、直流线路和电动轮传动装置，

第二节典型工程机械传动系

一、乾式装载机的传动系统简图

图9：1是莱型轮式装载机的传动系统。它具有液力机械传动系统的典型布置形式，柴油机1纵向后置，通过变矩器2与一对常啮合齿轮将动力输入变速箱3(同时还驱动液压油泉)，变速箱是动力换挡行星变速箱，有5个行星排构成前进四挡与倒退叫挡，共8个挡位。从变速箱输出的动力经分动箱内的一对常啮合齿轮及万向传动装置4，6给前、后驱动桥5、7，通过最终传动，最后将动力传给驱动轮，

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二、振动压路机的传动系统简围

图9-2是YZl日型振动压路机传动系统图。发动机的动力通过分动箱1将动力分配给变量泵2和u以及齿轮泵3。变量泵2的压力油分两路传递，一路驱动振动轮上的行走液压马达6，经行星减速器7驱动振动轮行走，另一路则驱动变速器4上的液压马达5，经变速后带动后桥14、轮边减速器12驱动轮胎13行走。变量泵11用来驱动振动马达8。齿轮泵3的压力油经转向器10推动两转向液压缸，使振动压路机转向。

三、液压挖掘机的传动系统简图

图9—3为wI。Y60型挖捆机的行走传动图，发动机动力经离合器分别传至油泵传动箱及行走变速箱，作业时变速箱处于空挡位置，行走时可通过投叉操纵有5挡前进和1挡倒退的速度，变速箱输出的动力经过上传动箱，由垂直传动轴从回转中心通至底盘。在底盘上通过下传动箱传至前后驱动桥。按照行走条件的需要可

第十章液力偶合器和液力变矩器

液力偶合器和液力变矩器是利用液体作为工作介质传递动力，二者均属于动液传动，即通过液体在循环流动过程中，液体动能变化来传递动力，这种传动称为液力传动。

图10-1为液力传动最原始的原理简图。离心泵叶轮2在内燃机驱动下旋转，使工作液体的速度和压力都得到提高。高速流动的液体经管道3冲向水轮机叶轮4，使叶轮4带动螺旋桨旋转做功，这时工作液体的动能便转变为机械能。工作液体将动能传给叶轮后，沿管道流回水槽5中，再由离心泵吸人继续传递动力，工作液体就这样作为一种传递能量的介质，周而复始，循环不断。

上述工作过程，是能量转换与传递过程。为完成这一工作过程，液力传动装置中必须具有如下机构；①盛装与输送循环工作液体的密闭工作腔；

②一定数量的带叶片的工作轮及输入输出轴，实现能量转换与传递；③满足—…定性能要求的工作液体及其辅助装置，以实现能量的传递并保证正常工作。

图lO-1所示的传动装置中的离心泵叶轮与水轮机叶轮相距较远。因此，在传动中的损失很大，效率不高(一般不大于70％)，后来把它们合在一起创制了新的结构型式，就是如图中7所示的液力变矩器。在这种新的结构中没有离心泵和水轮机。它由工作轮(称为泵轮、涡轮和导轮)所代替。

液力传动在近代车辆和工程机械中得到广泛应用。采用液力传动的车辆具有如下优点：

(1)能自动适应外阻力的变化，使车辆能在一定范围内无级地变更其输出轴转矩与转速，当阻力增加时，则自动地降低转速，增加转矩，从而提高了车辆的平均速度与生产率。

(2)提高了车辆的使用寿命，液力变矩器是油液传递动力，泵轮与涡轮之间不是刚性连接，能较好地缓和冲击，有利于提高车辆上各零部件的使用寿命。

(3)简化了车辆的操纵，变矩器本身就相当于一个无级变速箱，可减少变速箱档位和换档次数，加上一般采用动力换档，故可简化变速箱结构和减轻驾驶员的劳动强度。

在近代车辆与作业工况复杂的工程机械上，由于上述优点更为突出，故采用液力传动日益广泛。

但液力变矩器的缺点是效率较低，结构复杂，使机械的经济性降低，成本提高。

液力偶合器与液力变矩器是液力传动的两种基本型式，下面分别介绍其结构与工作原理。

第一节液力偶合器的结构和工作原理

一、液力偶合器的结构

图10-2为液力偶合器的结构示意图，偶合器的主要零件是两个直径相同的叶轮，称工作

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轮。由发动机曲轴通过输入轴4驱动的叶轮3为泵轮，与输出轴5装在一起的为涡轮2。叶轮内部装有许多半圆形的径向叶片，在各叶片之间充满工作液体。两轮装合后的相对端面之间约有2-5mm间隙。它们的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔(称为循环圆)；循环圆的剖面示意图，如图10-2所示，该剖面是通过输入轴与输出轴所作的截面(称轴截面)。

通常偶合器的泵轮与涡轮的叶片数是不相等的，以便避免因液流脉动对工作轮周期性的冲击而引起振动，使偶合器工作更平稳。偶合器的叶片一般制成平面的，这样制造简单。偶合器的工作轮多用铝合金铸成，也有采用冲压和焊接方法制造的，后一种制造方法的成本较低，质量较轻。有的偶合器工作轮有半数叶片在其尾部切去一角(见图10-2中的6、7)。这是由于叶片是径向布置的，在工作轮内缘处叶片间的距离比外缘处小，当液体从涡轮外缘经内缘流入泵轮时，液体受挤压。因此，每间隔一片切去一角，便可扩大内缘处的流通截面，减少液体因受挤压造成对流速变化的影响，使流道内的流速较均匀，从而降低损失，提高效率。

二、液力偶合器的工作原理

发动机带着泵轮一起旋转时，其中的工作油液也被叶片带着一起旋转，液体既绕泵轮轴线作圆周运动，同时又在离心力作用下从。叶片的内缘向外缘运动。此时，外缘压力高于内缘，其；压力差取决于泵轮的半径和转速。如果涡轮仍处于静止状态，则涡轮外缘与中心的压力相同，但涡轮外缘的压力低于泵轮外缘压力，而涡轮中心的压力则高于泵轮中心的压力。由于两工作轮封闭在同一壳体内运动，所以这时被甩到泵轮外缘的油液便冲向涡轮的外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，又返回泵轮，被泵轮再次甩到外缘。油液就这样周而复始地从泵轮流向涡轮，又返回泵轮不断循环。在循环过程中发动机给泵轮以旋转力矩，泵轮转动后使油液获得动能，在冲击涡轮时，将油液的一部分动能传给涡轮，使涡轮带动从动轴5旋转。这样，偶合器便完成了将油液的部分动能转换成机械能的任务。油液的另一部分动能则在油液高速流动与流道相摩擦发热而消耗了。

如图10-3a)所示，为便于说明问题起见，假想两工作轮分开一定距离后，分析油液的流动

路线。由于泵轮内的油液，除了随泵轮绕泵轮轴旋转(牵连运动)外，还沿循环圆作环流运动(相对运动)，故油液的绝对运动是以上两种运动的合成运动，其运动方向是斜对着涡轮2，冲击涡轮叶片，然后顺着涡轮叶片再流回泵轮1，此时油液路线是一个螺旋线方向。当泵轮和涡轮安装到一起后，油液的流动路线是一个螺旋环(图10-3b))。

涡轮旋转后，由于涡轮内的离心力对液体环流的阻碍作用，使油液的绝对运动方向

第十一章主离合器

第一节主离合器的功用、工作原理及类型

一、主离合器的功用

内燃机是自行式工程机械的动力源泉，如推土机、平地机等。它们所以能行驶、能推土、能平整场地，都是由于有了内燃机的动力。但是，由于自行式工程机械的使用工况很复杂，不能将内燃机与变速箱、主传动器直接相连，如不同的作业，需要变换变速箱排档，这时就要就将内燃机的动力迅速、彻底地切断，以防止在变换排档时齿轮产生冲击。又如机械起步时，为了防止传动系统零件受到冲击，也需要将内燃机动力逐渐而柔和地传给传动系统和行驶系统，以达到起步平稳的目的。当机械遇到外界负荷急剧增加时，为了防止传动系统和内燃机过载，这时必须能自动地切断内燃机与传动系统之间的动力联系。机械在工作过程中，有时需要作短时间停车，也要切断动力。因此，就要求在传动系统内设置一种和内燃机既能接合又能分离的机构，这种机构称为主离合器。

综上所述，离合器的功用有以下几点：

1．能迅速、彻底地把内燃机动力和传动系统分离，以防止在变速箱换档时齿轮产生冲击。

2．能把内燃机动力和传动系柔和地接合，使自行式工程机械平稳起步。

3．当外界负荷急剧增加时，可以利用主离合器打滑，以防止传动系统和内燃机零件超载。

4．利用主离合器分离，可以使自行式工程机械短时间停车。

二、主离合器的工作原理及机构

在自行式工程机械传动系中，广泛采用摩擦式离合器，不同形式的摩擦式离合器其作用原理基本相同，即靠摩擦表面的摩擦力作用来传递转矩。

摩擦式离合器作用原理，就是利用在两个摩擦圆盘间产生的摩擦力来传递力矩。要在两个圆盘之间产生摩擦力，首先，必需在它们之间施加压紧力，然后才能实现摩擦运动。

离合器在什么条件下，既能分离，又能接合，同时它们两者之间又能相互转换呢?这是离合器结构所需要解决的主要问题。

摩擦式离合器要能实现“分离”和“接合”，并能互相转换，在结构上必须具备3个基本部分(图11-1)。

1．产生摩擦力的机械它是使离合器获得“接合”的必要条件，这一机构由摩擦元件和压紧元件组成。

摩擦元件包括主动摩擦面和从动摩擦面。主动摩擦面由飞轮1的表面“A，，及压盘4的表面“B，，组成。压盘4通过固定在离合器罩2上的数个传动销7，靠飞轮1带动旋转。同时，它可以相对飞轮作轴向移动。从动摩擦盘12由铆在从动盘钢片两面的石棉摩擦衬片3组成。从

第202页动盘12以花键与离合器轴u相连接，并可在轴上作轴向移动。

压紧元件由弹簧13和压盘4组成，弹簧常用数个螺旋弹簧或碟形弹簧。压盘4的作用是使弹簧所产的压力均匀分布在摩擦面上。

离合器具备了摩擦元件和压紧元件便能够“接合”了，因为弹簧13和压力通过压盘4，将从动摩擦盘12夹紧在飞轮1和压盘4之间。这样，由于它们之间的摩擦作用，柴油机的动力就从飞轮传到与变速箱的输入轴相连的离合器轴u上。

2．分离机构是使离合器产生“分离”的必要条件。

分离机构由拉杆5、分离杠杆6、分离轴承10和操纵杠杆系统9组成。

当驾驶员踩下踏板8时，经过操纵杠杆系统9使分离轴承10左移压向分离杠杆6，拉杆5即将压盘4向右拉，使弹簧13进一步压缩，从而去掉飞轮1、从动摩擦盘12、压盘4之间的压紧力，使摩擦传动无法实现，这时离合器就由“接合”转换“分离”。

3，保证正常工作的辅助机构。

这一机构包括分离杠杆的反压弹簧，轴承的润滑装置，离合器的通风散热装置和挡油装置，操纵杠杆的复位弹簧等。对不同类型的离合器，它们的各种机构也不完全一样。

当各种机构失效时，离合器便工作得不好，或不能由一种状态转换为另一种状态，这就是离合器出了故障，必须进行修理和调整。

三、主离合器的类型

主离合器结构可分为：

(一)摩擦式离合器

1．单片式、双片式、多片式。

2．干式、湿式。

3．经常接合式(弹簧压紧式)，非经常接合式(杠杆压紧式)。

(二)液力离合器

(三)电磁离合器

现在最常用的摩擦和液力离合器，作为液力离合器有代表性的是液力变矩器(如D85A-18型推土机，627B和WS16S-2型自行铲运机)。

对于主离合器接合时的压紧力，有的是利用弹簧的压力使之处于常合状态，而通过杠杆力使之临时分离，这种离合器称为弹簧压紧式离合器(或称经常接合式离合器)，图11-1为弹簧压紧式主离器的结构原理图。此种结构型式的优点是：当摩擦衬片磨损后，弹簧的弹力可以进行一定程度的补