第四章 大型养路机械动力传动系统

张元波第四章大型养路机械动力传动系统各种大型养路机械都以柴油发动机作为动力源，柴油发动机发出的功率必须通过一系列的部件最终传递到车轴齿轮箱上，驱动轮对转动。

根据机械设备的性能要求，以及动力传递路径的不同，大型养路机械往往设置满足区间运行的高速走行动力传动系统和满足作业要求的低速走行动力传动系统。

大型线路机械司机应熟悉和掌握高速走行动力传动系统。

第一节高速走行动力传动系统大型养路机械一般都具有区间高速行驶的功能，以便大型养路机械能够迅速到达或离开施工作业地段，减少线路封闭后的辅助作业时间。

大型养路机械的高速行驶功能是通过结构组成中的高速走行动力传动系统来实现的。

目前，主要采用了两种传动方式：一种是液力机械传动方式，如D08-32型捣固车和WD-320型动力稳定车；另一种是静液压传动方式，如SRM80型清筛机和SPZ-200型配碴整形车。

一、液力机械传动方式1．D08-32型捣固车液力机械传动系统液力机械传动，即在机械传动系统中加入液力变矩器，使发动机输出的功率通过液力变矩器再传入机械传动系统，大大改善了机械传动的性能。

图4-1是D08-32型捣固车的动力传动系统，其中高速走行是液力机械传动，柴油发动机产生的动力经液力机械变速箱、液压马达、分动箱、传动轴等传递到主传动车轴齿轮箱上，驱动车轴转动。

捣固车的高速走行有两种工况，即自行高速走行工况和联挂高速运行工况。

当传动系统转换为自行高速走行工况时，首先把后司机室内的走行工况气动转换手柄置于高速走行位，则气缸24动作，脱开辅助作业走行油马达23的离合器；操纵手柄21，使作业走行油马达7与变速箱脱开，操纵手柄22，使作业油泵与变速箱联接的离合器脱开（机械式离合器）；通过操纵杆20使动力输出离合器接合；选择前进方向的司机室进行驾驶。

驾驶时把开关钥匙插入控制总开关18，接通变速操纵盒19的控制电路，当变速手柄放在前进一档位时，动力换档变速箱内的前进离合器和一档离合器接合。

此时，柴油发动机的动力经传动轴→液力变矩器→变速箱→输出传动轴→分动差动箱→传动轴→车轴齿轮箱，驱动轮对前进。

长距离转移工地时，一般情况是把捣固车挂在列车尾部，在机车牵引下，捣固车拖挂高速运行。

这时捣固车必须可靠地处在拖挂运行工况。

操纵手柄20，使输出传动轴与变速箱的联接离合器脱开（机械式离合器），必要时离合器手柄加锁固定，从车轮反传来的扭矩被截止。

捣固车挂在列车后部拖挂运行时，最大允许运行速度为100 km/h，自行高速走行速度为80 km/h。

前后司机室均有制动操纵机构和换档操纵盒，在改变行驶方向时不用调头转向，只要改换司机室即可。

图4-1 D08-32型捣固车的动力传动系统1—柴油机；2—液力机械变速箱；3—分动箱；4、5、25—车轴减速箱；6—减速箱；7、23—油马达；8、9、10—油泵；11—过桥传动轴；12—液压油冷却风扇；13—发电机；14—空气压缩机；15—机油散热器；16—液压油散热器；17—电气接线盒；18—电气开关；19—变速操纵盒；20—走行离合器操纵杆；21—作业走行离合器操纵杆；22—油泵离合器操纵杆；24—齿轮离合风缸；26—制冷压缩机；27、28、29—传动轴。

2．WD-320型动力稳定车液力机械传动系统WD-320型动力稳定车的液力机械传动系统如图4-2所示，它由液力变矩器、动力换档变速箱、分动箱、车轴齿轮箱和传动轴等传动部件组成。

动力稳定车在高速运行传动时，动力换档变速箱上的液压泵3、7、9，走行液压马达10和主动车轴齿轮箱17、22上的走行液压马达，已经由各自的离合器脱开，处于非工作状态。

此时，液力机械传动传动路线如下：图4-2 WD-320型动力稳定车运行传动系统示意图1—柴油机；2、12、13、15、16、20—传动轴；3—振动驱动液压泵；4—液力变矩器；5—输出轴离合器；6—动力换档变速箱；7—作业系统双联泵；8—液压泵离合器；9—走行系统液压泵；10—走行液压马达；11—液压马达离合器；14—分动箱；17、22—车轴齿轮箱；18、21—主动转向架轮对；19—中间支撑；23—主动转向架。

柴油机1传动轴2液力变矩器4和动力换档变速箱6传动轴13分动箱14传动轴16传动轴19传动轴2017 22轮对18 轮对213．液力机械传动的主要特点（1）能在一定范围内根据行驶阻力的变化，自动进行无级变速，低速时大扭矩，高速时小扭矩，因此，能使发动机经常在选定的工况下工作，能防止发动机过载熄火。

这不仅提高了发动机的功率利用率，而且减少了换档次数。

（2）变矩器利用液体作为传递动力的介质，输出轴和输入轴之间没有刚性的机械联系，大大降低了动力传动系统的冲击载荷，提高了机件的使用寿命。

根据载重汽车的统计，液力机械传动和机械传动相比，发动机寿命增长47%，变速箱寿命增长400%。

（3）由于变矩器具有一定的变速能力，故对同样的变速范围，可以减少变速箱的档位数。

（4）起步平稳，并可得到任意小的行驶速度，加速迅速、均匀。

（5）在任何档位都可以进行制动，操纵简单，可以实现远程操纵，减轻了司机的疲劳，有利于行车安全。

（6）液力机械传动的缺点是结构复杂，传动效率低。

二、液压传动方式1．SRM80型清筛机的走行动力传动系统液压传动方式的高速走行传动系统由动力传动系统和走行传动系统两部分组成。

SRM80型清筛机的动力传动系统如图4-3所示，它由柴油发动机、主离合器、弹性联轴器、万向传动轴和分动齿轮箱等组成，分动齿轮箱上安装了包括驱动走行的多个液压油泵。

走行传动系统如图4-4所示，由液压马达、车轴齿轮箱、轮对和转向架构架等组成。

图4-3 SRM80型清筛机的动力传动系统1—柴油发动机；2—主离合器；3—弹性联轴器；4—万向传动装置；5—分动齿轮箱；6—液压油泵。

图4-4 SRM80型清筛机的走行传动系统1—液压马达；2—车轴齿轮箱；3—轮对；4—转向架构件。

SRM80型清筛机的走行采用的是全部车轮驱动，即每台转向架的每个轮对轴都设有动力驱动。

高速走行动力传动系统的工作原理是：柴油发动机通过主离合器、弹性联轴器、万向传动轴、分动齿轮箱驱动若干个液压油泵，液压油泵产生的高压油来传递动力，实现由机械能转变为液体压力能的过程。

高压油经管路送到走行传动系统的液压马达，液压马达产生的扭矩通过车轴齿轮箱驱动车轴转动，实现从液压能重新转变为机械能的过程。

清筛机前后有两台柴油发动机，具有形式相同的动力传动系统，分别控制前后转向架的走行驱动。

2．SPZ-200型配碴整形车的走行动力传动系统SPZ-200型配碴整形车的走行传动采用两轴液压全驱动，柴油发动机的扭矩通过弹性联轴器、万向传动轴传至分动齿轮箱的液压油泵，通过控制相应的液压马达，分别驱动车轴齿轮箱及车轴转动。

配碴整形车的走行动力传动系统如图4-5所示。

图4-5 SPZ-200型配碴整形车动力传动系统图1—柴油发动机；2—万向轴；3、4—齿轮泵；5—分动箱；6—液压泵；7—液压马达；8—车轴齿轮箱；9—速度操纵杆。

第二节柴油发动机一、柴油发动机的工作原理柴油发动机的工作原理过程，是按照一定规律将燃料和空气送入气缸，使之在气缸内不断着火燃烧放出热能。

燃烧使气缸内气体的温度和压力升高，高温高压的燃气在气缸内膨胀便推动活塞作功，实现热能向机械能的转换，而膨胀后的废气又必须及时从气缸中排出。

我们可用以下方框图（图4-6）来表示在气缸中这种能量形式的转化进程。

图4-6 柴油发动机工作过程框图柴油发动机气缸中进行的每一次将热能转变为机械能的一系列连续过程叫做一个工作循环。

柴油发动机的每一工作循环都包括进气、压缩、膨胀和排气四个冲程，这四个冲程是不断重复进行的。

完成一个工作循环，活塞要连续运行四个冲程（曲轴旋转两周）的柴油发动机就叫四冲程柴油机，图4-7为四冲程柴油机的构造简图，活塞可在气缸内上、下往复运动，曲轴则绕其轴线作旋转运动。

很明显，曲轴每转一周，活塞向上、向下各行一次。

活塞上、下运行时，活塞离曲轴中心最大距离图4-7 四冲程柴油机构造简图的位置称为上止点，离曲轴中心最小距离的位置称1—机座；2—机体；3—曲轴；4—凸轮轴；5—高为下止点，如图4-8所示。

上、下止点，活塞的运压泵；6—挺杆；7—进气管；8—进气门；9—摇臂；动方向将得到改变，活塞的速度等于零。

上止点与10—高压油管；11—气门弹簧；12—喷油嘴；13—下止点间的距离称为活塞行程S。

由图4-8可见，排气门；14—排气管；15—缸盖；16—活塞；17—活塞行程S 等于曲柄半径r 的两倍，即S＝2r。

缸套；18—连杆。

四冲程柴油机工作循环的每一过程都由一个活塞行程（即冲程）来完成，如图4-9所示。

在相同的供油条件下燃烧和热损失的情况，面积大者，表示该柴油机燃烧情况较好，热量损失较少，热效率较高。

1．第一冲程——进气冲程由曲轴旋转通过连杆带动活塞从上止点移向下止点，在此期间进气门开启，排气门关闭。

由于活塞上方空间不断扩大，气缸内压力逐渐降至大气压力以下，在气缸内、外压力差的作用下，外界新鲜空气经进气门不断被吸入气缸。

由于进气系统对气流有阻力，空气进入气图4-8柴油机活塞行程缸后的压力总是低于大气压力，进气终了时，气缸内的压力一般在8.5MPa～9.5 MPa，气体的温度则高于大气温度，这是由于受高温机件和残余废气的影响所致，一般温度在40℃～70℃。

进气过程对柴油机工作影响很大，进气冲程结束时，若气缸内充气量愈多，可以喷入并能充分燃烧的燃油量也愈多，燃烧过程放出的能量就多，柴油机发出的功率就大。