工程机械动力换挡变速器工作原理及应用

工程机械动力换挡变速器工作原理及应用

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■河南科技学院机电学院,聂福全

篮2005g第10期

程机械动力换挡变速器

作原理及应用

随着近几年液压传动技术的发

展,采用液力传动的工程机械由于

具有无级变速(在某一速度范围内)

及操纵轻便的特点,逐渐有取代传

统机械式传动工程机械的趋势,但

由于国产行走液压泵,液压马达质

量不过关,而进口的价格又偏高,使

得液压驱动的工程机械价格较高,

而国内许多用户由于购买能力有限,

制约了全液压驱动振动工程机械的

推广应用.如何解决操纵方便和价

格之间的矛盾,采用动力换挡变速

器取代传统的手动机械变速器则是

一

个比较好的选择方案.

动力换挡变速器的结构

及工作原理

动力换挡变速器一股是由液力

变矩器,整体箱体式多挡动力换挡

变速器和控制系统三部分组成,能

实现前,后桥驱动,且可以带闭锁

离合器.某些变速器还可根据需要, 在导轮上配置一个单向离合器.根

据不同工程机械操作的需要,可选

配前三例三,前四倒三,前六倒三

MC慢代露部件

等不同速度挡位的箱体.由于在变

速器中有若干个液压控制的多片离合器,能在带负荷的状态下接合和

脱开,从而实现动力换挡.

1.液力变矩器工作原理

液力变矩器按其结构不同主要

有综合式和非综合式两种结构.它

的主要作用是通过变矩器可使输出转速无级变化,使驱动扭矩能自动

适应所需的负载扭矩.

如图1所示,变矩器主要由泵

轮,涡轮,导轮三部分组成,并由

这三个工作轮组成一个循环圆系统, 液体按照上述顺序通过循环圆流动. 工作时,变矩器泵轮和变速器的供

油泵不断使液压油通过变矩器,使

变矩器开始起作用,增加发动机输

出的扭矩,同时经变速器流出的油

吸收了变矩器内产生的热量并将热量排出.变矩器在工作时,油液由

泵轮流入涡轮,流经涡轮时液流改

变方向,涡轮及输出轴所得到的扭

矩大小取决于负载.导轮置于涡轮

后面,其作用是将从涡轮流出的油

i3岫例afie{n(&液压气动密封

经其油道再次改变液流方向并以适当的方向流人泵轮,因此会在导轮上产生一

个反作用扭矩.涡轮与泵轮扭矩之比称为变矩比,此比值随涡轮与泵轮之

间的转速比降低而增大.因此,涡轮不工作时变矩比最大,随着输出转速的

提高,变矩比的会降低.当涡轮转速达到泵轮转速的80%左右时,变矩比接

近1,涡轮扭矩等于泵轮扭矩,此时变矩器的作用类似于一个偶合器.配置

单向离合器的作用是在高速工况提高高效区的传动范围.在变矩工况时,离合器将扭矩传至导轮座,偶合工况时松开,此时导轮就能自由旋转.

发动机◆

起步工况◆

中间工况◆

达到闭锁◆

工况

冷

1.5

)

2.5

J

1

速器

H一=0

盯一<盯

H一一0.8n

图1液力变矩器结构及工作原理

图2动力换挡变速器结构

2.动力换挡变速器

工作原理

动力换挡变速器一

般为平行轴(定轴)结构,

由液压控制的多片式摩

擦离合器能在带负荷状

态下接合和脱开,即实现

在不切断动力情况下换

挡.所有传动齿轮均由滚

动轴承支承,齿轮与齿轮

之间为常啮合传动.三挡结构的变速

箱有5个多片湿式摩擦离合器,4挡至6挡结构的有6个多片湿式摩擦离合器.动力换挡接合时,相应挡位的离

合器摩擦片被受轴向作用的油压所推动的活塞压紧,实现该挡位的动力接合;换挡脱开时,该部位离合器摩擦

片在复位弹簧的作用下使活塞返回, 该挡位动力脱开,动力换挡变速器结

构如图2所示.

由于液力变矩器和动力换挡变速

器使工程机械具有一定的自适应性能, 图3动力换挡变速器液压工作回路

-Ic琢代零部件

换挡轻便平稳,加速性能较好等优

点,生产成本又比较适中,可以有效

提高工程机械的作业效率和使用经

济性,减小发热量,已为国内大多数

工程机械生产厂家接受并采用.

控制系统类型及工作原

理

控制系统按照控制原理不同可

分为机液控制阀和电液控制阀两种类型的控制方式.

1.机液控制动力换挡液压系

统原理

动力换挡变速器液压系统主要

元件包括液压泵(齿轮泵),滤清器, 控制压力阀,压力控制阀,换挡阀,

旁通阀等.

齿轮泵用于向变矩器和操纵阀

供油.齿轮泵由发动机直接驱动,动力换挡时,通过调整换挡(向)控制

阀(前,后挡各一个),油液经油路

内的吸油滤清器(粗滤)和旋转滤清器(精滤)后,经控制压力阀(主调

压阀1,3～1.7MPa)限制其工作压力,再通过压力控制阀进入操纵阀. 经操纵阀的液压油直接进入离合器, 推动相应活塞动作,完成动力换挡. 压力控制阀的主要作用是在换挡瞬间调节离合器液压缸的升压特性,即换挡时使油压瞬间降低,换挡结束后油压再恢复到正常值,这样能减少换挡冲击,提高换挡的可靠性和稳定性.控制压力阀在限制最高油压的同时,将溢出的液压油送人变矩器和润滑油路.变矩器人口油压为O,8MPa, 出口油压为O.25MPa.动力换挡变速器液压工作回路如图3所示.