地下無軌機械傳動系統(tǒng)-液力驅(qū)動系統(tǒng)(動力變速箱)

1、地下無軌機械傳動系統(tǒng)地下無軌機械傳動系統(tǒng)- -液力驅(qū)動液力驅(qū)動系統(tǒng)（動力變速箱）系統(tǒng)（動力變速箱）第一節(jié) 變速箱概述；第二節(jié) 動力變速箱的概念；第三節(jié) 國外著名的雙變系統(tǒng)生產(chǎn)廠家；第四節(jié) 變速箱的故障與維修。第一節(jié) 變速箱概述1.1變速箱的功用o目前地下無軌設(shè)備上廣泛采用柴油機，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化范圍較小，不能滿足機械在各種工況下對牽引力和行駛速度的要求，因此，必須采用變速箱來解決這種矛盾。 (1)變換排擋，改變發(fā)動機(或液力變矩器)和驅(qū)動輪間的傳動比，使機械的牽引力和行駛速度適應(yīng)各種工況的需要。 (2)實現(xiàn)倒擋，使機械能前進與倒退。 (3)實現(xiàn)空擋，可切斷傳動系統(tǒng)的動力，實現(xiàn)在發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況下

2、同時使于發(fā)動機空載啟動和動力輸出的需要。1.2 變速箱工作原理o變速箱的變速換擋原理是借助兩齒輪嚙合傳動時，其傳動比i是主動齒輪轉(zhuǎn)速nl與從動齒輪轉(zhuǎn)速n2之比，也等于從動齒輪齒數(shù)Z1(或直徑D1，)與主動齒輪齒數(shù)Z2 (或直徑D2)之比。地下無軌設(shè)備上所使用的變速箱主要是起降低轉(zhuǎn)速增加扭矩的作用。為了實現(xiàn)較大范圍內(nèi)的變速，以滿足機械不同作業(yè)工況的需要，通常變速箱采用多對齒輪組成不同的傳動比(即不同擋位)，并通過操縱機構(gòu)來按需要變換傳動比(即換擋)。 如下圖所示，便是變速箱變速(換擋)原理圖。雙聯(lián)主動齒輪2、3與主動軸1為花鍵連換，并可在軸上滑動；從動齒輪5、6則固定在從動軸4上。當主動齒輪2、

3、3處在不嚙合的中間位置時(圖a)，則主動軸1上的動力不傳給從動軸4。動力被切斷，稱為空擋。o當主動齒輪2、3左移使齒輪2、6相嚙合時(圖b)，則主動軸1的動力經(jīng)齒輪2、6傳到5、6從動齒輪，再到從動軸，使得到一個傳動比(實現(xiàn)某一擋位)。o當主動齒輪2、3右移使齒輪3、5相嚙合(圖c)，則軸1的動力經(jīng)齒輪3、5傳給軸4得到傳動比不同的另一排擋。o為了實現(xiàn)機械的倒退照、則需改變從動軸4的轉(zhuǎn)動方向，為此只要在主動軸1與從4之間再增加一次齒輪嚙合。1.3 對變速箱的要求：o(1)具有足夠的擋位與合適的傳動比，以滿足使用要求，使機械具有良好的牽引性和燃料經(jīng)濟性以及高的生產(chǎn)率。o(2)工作可靠、傳動效率高

4、、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便。o(3)操縱輕便可靠，不允許出現(xiàn)同時掛兩個擋、自動脫擋和跳擋等現(xiàn)象。o(4)對于動力換擋變速箱則還要求換擋離合器接合平穩(wěn)，傳動效率高。1.4 變速箱的類型：o 變速箱按操縱方式可分為機械式換擋變速箱和動力換擋變速箱； 1機械式換擋變速箱：1）撥動滑動齒輪接擋；2）撥動嚙合套換擋。 2動力換擋變速箱：o按輪系型式可分為定軸式變速箱和行星式變速箱。第二節(jié) 動力換檔的概述2.1 動力換檔的概述：o動力換檔(動力換檔是不是通過改變變速比，而是通過改變輸出來實現(xiàn)換檔，例如改變油門大小，或者改變輸入電壓等。 機械換檔是通過機械、機構(gòu)等，改變其傳動比來實現(xiàn)換檔。) 2.2動

5、力換擋工作原理:o如右圖所示，齒輪a、b用軸承支承在軸上，與軸是空轉(zhuǎn)連接。通過相應(yīng)的換擋離合器，分別將不同擋位的齒輪與軸相固連，從而實現(xiàn)換擋。動力接擋變速箱接擋離臺器的分離與接合，一般是液壓操縱；液壓油是由發(fā)動機帶動的油泵供給。2.3 動力換擋變速箱特點：o與機械式換擋變速箱相比，動力換擋變速箱換擋時的操縱力不是人力，而是來自發(fā)動機的動力，故有動力換擋之稱。o動力換擋變速箱操縱輕便、接擋迅速、接擋時終斷動力的時間短，可以實現(xiàn)帶負荷不停車接擋(故亦稱為負載換擋變速箱)，通常與液力變矩器配合使用，有助于減輕駕駛員操作強度，提高地下無軌設(shè)備的生產(chǎn)效率。2.4 定軸式變速箱o變速箱中所有齒輪都有固定的

6、旋轉(zhuǎn)軸線，故稱為定軸式變速箱。定軸式變速箱的換擋方式有兩種：即機械式換擋與動力換擋。2.5 行星式變速箱o這種變速箱中有些齒輪的軸線在旋轉(zhuǎn)，這種軸線旋轉(zhuǎn)的齒輪有兩種運動，即自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)故稱為行星輪。因此，稱這類變速箱為行星齒輪變速箱。行星齒輪變速箱只有動力接擋一種方式。行星齒輪機構(gòu)簡介動畫典型行星齒輪機構(gòu)動畫2.6 地下無軌機械的使用情況：o由于地下無軌設(shè)備的工況復(fù)雜，換擋頻繁，其傳動系為液力機械傳動系，需要在帶負荷不停車的情況下(甚至在大負載情況下)進行換擋變速，因此大多數(shù)地下無軌設(shè)備采用定軸式動力接擋變速箱。o定軸式動力換擋變速箱是由變速傳動機構(gòu)與變速操縱機構(gòu)所組成。第三節(jié) 國外著名的雙變系

7、統(tǒng)及其工作原理3.1國外著名的雙變系統(tǒng)生產(chǎn)廠家o地下鏟運機的液力機械傳動系統(tǒng)主要采用美國德納(DANA)原克拉克公司Spicer VDT(Variable-Drop Powershift Transmission) 可變輸入輸出輪軸距的動力換擋變速箱和液力變矩器。國外鏟運機和部分國產(chǎn)鏟運機采用德納公司的驅(qū)動橋。o液力變矩器和柴油機是固定在一起的，這種布置便于在變矩器輸出端安裝各種油泵并且它是地下鏟運機最常見的動力傳動的布置方式。3.2 德納公司的液力機械傳動裝置有R型、HR型和MHR型等三種安裝方式。盡管克拉克定軸式動力換擋變速箱的每個系列有許多種變型，盡管克拉克定軸式動力換擋變速箱的每個系列

8、有許多種變型，但其變速部分的結(jié)構(gòu)及各擋傳動路線基本相同。但其變速部分的結(jié)構(gòu)及各擋傳動路線基本相同。oR型克拉克定軸式動力換擋變速箱不包括液力變矩器，變矩器直接與發(fā)動機安裝在一起，變速箱與變矩器通過傳動軸相連。oHR型克拉克動力換擋變速箱是由變矩器和變速箱組成的總成部件，并直接安裝到發(fā)動機上。oMHR型克拉克定軸式動力換擋變速箱也是由液力變矩器和變速箱組成的總部件，但它是通過傳動抽與發(fā)動機相連。o某些地下鏟運機和輔助車輛采用了將柴油機、液力變矩器與動力換擋變速箱三者連成一整體的結(jié)構(gòu)。這與國產(chǎn)ZL系列露天輪式裝載機的傳動布置相似。它可以省掉變矩器一變速箱的傳動鈾，大大簡化變矩器與變速箱之間液力循環(huán)

9、系統(tǒng)的管路。但對變矩器及變速箱之間的故障判斷與處理增加了難度和工作量。o更重要的是柴油機(或其他動力機)安裝高度增加了，其后車體高度也相應(yīng)地增加，影響后退運行的視線。為了解決這一矛盾，德國紹普夫公司在L系列的鏟運機上采用了變矩器與變速箱組合成一體，動力機與變矩器之間仍用傳動軸連接以傳遞功力，可降低后車體高度。柴油機、液力變矩器與動力換擋變速箱三者連柴油機、液力變矩器與動力換擋變速箱三者連成一整體的結(jié)構(gòu)成一整體的結(jié)構(gòu)3.3 金川公司無軌設(shè)備-克拉克5000系列定軸式動力換擋變速箱o克拉克5000系列定軸式動力變速箱是平行六軸常嚙合齒輪式，有四個前進擋和四個倒退擋。其換擋離合器布置在變速箱箱體之外

10、，以便于日常調(diào)整、維修和保養(yǎng)。下圖所示為克拉克5000系列變速箱剖面圖，傳動簡圖，變速箱各軸的空間布置圖。o從液壓油泵泵出來的油經(jīng)精濾油器流入擋位選擇閥。擋位閥一方面將壓力油通至換擋離合器，另一方面將壓力油通至變矩器、冷卻器，然后經(jīng)軟管通至變速箱的各潤滑油路。o變矩器的補油壓力由冷卻器的液流阻力造成，為了防止變短器循環(huán)圓內(nèi)油的壓力過高，在變矩器入口處設(shè)有安全閥。潤滑油路的油壓由各潤滑油路的液流阻力造成。3.4 CLARK變速箱液壓操縱系統(tǒng)3.5 克拉克變速箱控制閥組工作原理o克拉克四速變速箱操縱系統(tǒng)控制閥組由壓力調(diào)節(jié)閥、安全閥、制動脫擋閥、方向選擇閥和擋位選擇閥組成。 3.6 壓力調(diào)節(jié)閥 o壓

11、力調(diào)節(jié)閥是給換擋離合器提供操縱油壓 ；o壓力調(diào)節(jié)閥是一個二位三通滑閥，1.當油液壓力低于離合器的操縱壓力時，調(diào)節(jié)閥芯被調(diào)節(jié)閥彈簧壓向閥座，此時調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉位置；2.當油液壓力達到離合器的操縱壓力后。閥芯在油液壓力作用下，壓縮彈簧，使閥口開啟，油液可以通至變矩器的進油口。閥口開啟的大小取決于油泵泵油壓力，而閥口開啟大小同時也影響油泵泵油壓力，通過油泵泵油壓力和調(diào)節(jié)閥閥芯開啟大小之間的相互制約關(guān)系，使離合器操縱壓力被控制在一個較小的變化范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)操縱油壓的基本穩(wěn)定 。o為了防止變矩器循環(huán)因壓力過高，在變矩器入口處設(shè)置了一個安全閥，該安全閥是一個常閉式鋼球溢流閥，當液力變矩器循環(huán)因壓力過高時

12、，安全閥自動開啟溢流。3.7 方向選擇閥和擋位選擇閥o方向選擇閥是一個三位五通滑閥，該閥拉制前進擋和倒退擋離合器的結(jié)合與分離。 o克拉克變速箱的擋位選擇閥是一個多路多通滑閥，滑閥的位置數(shù)和通道數(shù)取決于變速箱的擋住數(shù)。四速變速箱的擋位選擇閥是一個五位六通滑閥，實質(zhì)上是四個二位三通滑閥的組合(操縱每一個離合器都需有一個二位三通閥。 液壓操縱系統(tǒng)動畫3.8 換擋離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理：o定軸式動力換擋變速箱是通過液壓操縱離合器進行換擋的，換擋離合器的結(jié)構(gòu)如圖，它由片式離合器和施壓油缸兩部分組成。 o片式離合器部分包括內(nèi)傳動鼓10(和齒輪相連，用點劃線畫出)、外傳動鼓3、內(nèi)摩擦片4、外摩擦片5、壓緊盤

13、6及止推盤2組成。o因為內(nèi)摩擦片4通過齒形花鍵和內(nèi)傳動鼓l0滑動連接，而止推盤2又支承在裝在外傳動鼓槽中的彈簧卡環(huán)1上。外傳動鼓通過花鍵和轉(zhuǎn)軸連接，內(nèi)傳動鼓則和松套在轉(zhuǎn)軸上的齒輪成一整體，故如壓緊盤6向右移動壓緊內(nèi)外摩擦片4、5，則離合器接合；如壓緊盤6向左移動，放松摩擦片4、5，則離合器分離。施壓油缸由缸體(它和外傳動鼓加工成一體)、活塞8、恢復(fù)彈簧9、鋼球排油閥7等組成。活塞8和壓緊盤6通過銷釘連接，故加油缸中通進壓力油(壓力為1.21.6MP a )，則活塞8和壓緊盤6向右移動接合離合器。 o如油缸和油箱相通，則活塞8和壓緊盤6在恢復(fù)彈簧9的作用下向左移動使離合器分離。由于油缸是旋轉(zhuǎn)的，

14、如油缸轉(zhuǎn)速高，直徑大，則油缸中的油將產(chǎn)生根大的離心液壓力，阻止活塞回程，造成離臺器分離遲緩。o為了使離合器快速分離，必須裝設(shè)很大的恢復(fù)彈簧，這樣不但會給結(jié)構(gòu)布局帶來困難，而且會增加離合器接合時所需的壓緊力顯然是不合適的。為此，在缸體上裝有鋼球排油閥7，其作用是使油缸快速排油。 3.9 鋼球快排閥的工作過程o在缸體壁上有兩個同心孔，大孔和油缸相通，小孔則和變速箱油底殼相通。大孔和小孔通過過渡鍵面相連，鋼球裝在大孔中。當排油時因為油缸和油箱相通，缸中油液壓力較低，在鋼球本身離心力作用下，鋼球緊貼大孔壁，鋼球閥開啟(圖中實線位置)，因為鋼球閥裝在貼近缸壁處，即油缸中旋轉(zhuǎn)油液的最大旋轉(zhuǎn)半徑處，故缸中油

15、液在離心力作用下經(jīng)鋼球閥排油，達到快速排油的目的。當離合器接合時，鋼球閥必須關(guān)閉，否則油缸中不易建立壓緊摩擦片所需的油壓，這個過程也是自動進行的，離合器接合時，油缸通進壓力油，壓力油對鋼球施壓，使鋼球貼緊錐面，鋼球閥關(guān)閉(圖中虛線位置)，油缸中建立高壓，離合器接合。o為了改善換擋離合器的工作性能，使其結(jié)合和分離迅速，所傳遞的力矩平穩(wěn)增加，克拉克變速箱的前進擋和倒退擋離合器配有換擋調(diào)壓閥。換擋調(diào)壓閥由調(diào)節(jié)閥和蓄能器組成。第四節(jié) 變速箱的故障與維修4.1 概述o為了診斷克拉克變速箱的故障原因，除考慮變速箱自身可能出現(xiàn)的故障外，還需要考慮由液力變矩器補油泵、控制閥組、冷卻器和有關(guān)連接管道所組成液壓操

16、縱系統(tǒng)，因為變速箱和它的操縱系統(tǒng)中的任何一個元件能否正常工作，在很大程度上取決于其它元件的工作狀況。因此克拉克變速箱的故障可通過機械或液壓檢測手段找出其故障原因。4.2 機械檢測：o檢查各操縱扦連接處是否正常連接，其行程是否調(diào)整適當。o檢查方向選擇閥和擋位選擇閥的操縱桿在換擋過程中是否靈活自如，結(jié)合與分離是否到位，如結(jié)合與分離不能到位，故障原因可能由控制閥蓋或控制閥組引起。 4.3 液壓檢測：o檢查變速箱的油位。檢查變速箱油溫的工作必須在油溫822933之間進行。為了使油溫提高到上述范圍，必須使機械運轉(zhuǎn)。如果變速箱的故障不允許機械運轉(zhuǎn)，可使液力變矩器在失速狀況(即泵輪隨發(fā)動機轉(zhuǎn)動，而渦輪制動下運轉(zhuǎn)。o換擋離合器泄油量檢查。 1）檢查換擋離合器在發(fā)動機怠