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发布日期:2017-05-22 来源: 银彩娱乐 查看次数: 322
核心提示:  某型高速轮式工程机械动力换挡变速器设计王永利S何建伟2,杨志毅S刘永跃3(1.济南军区司令部工程科研设计所;。郑州宇通重工有限公司;3.济南军区司令部军训和兵种部)题,设计研制一种新型全动力换挡变

银彩娱乐 www.xou03.com   某型高速轮式工程机械动力换挡变速器设计王永利S何建伟2,杨志毅S刘永跃3(1.济南军区司令部工程科研设计所;。郑州宇通重工有限公司;3.济南军区司令部军训和兵种部)题,设计研制一种新型全动力换挡变速器。用高低挡换挡离合器总成取代原变速器拨叉啮合套结构,使机械不停车即可实现高低挡位的切换。与原变速器相比,采用在同一根轴上背靠式布置双离合器的结构形式,在增加两个离合器的情况下,实现离合器的全内置布置,解决了新旧变速器的原位换装问题;变速操纵杆由3根减少到2根,进一步提高机械的机动性能和操纵性能。

  在作业工况恶劣,行驶路况复杂的情况下,提高高速轮式工程机械的机动性能和操纵性能是非常必要的。根据某高速轮式工程机械使用过程中存在的必须停车才能实现高低挡切换的问题,对其传动系统中的变速器进行了全新的改进设计,研制的新型变速器实现了全动力换挡,并简化了换挡操纵方式。

  1原变速器的主体结构原变速器采用5轴系布置、外置式离合器、定轴式齿轮传动,如和所不。离合器的分离、原变速器结构展开图接合采用液压换挡阀通过空间连杆机构用手直接操纵。变速器输出轴的高低挡位上设有拨叉和啮合套,在高低挡之间切换时,须停车,通过拨动拨叉换挡,即所谓部分(半)动力换挡变速器。

  变速器为四自由度变速器,独立旋转组件数为3,每个挡位通过接合2个离合器并配合高低挡拨叉的切换来实现。变速操纵比较繁琐,需3根变速操纵杆:根为换向操纵杆(控制前进和后退离合器),1根换挡操纵杆(控制I、I挡和、IV挡离合器),还有1根高低挡操纵杆(控制拨叉和啮合套)。

  可实现8个挡位(4前4后),低挡为I、挡,高挡为I、V挡,传动简图如所示。

  原变速器传动简原变速器存在的不足安装原变速器的机械一般工况下能满足使用要求,作业与行驶不受影响,但对于野战条件下伴随工程保障,主要存在以下不足:在作业或不间断行驶过程中,须停车才能实现高低挡的切换,在一定程度上降低了作业效率并限制了装备的连续行驶性能;在西南高原及路况起伏较大地区、长坡路段和重载行驶时,停车换挡后起步困难;坡路停车换挡稍有不慎易发生溜车事故;3根变速操纵杆换挡操纵频繁,在边行驶边作业的情况下,操作者劳动强度大,极易产生疲劳,分散注意力,影响作业与行驶的安全性。

  3新型变速器的设计变速器改进的主要目的是实现机械不停车高低挡切换,减轻操纵强度,能实现新旧变速器的原位换装和便于实现操纵系统的电气化控制改造等。

  3.1变速器的整体设计改进研制的变速器为前进4挡、后退4挡的三自由度定轴式全动力换挡变速器,可实现不切断动力情况下的换挡。变速器采用5轴系布置,如所示,主要由箱体、前进挡离合器总成、倒挡离合器总成、高低挡换挡离合器总成、齿轮、轴、变速分配阀等组成。在变速器的5根轴中,有3根轴上布置了3对背靠式离合器,通过离合器将齿轮和轴连接或分离来实现换挡,如、所示。所有离合器的传动齿轮轴均由滚动轴承支承,齿轮与齿轮之间为常啮合传动。由于采用三自由度传动方案,通过接合2个离合器即可更换1个挡位,传动简图如所示。

  变速器控制阀3.2传动路线及传动比为使机械行车性能大致不变,传动比采用近似于原变速器的传动比。经优化分析计算及试验,确定了如下传动路线:后退丨丨挡:离合器KR2、K1接合,输入轴―.结构3.3箱体设计为实现改进后变速器的原位换装,使整机车架结构不做改动,新变速器与原变速器保持了安装尺寸的一致性。采用全内置式离合器结构设计,缩短了轴的长度,在增加两个离合器的情况下,确保了输入轴与输出轴轴线相对于箱体的对中布置,且轴降符合现用机械的安装尺寸。箱体一端装有箱盖,便于进行装配及维修??刂萍袄淙慈蠡捎猛庵糜吐废低?,各油路系统清晰可见,易于通过箱体外侧油路接口进行检测与更换。

  3.4离合器的结构设计如所示,采用在同一轴上背靠式布置双离合器的结构形式,螺旋弹簧回位,外毂体一体焊接。

  与原变速器单离合器布置方式相比,充分利用了箱体内部空间,结构紧凑。离合器的制造采用了齿圈氮化、齿轮磨齿等工艺方法以保证工作的可靠性。摩擦副由铜基粉末冶金外齿摩擦片与中碳钢内齿摩擦片组成。外齿摩擦片表层开有交叉的圆弧油槽,在滑磨过程中能自行刮油,破坏油膜层,形成临界摩擦。交叉的圆弧油槽相对于其它油槽来说具有较高的摩擦系数,加工方便,油槽供油通畅,冷却效果好,便于磨屑等杂物的排除。

  离合器工作原理:由变速分配阀过来的液压油通过外置油管及传动轴11上的压力油道7,进入离合器油腔,推动活塞5工作,活塞5移动使内摩擦片2、外摩擦片3接合,实现挡位齿轮传递转矩。同时,通过润滑油道8过来的液压油对摩擦片2,3及I.双联坦轮2.内摩擦片3.外摩擦片4.卸油阀5.油道8.润滑油道9.轴承10.螺旋弹簧11.传动轴离合器结构图轴承9润滑。当挡位变化时,液压油失去压力,活塞5在螺旋弹簧10的压力下回位,卸油阀4卸油,内外摩擦片分离,挡位齿轮空转,脱挡。

  3.5密封与润滑由于离合器内置,箱体内部油压比原变速器要高,箱体密封性相对要求较高,采用变速器输入、输出轴双油封结构提高箱体的密封性,活塞室密封、轴头密封采用密封效果好的氟橡胶密封件。

  以变速器操纵液压系统的油液对离合器摩擦片、齿轮和轴承等进行循环压力润滑和冷却。润滑油经油道至轴上的内孔后喷向离合器的内、外摩擦片,并顺利进入摩擦片之间及四周,起到润滑、散热和清洗的作用。由于离合器内置,发热量较大,设计时在变矩器出口处增大了管路通径,保证各离合器的润滑油量;在离合器结构上采用增多齿圈卸油孔设计,合理控制摩擦片间隙,采用高品质摩擦片材料等措施提高散热及润滑效果。

  3.6变速分配阀的选择与设计为降低成本,改进后的变速器仍采用机械-液压动力换挡,箱体顶部装有变速器分配阀,采用2根变速操纵杆:根操纵杆控制I~IV挡操作,另1根杆控制前、空、后挡操作,与现有操作习惯一致。变速分配阀工作原理:从变矩器三联阀来油通过进油口进入阀体,当处于空挡时,压力油通过泄油孔直接泄入箱体内部。当挂挡之后,压力油便被分配,从位于侧面的某两个出口流出,通过油管进入离合器总成。当车辆刹车时,便有一路气压进入阀上的刹车来气口,推动内部阀杆,切断压力油路,实现脱挡。变速分配阀的工作原理如所示。变速器的控制方式也可升级采用电液操纵控制。

  4试验及应用情况经工程机械综合性能传动试验台检测,检测项目包括:传动效率试验、空载功率损失试验、噪声测试和工作油压试验等。试验表明,新变速器传动效率在不同的挡位工况下,表现良好。前进I挡工况效率最高,为92.23%;后退挡低速工况效率最高,为95.01 %.空载功率损失、噪声测试符合要求??刂朴吐费沽Ρ浠?、变速器油温、换挡操纵等均达到设计要求。

  装有该新型变速器的机械经长时间恶劣工况下的强化耐久性试验,变速器各项性能稳定,无重大故障出现,其可靠性得到了充分验证;换挡操纵与原变速器相比更加便捷舒适,降低了劳动强度,达到设计要求。目前,新生产的该型工程机械已全部换装改进后的变速器结构通信地址:山东省济南市市中区英雄山路21号院济南军区司令部工程科研设计所(250002)(:2011-08-23)K英文

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