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         液力变速箱在油田专用车、矿用自卸车上有大量机型服役。油区是防爆的重点地区,多采用液力控制。了解其液压系统的工作原理,有助于正确使用变速箱和在维修中做出确切的判断。两种类型的变速箱的工作原理相似。

1    液压油供应

    在变速箱中,各种功能都是由压力油液去传递、实现的。

    变速箱中有两个油泵,均为外啮合齿轮泵。两只油泵装在一个总成内,中间用隔板隔开,同转速工作,转速与发动机相同。主油泵向整个系统供油,而回油泵仅负责将变矩器油底的油液抽回变速箱油底,无需压力。主油泵比回油泵要宽得多。在发动机额定转速(2100rpm)时,主油泵流量250l/m,  回油泵80l/m。

    压力油从主油泵出来后,进入机油滤子过滤。滤油器设有旁通阀。滤芯堵塞之后,当背压达到0.1mpa时,滤芯发生堵塞信号;背压达到0.14mpa时,旁通阀打开。

    压力油进入主压力调节阀后,由于阀芯左端与油池相连,无压力,阀芯迅速左移,主压力油路可以很快得到压力油。而后,压力油通过单向阀进入室c,阀芯进一步左移,变矩器供油、主压力供油都达到设定值。在变矩器的供油油路上,有两个分支,通过小孔节流减压,一路是润滑油路(设定压力0.21mpa),另一路是皮托供油。阀芯右端采用阻尼小孔和单向阀的结构。在升压时反应快,可以保证压力超调量小,而在降压时反应较慢,可保证在换档引起主压力降低时,变矩器供油仍有一定的油量。这样,润滑油路的压力不至降低过多。


    在主压力调节阀上设有增压油路,当换档手柄置于低档(一档和倒档)时,增压油路使主压力调节阀阀芯右移。使得变矩器供油减少,而主压力升高(正常情况下,主压力为1.2-1.48mpa, 增压时,主油压力可以升高到1.48-1.68mpa),与低档时,变矩器输出大扭器相适应。此项功能在有些机型上没有。

    压力油进入变矩器之前,接有一溢流阀,限定进入变矩器的压力油压力不超过0.515mpa。压力油从变矩器出来后,进冷却器散热。为防止变矩器内油压过低引起油液气化,产生气蚀现象,从散热器出来的压力油经背压阀后,才泄入油池,保证变矩器内压力油压力不低于0.155mpa。在换档时,主油路向离合器或制动器大流量供油,会暂时造成变矩器供油路压力下降。因此,在变矩器油液入口处接有流量补偿阀,当变矩器油液入口处压力低于0. 14mpa时,油液将循环使用。

2    换档油路

    液力变速箱的换档是靠油压离合器、制动器的开合实现的,其机械原理不再叙述。表一列出换档时,离合器、制动器的接合情况,图二表示出了变速箱内部结构原理。

    图三表示的是换档阀阀芯处于三档位置。此时,主压力油与离合器c1相通、制动器b2相通,从表一中可以看出,变速箱表现为三档。同时,也接通高档缓冲阀,使得二档到三档的换档过程平稳、并有适当的重叠,保证换档过程中动力不中断。有兴趣的同志,可以将此图复制,沿圆线剪下阀芯,使其滑动,就可看出其它档位的供油状态

    当阀芯处于一档和倒档时,换档阀向主压力调节阀的增压油路供油

3    换档品质

    低档缓冲阀用来短期(1.0-1.5秒)控制进入i档、倒档制动器(b3、b4)的油压使它缓慢增加,以保证挂i、倒档时平稳结合。在空档位置,缓冲阀下端通主油路。当选档阀挂上i、倒档后,切断下端主油路,上端主油路的高压推动阀套柱塞一起下移,打开泄油口,使充油压降低。与此同时,压力油经阀上节流孔流入阀套内,推动柱塞下移,直到和顶块相碰为止。当阀套内、外油压相等时,在阀套内弹簧力作用下阀套将向上回位,泄油口关闭,油缸压力恢复正常主压力,换档过程过束。

    高档缓冲阀用来保证从ⅱ档换ⅲ档或ⅴ档换ⅳ档时平稳,其作用原理同空档缓冲阀。高档供油路上有节流孔,其作用是使该制动器分离缓慢,使动力不中断,换档平稳。

4    闭锁

    变矩器效率低,最大效率也仅有88%。为提高经济性,在变矩器中设有闭锁机构,当涡轮转速大于1830rpm时,将泵轮、涡轮锁为一体,使其变为机械传动,提高传动效率。这一功能的执行元件是闭锁离合器,控制元件是闭锁阀和解锁阀,传感元件是皮托管。

    在c1离合器的背部有一圆盘,皮托管供应的油液,随圆盘一起旋转,皮托管就是利用油液的旋转动能,感知涡轮的转速。理论和实验均可以证明,皮托管内的油液压力和冲入管中的油液的速度的平方成正比。          

    当皮托管压力油的压力达到设定值(可以认为是涡轮达到设定转速)时,皮托管压力推动闭锁阀阀芯上移。主压力油经过解锁阀与闭锁离合器接通,闭锁离合器接合,泵轮、涡轮被锁止。若是涡轮转速降低,皮托管压力降低,闭锁阀阀芯下移,泵轮、涡轮脱开,恢复液力传动。从图四中可以看出,解锁阀阀芯上端面积大于下端面积,使得闭锁所需压力大于解锁压力。

    锁止阀的闭锁点转速与解锁点转速之间有约150rpm的差值。 这样,可以防止变矩器在某一转速下反复闭锁、解锁。闭锁时,油液经过解锁阀后进入闭锁离合器。换档时,为避免冲击,若变矩器处于闭锁状态,解锁阀可使其短时脱开,换档后,再恢复闭锁状态。

    执行换档时,油缸需大量充油,主压力油会暂时降低。解锁阀阀芯上部油液通过单向阀,较快地补充入主油路,而下部油液由于小孔的节流作用,压力降低较慢。解锁阀阀芯上升,切断主压力与闭锁离合器之间的联接,泵轮、涡轮脱开。换档后,离合器充油过程结束,主压力油压力回升。通过闭锁单向阀缓缓充入解锁阀阀芯上部,阀芯下降,主压力重新与闭锁离合器联通,变矩器恢复锁止状态。解锁阀在换档开始后约0.1秒,解锁;在换档结束后约0.6秒,重新闭锁。

5    下坡减速器

    按下下坡减速器的阀芯,从油冷却器出来的油液不再直接回油底,而是进入液力减速器,从液力减速器出来的油液进入油冷器冷却。油路上有一只限压阀,使得下坡减速器内的油液压力不超过0.35mpa。这样,可以控制下坡减速器的制动扭矩不超过166kg.m。

    油田和矿山现场所用的液力变速箱的机型比较多,产品技术水平也在不断的发展变化中。文中所列举的参数,并不适合所用机型,仅用于理解其工作原理。allison750系列液力变速箱具有自动变速功能,不在此文的讨论范围之内。             

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