VOLVO G700系列自行式平地机液力机械传动.docx
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VOLVOG700系列自行式平地机液力机械传动
VVOLVO G700系列自行式平地机液力机械传动系统
G700系列自行式平地机液力机械传动系统是由主离合器部分、定轴式动力换档变速器和液压控制装置组成。
一、主离合器部分
1、基本结构概述
所有G700系列自行式平地机都配备了一个直径为13.5”的湿式离合器,由脚踏板进行控制,当从静止开始起步、改变行走方向和停下平地机时需要使用。
它允许平地机在高负荷下起步行走,而不会为动力传动系统带来太大的冲击力。
平地机在前进和倒退行走时进行加减档不需要使用离合器。
图1 主离合器结构
1、离合器轴 2、动力输出轴叉油封 3、卡簧 4、离合器轴轴承 5、轴承座壳 6、离合器轴油封(2只) 7、十字轴和拨叉 8、分离轴承 9、离合器压盘分离杆 10、支撑板 11、压盘 12、连接驱动环 13、飞轮 14、曲轴箱 15、导向轴承 16、塞孔 17、机油档板和离合器毂 18、摩擦片 19、钢质摩擦盘 20、离合器弹簧 21、弹簧预紧螺丝和垫片 22、O形圈 23、垫片 24、动力输出轴叉 25、端盖 26、排气螺钉 27、螺栓 28、O形圈 29、弹簧 30、外壳 31、活塞 32、盖 33、防尘器 34、固定杆端 35、十字轴臂
离合器总成固定在发动机飞轮上,并且被两片离合器壳封闭起来。
离合器壳由一个铸铁轴承座和一个铝质离合器壳组成,其中轴承座固定在离合器壳上。
铝质离合器壳固定在发动机飞轮壳上,其特点是散热速度快,重量轻,便于拆装。
离合器总成包括四个摩擦片和三个摩擦盘,分离轴承和轴套通过两个滚针轴承装在离合器轴上。
如图1所示。
2、系统工作情况
离合器主缸首先获得由固定在发动机上的变速器油泵来的先导液压油的助力。
机械连杆装置连接离合器踏板到离合器主缸和助力器上,施加到离合器踏板上的力通过助力器得到增加,增大的力使主缸活塞移动,推动离合器主缸储油器内的油流经液压管到固定在离合器壳和十字轴臂上的从动缸内,引起从动缸活塞向外推出,移动十字轴臂,使十字轴转动。
离合器壳内固定在十字轴上的拨叉推动分离轴承和轴套向离合器分离杠杆移动。
分离轴承与分离杠杆接触后推动分离械杆向飞轮方向移动。
然后,分离杠杆推压盘向后移动,使离合器摩擦片和摩擦盘分离。
变速器油底壳内的工作油通过滤网和管子连接到固定在发动机上的变速器泵,被吸入离合器用来冷却和润滑离合器驱动元件和轴承。
液压泵泵出的油分为先导液压油和剩余液压油,先导油按恒定的22.7L/m的流量先供给离合器助力器,然后再供给制动助力器。
供应完后,通过变速器压力调节阀上的一个装置使液压油汇入变速器润滑油路。
剩余的油从变速器泵流经变速器工作油冷却器和变速器工作油滤清器,继续回到变速器压力调节阀处。
为了保持住压力,大部分的工作油内部排泄到润滑油路压力调节阀处,一个液压管连接到在变速器压力调节阀上的附加装置上,为离合器供应润滑油和冷却油。
最后,工作油排到飞轮壳底部,通过放油管回到变速器油底壳。
通过离合器的工作油流量由内部的节流装置和变速器润滑油压力限制着,在发动机达到最大转速时,流量不应该超过22.7L/m。
在离合器内部的润滑和冷却油路
工作油通过轴承座上的入口(4)进入,大部分油进入两个交叉孔和在离合器轴上的两个油封之间的槽孔内,一些油通过离合器轴端的塞孔分离出来润滑导向轴承。
剩余的处在离合器毂部分的离合器轴交叉孔内的油通过摩擦片和摩擦盘的离心力作用冷却和润滑驱动元件。
留在驱动元件和导向轴承上的油润滑离合器的支点、花键、分离轴承和在分离轴承轴套上的滚针轴承。
工作油的飞溅作用同时也润滑了十字轴衬套。
当工作油从入口(4)进入时,少量的工作油被分出,通过一个交叉孔通道润滑离合器轴轴承,轴承内的油通过轴承座上的开口排到离合器壳内。
所有工作油最终集中到在飞轮壳上的出口(3)处。
图2 主离合器的冷却和润滑
1、冷却和润滑离合器盘、片 2、导向轴承润滑 3、到变速器油底壳 4、从变速器油路来的润滑油入口处
二、动力换档变速器
1、基本结构概述
所有G700系列自行式平地机都配备了8400型定轴式动力换档变速器,作为有8个前进档和4个倒档的全手动换档变速器,为了在平地机上应用,它的中间轴设计进行了特别的改进。
第一档和第八档之间的速度比为10.35:
1,是一个很大的速度比,这样就使平地机在道路上依次加档行驶时,其速度是平稳增加的。
通过固定在变速器的五根轴中的四根轴上的7个液力控制离合器组使速度传动比得以实现。
液压油通过外部安装的集流器和在离合器组轴上的通道分配到每个离合器组件。
在集流器盖上的电磁阀通过变速器ECU(电子控制单元)和换档杆控制进行工作,ECU利用一个恒定的自我诊断程序检查和确定电器故障,在变速器传动显示器上一系列的数字错误代码向操作者报告各种故障。
一个安装在发动机上的齿轮式液压油泵通过在变速器油底壳上的滤网、机油冷却器和一个7微米滤孔的旋转式机油滤清器将机油吸出,使到达变速器背面上的压力调节阀机油是经过冷却和过滤的,并将其分配到各个离合器作为液力传动和润滑液使用。
变速器液压油路也向主机离合器液压油路、差速器锁止—释放液压油路、HMBCS/MBCS(可移动刮板控制系统)锁销液压油路和制动器工作系统提供液压油。
双离合器组
一个双离合器组是简单的两个独立的离合器固定在同一根轴上,一个离合器组包括:
一套带有内花键齿的青铜面的摩擦片固定在一个毂上,而毂靠花键与轴联接在一起;一套钢质反作用盘固定在一个鼓上,而齿轮与鼓的外侧突出部分连接在一起。
鼓和齿轮是固定在轴承上的,以保证其相对于轴能独立旋转。
摩擦片和反作用力盘是交替排列在离合器组中的,两端都排列着摩擦片。
通过结合活塞和背板一起对摩擦片和反作用力盘的挤压,使齿轮与轴结合在一起,并使其与轴一起旋转。
为了实现此功能,一个类似于液压油缸的装置被使用,位于集流器盖内的电磁阀控制到离合器组的机油流量。
图3 换档离合器结构
1、低速档齿轮和鼓 2、背板 3、片阀(2部分) 4、分离器板 5、结合活塞 6、导向销 7、驱动毂 8、高速档齿轮和鼓 9、低速离合器机油通道 10、润滑油通道 11、高速档离合器机油通道 12、活塞中心弹簧 13、摩擦片 14、反作用力盘 15、摩擦片阀弹簧 16、加速器活塞
对于通过变速器的液压油来说,七个离合器组中的三个必须是结合的。
在平地机前进时液压油通过四根轴,当倒退时通过五根轴。
表1显示了离合器结合时速度比的对照,同时倒档速度和前进档速度也是相同的。
图3 变速器的结构(示意图)
1、档轴 2、输入轴 3、中间轴 4、第二中间轴 5、输出轴 6、变速器油底壳
表1 动力换档变速器传动路线及传动比
档位
前进
后退
传动比
F1/R1
A—C—L
R—C—L
7.317:
1
F2
B—C—L
5.236:
1
F3/R2
A—D—L
R—D—L
3.777:
1
F4
B—C—L
2.703:
1
F5/R3
A—C—H
R—C—H
1.916:
1
F6
B—H—H
1.369:
1
F7/R4
A—D—H
R—D—H
0.987:
1
F8
B—D—H
0.707:
1
N
C
C
注:
F表示前进 R表示后退
2、变速器ECU(电子控制单元)和换档器的结构
变速器ECU是一个密封的,不可维修的固体构件。
变速器换档器包含一个有九个位置的操纵杆,在操纵杆可更换印刷电路板上布置了磁片,电路板将前进、倒退、加档和减档信号传输到ECU,然后ECU根据档位要求,将24V电压输送到变速器上的相应电磁线圈。
对于任何实际档位来说,6个线圈中仅仅只有2到3个线圈工作。
ECU也控制可变动力(VHP)线圈(如果配备)和后备警告器。
变速器换档器操纵一个继电器来控制空档起动安全性、停车制动警告灯和在机器处于监测状态下的蜂鸣器。
ECU确定变速器系统的电气故障。
如果有故障发生,仪表盘上的显示器立即通过显示字母“E”半秒钟和随后显示两位数字代码半秒钟来提醒操作人员。
ECU不具备同时显示换档杆动作和是否放置到变速器空档位置的能力,显示器将在字母“E”和代码之间交替显示,直到操作人员将换档杆放置到空档位置。
在平地机行驶过程中出现2.0-2.6或3.0-3.6错误代码时,简单的办法是选择另外一个档位而不使用有故障的线圈。
仪表盘显示器将以5s的时间间隔交替显示档位数和出现故障的线圈或线路的错误代码。
如果平地机具有全轮驱动(AWD)功能,一个共用的ECU将用来同时控制变速器和AWD电器部分,并用一个字母与数字混合的错误代码来指示全轮驱动系统的错误。
图4 换档器
1、变速器换档杆 2、空档锁止按钮 3、手油门操纵杆 4、变速器电器控制单元(ECU)5、变速器换档器 6、线接头(见表3) 7、到全轮驱动(AWD)线接头
变速器线接头
表2—接头线的连接
接头图号
作用
线颜色
线编号
A
电量供应
红/篮
123
B
前进
棕色
112
C
减档
紫色
113
D
脱出空档
篮/黄
114
E
变速器接地
黑色
SGR
F
加档
绿/篮
115
G
起动继电器电源
粉红色
121
H
倒退却
白/黄
116
3、工作过程
3、工作过程
泵从变速器油底壳通过滤网(6微米)和通过冷却器和滤清器通道将油吸出,工作油通过溢流阀被直接送到两级变速器调压阀。
一旦到达离合器组的结合压力,第一级滑阀就打开一个通道将油注入第二级滑阀用以设置润滑油压力,如果第二级压力已达到,第二级滑阀打开一个通道使油流回到变速器壳。
润滑油被直接送到每个变速器轴的的中心通道和发动机离合器,用以润滑和冷却所有轴承和离合器摩擦元件。
然后机油又回到变速器壳。
润滑油和离合器组结合压力油供应到在变速器换档选择器盖内的四个电磁阀壳内,如果某个离合器组没有使用,这些阀将润滑用压力油直接注入到使离合器组结合的液压油腔内,保持腔内的油是满的,以确保离合器组工作时能迅速结合。
有一个例外是除非选择器内电磁阀作用使D离合器组结合,否则C离合器组总是结合的,甚至在空档时。
当换档杆在档位间移动,ECU通过向相关的电磁阀供应电流电流其工作。
在前进1档位置时,ECU在显示器上显示“1”,同时向A和L控制阀电磁线圈供电,这样A-C-L离合器组结合,使动力以最低档速输出,最终使机器在前进1档的速度下行驶。
在倒退1档位置时,ECU在显示器上显示“-1”,同时向R和L控制阀电磁线圈供电,这样R-C-L离合器组结合,使动力以最低倒档速度输出,最终使机器在倒1档的速度下行驶。
换档杆被推到加档或减档位置,每一个移动都会改变机器行走速度,控制器将自动激活相关联的电磁阀,为机器提供实际需要的速度。
空档阶段
在达到润滑油设定压力的情况下,电磁阀通过高速档和低速档通道直接向两个离合器组结合油腔供油。
两个离合器组之间的结合活塞中心弹簧保持它们处于分离状态。
在两个片阀下的另外两套弹簧使它们与分离器板脱离。
此时两个结合腔通过分离器板上的一个小孔连通。
在达到润滑油设定压力的情况下,一个独立的阀使油向下流到中心润滑通道,并通过十字孔润滑轴承和两个离合器组中的摩擦片及反作用盘。
图5 空档阶段
1、低速档齿轮和鼓 2、背板 3、片阀(2部分) 4、分离器板 5、结合活塞 6、导向销 7、驱动毂 8、高速档齿轮和鼓 9、低速离合器工作油通道 10、润滑油通道 11、高速档离合器工作油通道 12、活塞中心弹簧 13、摩擦片 14、反作用力盘 15、摩擦片阀弹簧 16、加速器活塞
挂档阶段
当电磁阀起作用使高速档离合器组结合时,开始进入挂档阶段,在结合的工作油压力下,工作油被送到在高速档加速器活塞腔内的高速档离合器油道,润滑油被送到低速档离合器通道。
由于在加速器活塞腔内压力的建立,当加速器活塞向右移动时,结合活塞向左移动。
当导向销使低速档离合器片阀脱离分离器板时,加速器活塞推动高速档离合器片阀靠向分离器板,结合活塞的运动迫使低速档结合腔内油通过分离器板和高速档片阀外簧片进行转移,进入到高速档结合腔内。
当离合器腔内的油满时,腔与腔之间的工作油转移迅速切断,以消除压力下降。
作用阶段
在挂档完成后,通过在加速器活塞上的一个小调节孔使油进入高速档结合腔内,以保持腔内压力,片阀关闭以获得结合压力。
离合器组将保持结合状态,直到作用于其上的机油结合压力消除。
需要少量的工作油来保持离合器的结合。
在离合器作用阶段,腔
(2)内的工作油压力与腔(3)内的润滑油压力相互作用,由于作用力是两个压力大小不同而产生的,两者的压力必须保持在规定范围内,太高或太低的作用力都可能对摩擦片造成损坏。
图6 挂档阶段
1、高速档加速器活塞腔2、高速档结合腔3、低速档结合腔4、低速档加速器活塞腔
图7 作用阶段
1、高速档加速器活塞腔2、高速档结合腔3、低速档结合腔4、低速档加速器活塞腔
三、液压控制装置
一个在内部有先导阀的单截面齿轮固定在发动机辅助驱动装置上,先导阀输出的油用于助力器油路,剩余的油被送到为变速器和离合器输油的液压泵。
一个两级调压阀控制离合器组的结合和润滑油的压力。
变速器壳作为了油路中回油的储油器。
变速器泵包含一个先导阀向离合器和制动助力器提供恒定的27L/m的液压油,而不受发动机的转速的影响。
液压油通过剩余工作油出口供应到变速器、发动机离合器、差锁锁开关油路和可移动刮板控制油路,泵安装在发动机的辅助驱动装置上。
这些油路中的工作油与液压系统的工作油是完全隔离的。
通过在泵上的吸滤网从变速器油底壳将工作油吸出,工作油离开泵进入到一个由发动机冷却液作为冷却剂的管束型冷却器。
冷却液从水箱中出来进入发动机水泵前,先通过冷却器,这种类型的散热方式保持了恒定的温度,而不受周围环境的影响。
然后机油流到变速器工作油滤清器,这是一个特殊的大容量旋转式滤清器,其过滤级别为7微米。
在滤清器盖上有一个旁通阀,如果进口与出口的压力差超过276kPa,允许工作油不通过滤清器元件。
如果滤清器被污染物堵塞,旁通阀也打开,这将允许不经过滤的工作油连续供应到变速器压力调节阀。
安装在变速器前部的是变速器压力调节阀,这个两级阀控制着离合器组结合液压油和润滑油的压力。
工作油首先进入结合油压力调节部分,在这儿用于离合器组结合液压油油路的压力受到控制,结合液压油的压力将影响到变速器的性能。
大部分的剩余工作油进入润滑压力调节部分,在这儿润滑油油路的压力受到控制,润滑油用于冷却和润滑变速器和发动机离合器,然后润滑油又回到变速器壳内。
图5 液压控制回路示意图
1、变速器壳 2、变速器/助力器泵 3、工作油/水冷却器 4、滤清器 5、滤清器旁通阀 6、压力调节阀 7、稳定压力滑阀 8、润滑油滑阀 9、R控制阀 10、A/B控制阀 11、C/D控制阀 12、/H控制阀 13、倒档轴 14、动力输入轴 15、中间轴 16、输出轴 17、发动机离合器 18、测试点
差速锁开关油路
工作油从滤清器盖上的T形装置被分流出来用于控制差速锁开关油路,在驾驶室操作台上的开关通过阀(3)控制机油锁止/打开转换油缸(4)。
所有类型的平地机使用一个带弹簧助力的双向动作式油缸。
刮板控制系统锁止油缸油路
工作油从滤清器盖上的T形装置被分流出来用于控制可移动的刮板控制系统锁止油缸油路,在驾驶室侧面控制台上的开关通过阀(7)控制着到锁止油缸的工作油。
在阀的进油口装了一个单向阀,其作用是当活塞杆向外伸出(锁止位置)时,使油缸内的工作油不回流。
(作者:
新疆石油工程建设有限责任公司 王军 辛宪忠)
地址:
新疆克拉玛依市塔河路15号 邮编:
834000
参考文献:
VOLVO G700 SERVICE MANUAL
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