工程機配用動力換檔變速箱的製作方法

2023-07-19 14:19:01 1

專利名稱：工程機配用動力換檔變速箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液壓動力換擋變速箱。
背景技術：
現有的液壓動力換擋變速箱普遍存在以下缺點第一、因為採用液力變 矩器配合動力換擋變速方式，因此傳動效率低，能耗偏高。並且容易產生高溫，導致變速箱 不能工作，低溫下需要預熱，影響工作效率。成本高。第二、由於傳動設計不盡合理，導致一 檔動力欠缺而高檔前進速度不夠。第三、一般採用手動拉杆操縱換擋，安裝、操作不便。第 四、剎車普遍採用氣頂油剎車助力器，存在成本、能耗過高的缺點。第五、對於一噸以下的小 型裝載機，由於傳動效率更低，相對能耗更高，採用現有技術無法實現液壓動力換擋。發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種工程機配用動力換檔變速箱， 第一、通過電磁換向閥控制換擋，安裝操作更便捷，並消除換擋衝擊，達到平穩快速換擋的 目的。第二、實現兩套速度輸出，且低一檔速度更低，動力更足，高三檔速度更高，從而更好 地適應工程機的各種工況，並且更加節能。第三、通過油頂油方式剎車，以降低能耗。第四、 實現過載保護。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案如下一種工程機配用動力換檔變速箱，包括箱體，相互平行設置的I軸、II軸、III軸、 IV軸、V軸、VI軸和VII軸分別通過軸承安裝在箱體內，其中I軸為輸入軸，VII軸為輸出 軸，其特徵在於I軸與II軸傳動連接；II軸上還安裝有Z5齒輪；III軸、IV軸、V軸和VI軸上分別安裝有III軸離合器、IV軸離合器、V軸離合器 和VI軸離合器，III軸離合器上裝有Z7齒輪，IV軸離合器上裝有Z6齒輪，V軸離合器上裝 有Z8齒輪，VI軸離合器上裝有Z9齒輪；III軸上還固定安裝有ZlO齒輪，IV軸上還固定安 裝有Z12齒輪，V軸上還固定安裝有Z13和Z14齒輪，VI軸上還固定安裝有Z16齒輪和Z15 齒輪；Z5齒輪分別與Z6齒輪、Z8齒輪相嚙合，Z6齒輪與Z7齒輪相嚙合，Z8齒輪與Z9齒輪 相嚙合，Z12齒輪與Z13齒輪相嚙合，Z14齒輪與Z15齒輪相嚙合；VII軸上安裝有Zll齒輪，Zll齒輪與ZlO齒輪相嚙合；VII軸上還安裝有Z17齒 輪和用於控制Z17齒輪軸向位置的液壓缸；在箱體上還安裝有與I軸相聯的低壓齒輪泵，低壓齒輪泵連接有溢流閥，溢流閥 的溢流口通過油管分別與所述的六個離合器連接；溢流閥通過節流閥外聯有儲能器；溢流閥還通過節流閥外聯有二位三通液控換向閥，二位三通液控換向閥分別連接 有三位四通電磁換向第一閥和三位四通電磁換向第二閥，所述的三位四通電磁換向第一閥 和三位四通電磁換向第二閥分別與III軸離合器、IV軸離合器、V軸離合器和VI軸離合器 的油缸連接。所述的I軸1與II軸2傳動連接是指1軸1上安裝有左離合器和右離合器，左 離合器上裝有Zl齒輪，右離合器上裝有齒輪；II軸上還安裝有Z2齒輪、TA齒輪，其中，Z2齒輪與Zl齒輪相嚙合，TA齒輪與Ti 齒輪相嚙合。溢流閥分別連接有第一節流閥和第二節流閥，其中，第一節流閥分別連接有第一儲能器和二位四通電磁換向閥，二位四通電磁換向閥分別與所述的左離合器和右離合器相 聯；第二節流閥的輸出端連接有兩根油管，其一依次連接有第二儲能器、互相併聯的二位二 通電磁換向第二閥和單向閥、第三儲能器，其二與二位三通液控換向閥連接。在第二節流閥與第二儲能器之間設置有二位二通電磁換向第一閥，二位二通電磁 換向第一閥的出油管與箱體的內腔連接。溢流閥的輸出端還連接有剎車控制閥，剎車控制閥連接有用於與剎車器相連的油 頂油助力器；其中剎車控制閥由二位三通腳踩換向閥和閥芯上的第三節流閥、第四節流閥 組成；油頂油助力器連接有剎車油杯。在箱體上還可以安裝有與II軸相聯的一個或者兩個齒輪泵。本發明的積極效果在於第一、變速箱採用了 6個液壓離合器。實現了 6個前進檔，2個後退檔。使裝載機 能適應各種情況下的工作。各檔速度設置達到了理想狀態，工作效率比較高。變速箱是機械 傳動，傳動效率比較高。高速行走時傳動效率在90%以上，低速鏟土時傳動效率達到95% 以上。與現有裝載機配同等功率發動機時，鏟掘力大一倍。現有裝載機配用發動機功率是 根據所需鏟掘力大小來配置。而本發明的裝載機是根據行走所需功率來配置。一般比現有 裝載機所配發動機功率小30% -40%。而鏟掘力還大10% -15%，節油30% -40%。第二、設置有作為剎車卸荷閥的二位三通液控換向閥，剎車時四個離合器全部分離。第三、一軸上兩個離合器由兩位四通電磁換向閥控制。工作狀態下一個結合一個分離，實現了兩套速度的輸出。並且換檔控制靈活、快捷、輕便。第四、通過兩個活塞式儲能器實現了緩衝，解決了換擋衝擊問題。當一檔、二檔、倒 檔離合器一個結合時，儲能器放油，快速將離合器油缸充滿。離合器結合而壓力較小，傳遞 扭矩也較小。隨著節流口給儲能器充油，離合器壓力增大，傳遞扭矩增加，充油時間通過節 流口面積變化可調，一般控制在1秒左右。三檔變速較高，需要緩衝時間較長。在換三檔時 DTl和DT6同時接通。兩個儲能器同時給三檔離合器油缸、輸出軸與齒輪Z17相聯的油缸 充油，這時節流口給兩個儲能器充油，時間也增加一倍。所以三檔的緩衝時間是2秒左右， 起到了平穩增速的作用。高低檔液壓離合器的緩衝是用同樣的原理。只不過減少了緩衝時 間，一般在0. 6秒左右。因此，在不感到衝擊的情況下，縮短緩衝時間，提高了工作效率。第五、本發明檔位和傳動比設計更合理，適合各種工況。高速檔有較高的速度，低 速檔在鏟料時有較大的鏟力，能低溫啟動，高溫條件下不用散熱器。比同型號裝載機所配發 動機功率小35 %，而又有較大鏟力。工作效率高30 %，節油30 % -40 %，傳遞效率大92 %， 安裝操縱方便，安裝和維修成本大大降低。第六、本動力換擋變速箱可與ZL05、ZL06、ZL08、ZL10、ZL12、ZL16、ZL20、ZL30、 ZL40、ZL50、ZL60、ZL80、ZL100、ZL120等裝載機配套。同時可代替與液力變矩器配套的所 有設備的變速箱。第七、剎車採用油頂油方式，利用了變速箱上的壓力源，既降低了成本，又節約了動力。第八、通過在第二節流閥與第二儲能器之間設置二位二通電磁換向閥DT7，實現了過載保護。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是本發明七軸分布示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。如圖1、2所示，本發明包括箱體8，相互平行設置的I軸1、11軸2、III軸3、IV軸 4、V軸5、VI軸6和VII軸7分別通過軸承安裝在箱體8內，其中I軸1為輸入軸，用於連接發動機。VII軸7為輸出軸，用於連接工程機的橋，在VII軸7上裝有手拉剎車器10。I軸1與II軸2傳動連接。所述的傳動連接是指1軸1上安裝有左離合器32和右離合器31，左離合器32上裝有Zl齒輪，右離合器31上裝有D齒輪；II軸2上還安裝有 Z2齒輪、TA齒輪，其中，Z2齒輪與Zl齒輪相嚙合，TA齒輪與齒輪相嚙合。II軸2上還安裝有Z5齒輪。III軸3、IV軸4、V軸5和VI軸6上分別安裝有III軸離合器14、IV軸離合器 13,V軸離合器12和VI軸離合器11，III軸離合器14上裝有Z7齒輪，IV軸離合器13上裝有Z6齒輪，V軸離合器12上裝有Z8齒輪，VI軸離合器11上裝有Z9齒輪；III軸3上還固定安裝有ZlO齒輪，IV軸4上還固定安裝有Z12齒輪，V軸6上還固定安裝有Z13和Z14齒輪，VI軸6上還固定安裝有Z16齒輪和Z15齒輪；Z5齒輪分別與Z6齒輪、Z8齒輪相嚙合， Z6齒輪與Z7齒輪相嚙合，Z8齒輪與 齒輪相嚙合，Z12齒輪與Z13齒輪相嚙合，Z14齒輪與Z15齒輪相嚙合。VII軸7上安裝有Zll齒輪，Zll齒輪與ZlO齒輪相嚙合；VII軸7上還安裝有Z17 齒輪和用於控制Z17齒輪軸向位置的液壓缸9。在箱體8上還安裝有與I軸相聯的低壓齒輪泵30，低壓齒輪泵30連接有溢流閥四，溢流閥四的溢流口通過油管分別與所述的六個離合器連接，給六個離合器潤滑和散熱。溢流閥四分別連接有第一節流閥沈和第二節流閥20，其中，第一節流閥沈分別連接有第一儲能器M和二位四通電磁換向閥25，二位四通電磁換向閥25分別與所述的左離合器32和右離合器31相聯。第二節流閥20的輸出端連接有兩根油管，其一依次連接有第二儲能器23、互相併聯的二位二通電磁換向第二閥22和單向閥21、第三儲能器18，其二與二位三通液控換向閥17連接，二位三通液控換向閥17分別連接有三位四通電磁換向第一閥15和三位四通電磁換向第二閥16，所述的三位四通電磁換向第一閥15和三位四通電磁換向第二閥16分別與III軸離合器14、IV軸離合器13、V軸離合器12和VI軸離合器 11的油缸連接。所述的儲能器可以採用活塞式儲能器，也可以採用氣囊式儲能器，本發明優選前者。為了實現工程機的過載保護，在第二節流閥20與第二儲能器23之間設置有二位二通電磁換向第一閥19，二位二通電磁換向第一閥19的出油管與箱體8的內腔連接。本發明的剎車裝置由剎車控制閥33、油頂油助力器27、剎車油杯觀組成。剎車控制閥33連接在溢流閥四的輸出端，剎車控制閥33連接有用於與剎車器相連的油頂油助力器27 ；其中剎車控制閥33由二位三通腳踩換向閥和閥芯上的第三節流閥33-1、第四節流閥 33-2組成；油頂油助力器27連接有剎車油杯洲。當閥芯在最高位時，壓力源斷開，油頂助力器沈接油箱，閥芯下移過程中，開始第三節流閥33-1節流口通流面積較小，第四節流閥33-2節流口通流面積較大，這時剎車控制閥33出口油壓較小，隨著閥芯的下移第三節流閥33-1的節流口的通流面積增加，第四節流閥33-2的節流口面積減小，從而使著剎車控制閥33的出口壓力增大，剎車控制閥33的 閥芯到最低端時第四節流閥33-2節流口關閉，剎車控制閥33出口壓力最大(泵的輸出壓 力)，最終作到快慢剎車控制。在箱體上還安裝有與II軸2相聯的一個或者兩個齒輪泵。一個是為裝載機工作 用，另一個是為控制裝載機方向用。下面以ZL20裝載機配用變速箱為例進一步說明本發明。發動機型號490，額定轉 速2300轉/分。所配橋的轉速比為1 25. 66，輪胎直徑為1100mm。由發動機通過傳動軸到變速箱I軸，I軸裝有兩個離合器。由二位四通電磁換向 閥控制，當DT5不通電時，左邊離合器結合為抵檔。當DT5通電時，右邊離合器結合為高檔。 左邊離合器通過齒輪Zl (33)，Z2 (56)到二軸。右邊離合器通過齒輪Z3 (44) Z4 (45)到二軸。 一軸裝載機有低壓齒輪泵，為變速箱控制潤滑壓力源。二軸可裝兩個齒輪泵。一個是為裝 載機工作用，另一個是為控制裝載機方向用。III軸、IV軸、V軸、VI軸上分別裝一個離合器，離合器上的齒輪分別是Z7 (53) Z6 (47) Z8 (56) Z9 (44)，二軸上齒輪 Z5 (30)與 Z6、Z7、Z8、Z9 相嚙合。DT4通電時，VI軸離合器結合通過Z16和Z17嚙合到輸出軸VII。DT3通電時，V軸離合器結合通過Z14和Z15、Z16和Z17嚙合到輸出軸VII。DT2通電時，IV軸離合器結合通過Z12和Z13、Z14和Z15、Z16和Z17嚙合到輸出 軸 VII。DTl通電時，III軸離合器結合通過ZlO和Zll嚙合到輸出軸VII。輸出軸VII通過傳動軸傳遞到輪變差速橋再到輪子。在一軸上左邊離合器結合為抵檔。V軸離合器結合為低檔1，速比是Z2/Z1XZ8/ Z5XZ15/Z14XZ17/Z16 = 56/33X56/30X67/33X54/30 = 11. 576，前進檔 1 速度是 1.674千米/小時，VI軸離合器結合為前進低檔2速比是Z2/Z1XZ9/Z5XZ17/Z16 = 56/33X44/30X54/30 = 6. 977前進低檔2速度是4. 326千米/小時。III軸離合器結合為前進低檔3，速比是Z2/Z1XZ7/Z5XZ11/Z10 = 56/33X56/30X30/68 = 1. 323，前進低檔3速度是14. 65千米/小時。IV軸離合器結合為後退低檔，速比是Z2/Z1XZ6/Z5XZ13/Z12XZ15/Z14XZ17/ Z16 = 56/33 X 47/30 X 36/72 X 67/33 X 54/30 = 4. 858，後退低檔速度是 3. 99 千米 / 小時。在一軸上右邊離合器結合為高檔。V軸離合器結合為前進高檔1速比是Z4/Z3XZ8/Z5XZ15/Z14XZ17/Z16 = 45/44X56/30X67/33X54/30 = 6. 977，前進高檔 1 速度是 2. 778 千米 / 小時。VI軸離合器結合為前進高檔2，速比是Z4/Z3XZ9/Z5XZ17/Z16 = 45/44X44/30X54/30 = 2. 7，前進高檔2速度是7. 178千米/小時。III軸離合器結合為前進高檔3，速比是Z4/Z3XZ7/Z5XZ11/Z10 = 45/44X53/30X30/68 = 0. 797，前進高檔3速度是24. 318千米/小時。IV軸離合器結合為後退高檔，速比是Z4/Z3XZ6/Z5XZ13/Z12XZ15/Z14XZ17/ Z16 = 45/44X47/30X67/33X54/30 = 2. 928，後退高檔速度是 6. 619 千米 / 小時。一軸左邊離合器結合時為低檔。
前進1檔1. 674千米/小時；前進2檔4. 326千米/小時；前進3檔14. 65千米/ 小時；後退檔3. 99千米/小時。一軸右邊離合器結合時為高檔。
前進1檔2. 778千米/小時；前進2檔7. 178千米/小時；前進3檔24. 318千米 /小時；後退檔6. 619千米/小時。高低檔結合形成6個前進檔2個後退檔。前進低1 (1)檔1. 674千米/小時；高1 (2)檔2. 778千米/小時；低2 (3)檔4. 326 千米/小時；高2 (4)檔7. 178千米/小時；低3 (5)檔14. 65千米/小時；高3 (6)檔24. 318 千米/小時。後退低(1)檔3. 99千米/小時；高(2)檔6. 619千米/小時。
權利要求
1.一種工程機配用動力換檔變速箱，包括箱體(8)，相互平行設置的I軸(1)、II軸 (2)、III軸(3)、IV軸⑷、V軸(5)、VI軸(6)和VII軸(7)分別通過軸承安裝在箱體⑶ 內，其中I軸(1)為輸入軸，VII軸(7)為輸出軸，其特徵在於I軸⑴與II軸⑵傳動連接；II軸⑵上還安裝有Z5齒輪；III軸(3)、IV軸⑷、V軸(5)和VI軸(6)上分別安裝有III軸離合器(14)、IV軸離 合器(13)、V軸離合器(12)和VI軸離合器(11)，III軸離合器(14)上裝有Z7齒輪，IV軸 離合器(13)上裝有Z6齒輪，V軸離合器(12)上裝有Z8齒輪，VI軸離合器(11)上裝有Z9 齒輪；III軸(3)上還固定安裝有ZlO齒輪，IV軸(4)上還固定安裝有Z12齒輪，V軸(5) 上還固定安裝有Z13和Z14齒輪，VI軸(6)上還固定安裝有Z16齒輪和Z15齒輪；Z5齒輪 分別與Z6齒輪、Z8齒輪相嚙合，Z6齒輪與Z7齒輪相嚙合，Z8齒輪與Z9齒輪相嚙合，Z12 齒輪與Z13齒輪相嚙合，Z14齒輪與Z15齒輪相嚙合；VII軸(7)上安裝有Zll齒輪，Zll齒輪與ZlO齒輪相嚙合；VII軸(7)上還安裝有Z17 齒輪和用於控制Z17齒輪軸向位置的液壓缸(9)；在箱體(8)上還安裝有與I軸相聯的低壓齒輪泵(30)，低壓齒輪泵(30)連接有溢流閥 (四)，溢流閥09)的溢流口通過油管分別與所述的六個離合器連接；溢流閥09)通過節流 閥外聯有儲能器；溢流閥09)還通過節流閥外聯有二位三通液控換向閥(17)，二位三通液控換向閥 (17)分別連接有三位四通電磁換向第一閥(1 和三位四通電磁換向第二閥(16)，所述 的三位四通電磁換向第一閥(15)和三位四通電磁換向第二閥(16)分別與III軸離合器 (14)、IV軸離合器(13)、V軸離合器(12)和VI軸離合器(11)的油缸連接。
2.如權利要求1所述的工程機配用動力換檔變速箱，其特徵在於所述的I軸(1)與II 軸( 傳動連接是指I軸(1)上安裝有左離合器(32)和右離合器31)，左離合器(32)上裝有Zl齒輪，右離 合器(31)上裝有D齒輪；II軸⑵上還安裝有Z2齒輪、TA齒輪，其中，Z2齒輪與Zl齒輪相嚙合，TA齒輪與Ti 齒輪相嚙合。
3.如權利要求2所述的工程機配用動力換檔變速箱，其特徵在於溢流閥09)分別連接有第一節流閥06)和第二節流閥(20)，其中，第一節流閥06) 分別連接有第一儲能器04)和二位四通電磁換向閥(25)，二位四通電磁換向閥0 分別 與所述的左離合器(3 和右離合器(31)相聯；第二節流閥OO)的輸出端連接有兩根油 管，其一依次連接有第二儲能器(23)、互相併聯的二位二通電磁換向第二閥0 和單向閥 (21)、第三儲能器18)，其二與二位三通液控換向閥(17)連接。
4.如權利要求3所述的工程機配用動力換檔變速箱，其特徵在於在第二節流閥OO) 與第二儲能器之間設置有二位二通電磁換向第一閥(19)，二位二通電磁換向第一閥 (19)的出油管與箱體(8)的內腔連接。
5.如權利要求1或2或3或4所述的工程機配用動力換檔變速箱，其特徵在於溢流 閥09)的輸出端還連接有剎車控制閥(33)，剎車控制閥(33)連接有用於與剎車器相連的 油頂油助力器(XT)；其中剎車控制閥(33)由二位三通腳踩換向閥和閥芯上的第三節流閥 (33-1)、第四節流閥(33-2)組成；油頂油助力器(27)連接有剎車油杯(28) 0
6.如權利要求1或2或3或4所述的工程機配用動力換檔變速箱，其特徵在於在箱 體(8)上還安裝有與II軸( 相聯的一個或者兩個齒輪泵。
7.如權利要求5所述的工程機配用動力換檔變速箱，其特徵在於在箱體(8)上還安 裝有與II軸( 相聯的一個或者兩個齒輪泵。
全文摘要
本發明是一種工程機配用動力換檔變速箱，在箱體(8)上安裝有與主動軸相聯的低壓齒輪泵(30)，低壓齒輪泵(30)連接有溢流閥(29)，溢流閥(29)的溢流口通過油管分別與六個離合器連接；溢流閥(29)通過節流閥外聯有儲能器。溢流閥(29)還連接有用於控制離合器的電磁閥。各檔速度設置達到了理想狀態，工作效率比較高。高速行走時傳動效率在90％以上，低速鏟土時傳動效率達到95％以上。與現有裝載機配同等功率發動機時，鏟掘力大一倍。一般比現有裝載機所配發動機功率小30％-40％。而鏟掘力還大10％-15％，節油30％-40％。
文檔編號F16H61/40GK102146987SQ20111002327
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者王雲高 申請人:王雲高