輪式挖掘機自動擋變速箱的原理及電液控制自動換擋系統介紹

呂志忠

（福建晉工機械有限公司，福建泉州362261）

0 引言

目前市場上輪式挖掘機按傳動方式的不同，分為機械行走和液壓行走兩種形式。機械行走輪式挖掘機大多配套手動換擋變速箱，換擋操作較為繁瑣；液壓行走輪式挖掘機則以配套高低速兩擋變速箱為主，但高低速切換仍為手動，且需要停車換擋，影響行駛、作業效率。

為更好地解決以上問題，福建晉工機械有限公司（以下簡稱“我司”）自主研發了一款應用在液壓行走輪式挖掘機上的電液控制自動擋變速箱，行走操作上更加方便可靠，整機行走性能優越。本文主要介紹該變速箱的原理及其電液控制自動換擋系統。

1 變速箱自動換擋原理

變速箱總成原理如圖1所示。變速箱的輸入軸由液壓行走馬達驅動，輸出軸連接到驅動橋；輸入軸上安裝有中間盤，中間盤的兩側滑動套分別設有低速擋輸入齒輪和高速擋輸入齒輪，輸出軸上固定安裝有分別與低速擋輸入齒輪和高速擋輸入齒輪相嚙合傳動的低速擋輸出齒輪和高速擋輸出齒輪；低速擋輸入齒輪、高速擋輸入齒輪與中間盤的相對面上均設有用于傳動扭矩的摩擦片。低速擋輸入齒輪與低速擋控制油缸之間、高速擋輸入齒輪與高速擋控制油缸之間，均通過推盤及圓錐滾子軸承配合實現傳動連接；推盤安裝在低速擋控制油缸或高速擋控制油缸上，圓錐滾子軸承過盈配合安裝在低速擋輸入齒輪或高速擋輸入齒輪上，推盤與軸承間采用過盈配合連接。

圖1 變速箱總成原理圖

2 電液控制自動換擋系統的組成及原理

整個電液控制自動換擋系統的組成及原理如圖2所示。前進/后退液壓先導換擋開關從“1”位或“2”位供油，先導液壓油分別推動液壓分配閥閥芯右移或左移，行走液壓油進入液壓行走馬達，驅動液壓行走馬達正轉或反轉，帶動變速箱輸入軸正轉或反轉；同時先導液壓油通過梭閥進入自動換擋控制塊，再進入高/低速擋控制油缸，油缸推動推盤，讓高速擋輸入齒輪與高速擋輸出齒輪嚙合或低速擋輸入齒輪與低速擋輸出齒輪嚙合，帶動變速箱輸出軸正轉或反轉，實現挖掘機前進或后退。

圖2 電液控制自動換擋系統簡圖

液壓行走馬達油路上安裝有檢測行走驅動壓力的行走馬達壓力傳感器，低速擋控制油缸和高速擋控制油缸的油路上也分別安裝有用于檢測壓力的低速擋信號壓力傳感器和高速擋信號壓力傳感器。行走馬達壓力傳感器、低速擋信號壓力傳感器及高速擋信號壓力傳感器的信號輸出端均電連接至電子監控器的輸入端，電子監控器的輸出端與自動換擋控制塊的控制輸入端相電連接，如圖3所示。

行走操作時，首先掛擋（前進或后退），先導液壓油通過三通梭閥、自動換擋控制塊，先進入低速擋控制油缸，低速擋起步，低速擋信號壓力傳感器檢測到壓力，并在相應電子監控器上顯示一擋；在一擋行駛狀態下，如果電子監控器檢測到行走馬達壓力傳感器壓力低，則說明此時需要的行走驅動力小，可能處于平路或下坡路況，電子監控器控制自動換擋控制塊通電，切換到高速擋，高速擋信號壓力傳感器檢測到壓力，電子監控器顯示二擋；反之，如果此時行走馬達壓力傳感器壓力高，則說明此時需要的行走驅動力大，挖掘機維持在一擋行駛。

圖3 電液控制自動換擋系統控制圖23—電子監控器

同理，在二擋行駛狀態下，如果電子監控器檢測到行走馬達壓力傳感器壓力高，則說明此時需要的行走驅動力大，可能路況已經變為上坡，電子監控器則控制自動換擋控制塊回到常態位，切換到低速擋行走，低速擋信號壓力傳感器檢測到壓力，在儀表顯示一擋；反之，如果此時行走馬達壓力傳感器壓力低，則說明此時需要的行走驅動力小，挖掘機維持在二擋行駛。

3 結語

根據該變速箱及其電液控制自動換擋系統的原理，我司目前已生產出樣品，并試用在我司的7噸級輪式挖掘機上，一擋速比為4，二擋速比為1，配合晉工專用的驅動橋、液壓行走馬達及液壓系統等，行走性能優越，操作方便可靠，很好地解決了市場上輪式挖掘機的行走操作問題。同時，該款變速箱及自動換擋控制系統還申請了實用新型專利，專利號：201720883823.2。

［參考文獻］

[1]同濟大學.單斗液壓挖掘機[M].2版.北京：中國建筑工業出版社，1986.

[2]《中國筑養路機械設備手冊》編委會.中國筑養路機械設備手冊[M].北京：人民交通出版社，2011.