CAT140H型平地機動力換擋變速箱控制閥工作原理分析

摘要：CAT140H型平地機變速箱為平行軸常嚙合液壓換擋式變速箱，具有四個軸八個離合器，由電腦控制液壓電磁閥再控制離合器的結合實現換擋。分析總結該變速箱控制閥的結構特點和工作原理，為維修人員排除平地機行走部分故障提供參考。

關鍵詞：平地機;變速箱;電液控制閥

1" "控制閥各模塊功能

CAT140H型平地機變速箱控制閥包括微動閥、主安全閥、優先減壓閥、調節減壓閥、選擇器閥、加載閥、調節孔、衰減孔、電磁閥等。微動閥通過控制三個方向離合器的供油壓力，來切斷結合變速箱的動力輸出;主安全閥調節變速泵的輸出壓力，以保證控制閥供油壓力，并將其余的油用于變速箱潤滑系統;優先減壓閥調節供油壓力，優先供給先導油路，并向離合器油路供油;選擇器閥配合內部的油道設計，使3個方向離合器、3個速度離合器、2個速度范圍離合器中，分別只能有一個參與工作;選擇器滑閥動作，減壓閥開始起調節作用;調節減壓閥和加載閥配合，可以為每個離合器提供不同的工作壓力，同時使離合器壓力以特定的速度增加;調節孔安裝在調節減壓閥內，用于流量限制和時間延遲，使離合器壓力以特定速度增加;衰減孔在電磁閥斷電時起作用，使離合器壓力以特定速率下降，防止傳動系在換擋期間完全脫離放松。

2" "控制閥結構特點

2.1" "微動閥結構與工作原理

微動閥安裝在最外層的閥體上，當踩下離合器踏板時，方向離合器供應壓力降低。在大約 69kPa時，壓力開關動作發出變速箱 ECM 踏板的狀態。微動閥工作原理如圖1所示。

圖1c所示為踩下踏板時工作狀態。此時小彈簧25G處于壓縮狀態，大彈簧26處于自由狀態，活塞25F被卡簧25B限位，小彈簧右側的彈簧座被卡簧25A限位，彈簧25H將活塞桿25頂在最左側位置，將限位座25E向右頂在殼體上。同時活塞桿25上的油道，將限位座25E兩側導通。

停機狀態如圖1a所示。此時活塞桿25被推向最右側，桿內的泄油通道就處于關閉狀態，25H彈簧被壓縮，25F活塞被25B卡簧向右推動。同時25F活塞左側油腔與帶節流孔的泵壓導通，小彈簧也被壓縮。小彈簧右側的彈簧座推動活塞27向右，將泵壓油道與方向離合器油道導通。

當機器開始運轉時，泵壓力油一路經過優先減壓閥、微動閥節流孔到達活塞25F的左側，另一路從活塞27去給方向離合器供油。經過節流孔的油驅動活塞25F繼續向右移動，活塞25F右移過程中一邊壓縮彈簧，一邊繼續推動活塞27打開三個方向離合器供壓力油的通道，如圖1b所示。當活塞27左側的彈簧彈力與右側作用在反應室內的油壓力相等時，活塞27達到平衡狀態。

如果踩下離合器踏板，活塞桿25被拉到左側，活塞25F左側油腔的油被泄掉，活塞25F逐漸左移，活塞27也左移關閉泵壓口，使三個方向離合器油壓降低至（見圖1c）。

如果慢慢松掉離合器踏板，隨著小彈簧25G的伸長，活塞27打開后，離合器腔便會產生755kPa的壓力（主要來自小彈簧25G的作用）。一旦活塞桿25向右移動關閉了泄漏油道，泵壓力油就經過節流孔開始推動活塞25F右移（時間需要0.2s）。大小彈簧都被壓縮，離合器的壓力可以升高到2085kPa（見圖1b）。

活塞27相當于一個減壓閥芯，活塞桿相當于一個開關，通過活塞、兩級彈簧、節流孔的配合，能夠實現自動的壓力分階段增大減小的過程，有利于方向離合器的平穩結合和斷開。

2.2" "主安全閥結構與工作原理

圖2左上為主安全閥，泵壓力油經單向閥20進入活塞19內部空腔，在壓力油作用下，活塞20被推向左側，克服彈簧21彈力?；钊?0剛好打開進出油道時的泵壓力，即為主安全閥的調定壓力?；钊嫌袃蓚€節流孔，單向閥前端節流孔作用是讓活塞20快速打開泄油通道，限制最高壓力。細節流孔用于泄漏掉活塞19腔內的油，使活塞20可以向右移動。

2.3" "優先減壓閥結構與工作原理

圖2右上為優先減壓閥。如果泵壓低，優先減壓閥會優先保證先導壓力供應，只有當先導壓力高于設定壓力，才允許壓力油到離合器油道，從而使選擇器閥芯和調節減壓閥按序工作?；钊?4左側為彈簧，右側為反應室，反應室的壓力取自先導壓力出口，所以活塞會受先導壓力控制。若壓力低，活塞24右移關閉離合器油道出口。若壓力高，左移打開離合器油道出口。

2.4" "選擇器滑閥、加載閥、減壓閥結構與工作原理

電磁閥未通電時，各閥芯位置如下：選擇器閥芯位于最左側，衰減節流口左側經過選擇器閥芯與油箱相通;減壓閥芯被大小兩個彈簧頂在它受限的最左側，減壓閥芯將離合器壓力油切斷，離合器出口與T相通;加載活塞被選擇器閥芯的大彈簧頂在最右側與減壓閥芯接觸，加載活塞將T口關閉，加載活塞與減壓閥芯中間為衰減節流孔的右側入口。

電磁閥通電時，電磁閥閥芯向前端右側移動，打開前端和中間的油道。其前端為壓力油，中間是出油口，去選擇器閥芯，后面接泄漏口T。選擇器閥芯左側被壓力油推動向右移動，選擇器閥芯右側將衰減節流口的左側封閉。選擇器閥芯移動，向右壓縮彈簧，彈簧推動加載活塞向右移動，加載活塞推動減壓閥芯向右移動，供給離合器的壓力油與離合器油道導通，同時關閉和離合器油道與T油道，離合器內的壓力開始增加。

當減壓閥芯打開，壓力油經過減壓閥開始給離合器活塞供油時，加載活塞處于右側與減壓閥芯接觸的位置。離合器該腔壓力建立過程中，油液從減壓閥內的調節孔流到減壓閥芯左側，推動加載活塞左移，離合器壓力以特定速度逐漸增加。

若加載活塞右側壓力超過彈簧設定的彈力，壓力油會從負載活塞的前端T油道泄掉，所以加載活塞后面的彈簧長短和墊片厚度，決定了減壓閥芯左側的壓力。當離合器壓力增大時，小活塞腔內壓力增大，驅動小彈簧左側的活塞產生向左的力，推動減壓閥芯向左移，關閉壓力油與離合器油道的油口，使離合器壓力降低。

如果給電磁閥斷電，選擇閥芯左側失去壓力先左移，打開衰減節流孔左側的回油道，加載活塞和減壓閥中間的油壓被泄掉，這兩個活塞都被兩側的彈簧推動，向中間移動。

增加加載活塞后面的墊片厚度，會使離合器壓力升高。因減壓閥芯左側壓力升高，所以需要更高的離合器壓力，才能使減壓閥芯左移關閉。順時針旋轉螺釘，會使離合器壓力降低（一圈132kPa）。因為增加了小彈簧的壓力，離合器壓力不需那么高，便可將減壓閥芯左移關閉。

螺釘調整的是離合器的初始壓力，墊片調整的是最終的工作壓力。初始壓力低，最終壓力高。初始壓力低是因為減壓閥打開的初期，減壓閥左側的油壓壓力還沒有建立起來，離合器壓力來自加載活塞左側的彈簧壓力。

2.5" "選擇器滑閥油道邏輯關系

圖3所示為選擇器滑閥與油道的關系。編號為a、b、c的油道分別為A、B、C電磁閥的供油口油路。設計選擇器滑閥與油道，目的是避免同類型離合器同時工作。每個電磁閥的供油壓力油道，都要經過另外兩個選擇器滑閥，只要其中一個選擇器工作、位置移動，另外兩個選擇器滑閥就無法工作。選擇器閥芯工作與否不會影響豎向油道的通斷，只會影響橫向相鄰油道的通斷。分析油道時，宜從電磁閥供油口逆著壓力油的流向，找到先導壓力供油口。三個方向離合器的油道布局與三個速度離合器是一樣的，區別在于兩個速度范圍離合器的先導壓力取自速度離合器一側。