國產裝載機變速器現(xiàn)狀

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最近上網找到的一篇關于裝載機變速器的文章,，希望和做這方面工作的朋友共同研究學習,，共同提高。

國產裝載機變速器現(xiàn)狀及研發(fā)預測

    國產裝載機主要采用以下3種變速器,。占主導地位的變速器是：雙渦輪4元件變矩器+2進1退行星式變速器(為了說明方便，稱為變速器A)。高檔裝載機中主要是采用德國ZF公司(進口或柳州合資生產)的變速器：單渦輪3元件變矩器+4進3退定軸式變速器(為了說明方便,，稱為變速器B)。部分裝載機廠家或部分產品采用的國產變速器：單渦輪3元件變矩器+4進4退,，4進2退或3進3退定軸式變速器(為了說明方便,，稱為變速器C)。
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    變速器A因有超越離合器自動對變矩器的I渦輪和Ⅱ渦輪進行動力整合輸出,，使變矩器能實現(xiàn)重載和輕載兩種工況的自動轉換,，實際上此種變速器具有4進2退的擋位，因此采用雙渦輪4元件變矩器可減少變速器的擋位數,，簡化變速器的結構,，尤其是可簡化變速操縱機構,，只用1根變速手柄即可實現(xiàn)所有換擋和換向操作。圖1為此種變速器的傳動簡圖,。雙渦輪4元件變矩器變矩比大(失速變矩比K0可達4以上),，高效區(qū)寬(有雙高效區(qū))。圖2為雙渦輪4元件變矩器變矩比K和效率刀曲線,。變速器A因有超越離合器自動對變矩器的I渦輪和Ⅱ渦輪進行動力整合輸出,，使變矩器能實現(xiàn)重載和輕載兩種工況的自動轉換，實際上此種變速器具有4進2退的擋位,，因此采用雙渦輪4元件變矩器可減少變速器的擋位數,，簡化變速器的結構，尤其是可簡化變速操縱機構,，只用1根變速手柄即可實現(xiàn)所有換擋和換向操作,。圖1為此種變速器的傳動簡圖。雙渦輪4元件變矩器變矩比大(失速變矩比K0可達4以上),，高效區(qū)寬(有雙高效區(qū)),。圖2為雙渦輪4元件變矩器變矩比K和效率刀曲線。
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    變速器A因有超越離合器自動對變矩器的I渦輪和Ⅱ渦輪進行動力整合輸出,，使變矩器能實現(xiàn)重載和輕載兩種工況的自動轉換,，實際上此種變速器具有4進2退的擋位，因此采用雙渦輪4元件變矩器可減少變速器的擋位數,，簡化變速器的結構,，尤其是可簡化變速操縱機構，只用1根變速手柄即可實現(xiàn)所有換擋和換向操作,。圖1為此種變速器的傳動簡圖,。雙渦輪4元件變矩器變矩比大(失速變矩比K0可達4以上)，高效區(qū)寬(有雙高效區(qū)),。圖2為雙渦輪4元件變矩器變矩比K和效率刀曲線,。

6 b5 A/ L) t' u. E" [    經過多年的發(fā)展，雙渦輪4元件變矩器的設計和工藝都已被各生產廠家所熟練掌握,，基本上沒有大的故障點存在,，但小故障較多。2進1退行星式變速器結構簡單,，維修易學,，裝載機維修人員經過短期培訓就能上崗，不需要專門工裝即可就地維修,，并且配件充足,，能盡快地修復機器而不耽誤工程進度。此變速器采用機械--液壓變速方式，通過機械方式直接操縱變速操縱閥進行變速操作,。由于超越離合器的作用使重載和輕載工況自動轉換,，使此變速器的變速操作只需Ⅱ擋、I擋,、空擋,、倒擋四個位置，因此只要1根變速操縱桿就能實現(xiàn)變速器的換擋和換向操作,。但國內生產的2進1退行星式變速器有點粗制濫造,，有的齒輪熱處理后不再執(zhí)行齒面強化和磨齒等工藝程序，加工設備相對較落后,、陳舊,，材質相對較差,，工裝,、刀具水平不高，熱處理工藝落后,，物流過程控制差造成零件磕碰,、臟污、野蠻裝配等,，這些現(xiàn)象的存在造成此變速器故障點較多,、發(fā)生故障的頻率較高，嚴重損害了國產裝載機的聲譽,。2進1退行星式變速器主要產生的故障有：超越離合器損壞(造成變矩器不能輸出重載工況),、太陽輪或行星輪崩齒、倒擋行星軸竄動切斷止動墊圈,、一擋行星軸竄動切斷止動盤或螺栓,、軸承損壞、一倒擋摩擦片磨損或被剃齒,、密封圈漏油或損壞,、變速泵損壞、變速操縱閥卡閥或損壞,、濾油器堵塞或損壞,、油管破損、彈簧失效或斷裂等等,。

' F$ B! Y/ ~0 d圖1 變速器A傳動簡圖

圖2 雙渦輪四元件變矩器變矩比K,、效率η曲線

    變速器B是一種比較可靠的變速器，圖3為ZF4WG200變速器的傳動簡圖,。此變矩器的特點是采用沖焊型一體機芯,，結構緊湊，但導輪座上沒有擋圈對導向輪進行卡位，因此翻轉變速器時有可能使變矩器機芯掉落出來,。相對雙渦輪變矩器,，單渦輪變矩器變矩比要小些(失速變矩器比K0一般小于4，如ZFWG200的K0值為2.55),，高效區(qū)要窄些(只有單高效區(qū)),。

    圖4為ZF4WG200變速器的變矩比K和效率η曲線。此變速器的特點是除了輸入和輸出軸,，其它中間軸都是固定不轉的,；變速泵采用效率較高的內嚙合齒輪泵，并且安裝在殼體內,；材質特殊訂制,，采用壓淬等熱處理新工藝，齒輪采用磨齒和齒面強化處理等,，關鍵零件均為進口,，加工設備、工裝,、刀具等比較先進(如殼體采用進口加工中心進行加工),，生產環(huán)境整潔，裝配采取先進的工藝,、工裝,。換擋控制采取電子--液壓動力換擋，只需1根電子換擋手柄就能實現(xiàn)換向和換擋操作,，并且在換擋手柄端設置有能實現(xiàn)從2擋到1擋的強制換擋KD鍵,。圖5為其電子換擋手柄，推動手柄能進行換向操作(并且能空擋鎖止以策安全),，轉動手柄可完成換擋操作,。由于變速手柄與變速操縱閥之間是電線連接，因此安裝布置非常方便,，并且可方便采用可調方向機,，使駕駛操縱個性化。由于采用電腦控制換擋裝置,，因此除了實現(xiàn)4進3退之外,，能很容易實現(xiàn)6進3退，擴展了變速器的使用范圍,。變速操縱閥設有平穩(wěn)結合閥,，使變速器的變速過程平穩(wěn)、少沖擊,。但是,，影響到此變速器推廣普及的最大障礙是：1)售價高,。因結構緊湊，要求好的材質和熱處理工藝,；因精度要求高,，需要先進的設備和制造工藝，制約產量的提升,。2)配件市場投放量難以與變速器A相比,，且價格高，有相當數量的配件需進口,。3)維修需專門工具和場地,，不能和變速器A一樣就地維修，這就會增加維修成本和可能影響工程進度,。4)維修保養(yǎng)要比變速器A嚴格得多,。
0 C3 L. C5 t  s$ `. f& o變速器C是一種少數廠家和少數產品使用的變速器。國內在單渦輪3元件變矩器上的研究,、投入和產出上相對雙渦輪4元件變矩器要少得多,。對于單渦輪3元件變矩器，國內做得較好的是陜西航天動力高科技股份公司生產的用于ZP 4WG200變速器的單渦輪3元件變矩器機芯,，它是經過德國ZF公司認證后專門給柳州ZP公司配套的,。由于國內在材質、制造設備及工藝,、熱處理技術及工藝、裝配技術及工藝,、物流管理,、生產環(huán)境、人員素質等各個方面與國外有較大的差距,，因此與變速器B(從技術和質量上)相比還有較大差距,。從裝配和拆卸上沒有變速器A方便，尤其是配件充裕度沒法與變速器A相比,。但與變速器A相比,，變速器C故障點較少，最典型的故障是漏油造成離合器油壓過低,，使摩擦片過度磨損,，甚至燒結離合器。如配油蓋有斑疤或疏松等鑄造缺陷造成油封環(huán)損壞或者活塞上的油封環(huán)損壞都能造成離合器油壓過低,。長期低油壓工作會對動力換擋變速器造成較大的危害,，應盡量避免。
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    圖6為山工50型變速器,，它由單渦輪3元件變矩器和4進4退定軸式變速器組成,。該變速器是4自由度變速器,，每個擋位需結合3個離合器，因此需3根變速操縱桿：1根換向操縱桿(對F和R離合器),，1根換擋操縱桿(對F1,，3和F2，4離合器),，還有1根高低擋操縱桿(對滑套HL),。因此變速操縱非常麻煩，這是此變速器的最大缺陷,。

    圖7為淄博凱特生產的PZl33變速器,，它由單渦輪3元件變矩器和3進3退定軸式變速器組成，該變速器是3自由度變速器,，每個擋位需結合3個離合器,，因此需2根變速操縱桿：1根換向操縱桿(對F和R離合器)，1根換擋操縱桿(對L1,、L2和L3離合器),。此變速器可配置于15型、18型和30型裝載機上,，典型的故障有波形彈簧斷裂(如采用螺旋彈簧作為活塞的回位彈簧則能較好地解決這個問題),。
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    變速器C一般采用3自由度變速器(很少采用3個以上自由度)，每個擋位需結合2個離合器,，采用機械--液壓動力變速方式時,，需要2根變速操縱桿：1根進行換向操縱，1根進行換擋操縱,。為了簡化結構,，一般采用軟軸操縱，但軟軸空行程較大,，難以精確控制行程,，因此操縱手柄難以用卡槽限位，使換擋操作沒有空間鉸接變速機構(如變速器A)那么清晰準確,，甚至有可能造成誤掛擋位,。因變速操縱桿系太多，不僅增加空間布置的難度,，也增加了司機操縱的難度,，增加司機勞動強度，因此采用電子--液壓變速方式是最好的選擇,。2國產裝載機對變速器的要求2.1高可靠性
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    由于國產變速器故障率較高,，因此市場對此意見最大。減少變速器故障點,，提高變速器的可靠性是最重要和最迫切的任務,。
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2.2價格應該有優(yōu)勢
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    中國制造的產品,，不管在國內市場，還是在國際市場,，價格都是競爭的法寶,。況且，私人購機的比例越來越高,，因此沒有價格優(yōu)勢的產品在今天競爭異常激烈和微利的裝載機行業(yè)是沒有前途的,。因此，變速器A會在較長時期內繼續(xù)擔當主要角色,，但需各廠家努力提高產品的質量,，降低產品的故障率。

2.3操縱應簡單,、快捷

    盡量采用1根變速操縱桿,，最多不超過2根變速操縱桿，以便于空間布置和減輕司機勞動強度,，提高勞動效率,。

2.4維修方便，配件充足

    維修應該是方便的,，經過培訓后,，廣大維修人員應該能很快掌握維修技術。能就地或在附近維修點維修,，不需要或盡量減少專門的維修工具,，并且配件應該是充足的�,？傊�,，變速器發(fā)生故障后應能盡快修復，避免影響工程進度,。
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0 o0 ]' B9 a( @- i3國產裝載機變速器發(fā)展預測
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2 Y! \- ~: Y) D/ ~7 _0 {    變速器A用了這么多年，可靠性一直是難以解  決的大難題,，解決變速器可靠性是變速器研發(fā)的首要目標,，電子化變速操縱(電子--液壓動力換擋和自動換擋)也一直是國際變速器發(fā)展的方向。所以研發(fā)符合中國國情的變速器應該是我們優(yōu)先考慮的,。
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2 p; |* K' M% {- M* K    3.1采用類似于變速器C的結構

    變速器A的行星變速器中行星輪架懸臂支撐,，內齒輪徑向浮動(沒有軸承定位)、齒輪輪齒比較寬,、倒擋行星輪架和1擋內齒輪軸向浮動(只靠摩擦片限位),、行星輪易軸向竄動，這些結構會產生異常的軸向力使變速器產生故障,。另外,，由于制造方面的誤差,，也會使超越離合器等零部件發(fā)生故障。并且各個擋位總成都裝在1根軸線上,，因此誤差會影響到其它零件,，軸向力也會傳遞到其它零件上。

. u4 S5 l& ~3 ]4 w* l    定軸式變速器每根軸上的零件都能準確定位,，并且誤差不會累積到另一根軸上,，故障要比行星式變速器少。從可靠性來看,，定軸式變速器是比較理想的,，現(xiàn)在國外裝載機普遍采用定軸式變速器。采用多擋位定軸式變速器后,，不再需要采用雙渦輪4元件變矩器來增加擋位,，也就不再需要超越離合器來整合兩個渦輪的動力輸出，而采用結構相對簡單的單渦輪3元件變矩器,。

    3.2變速操縱桿采取1根或2根

& X$ @  @. ~+ V0 _    為提高產品的檔次,，變速器采用電子--液壓動力換擋或自動換擋，可采用類似于ZF的電子操縱手柄(圖5)實現(xiàn)換向和換擋操作,。為降低成本,，變速器采用機械--液壓動力換擋時，可采用2根變速操縱桿：1根實現(xiàn)換向,，另1根實現(xiàn)換擋操作,；或采用類似于CAT 966E的操縱桿實現(xiàn)換向和換擋操作(動作類似于ZF電子手柄)，但機構比較復雜,，且需變速操縱閥操縱力比較小,。
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" \* O0 c# M5 [/ Z0 e$ u- e    3.3高端產品使用相當于ZF這樣的產品

2 D* m$ b( W; L6 ~8 _    我們還需裝備類似于ZF這樣高質量的變速器，以滿足特殊用戶和特殊用途的要求,。以我們目前的條件暫時還達不到完全國產化生產這樣的產品,，因此也可以使用進口變速器滿足我們整機的高要求。  
發(fā)布者：詹永紅 來源：hc360慧聰網 點擊： 142 發(fā)表日期：2006-09-28