動(dòng)力換擋變速器的液壓操縱

動(dòng)力換擋變速器的液壓操縱

動(dòng)態(tài)換能器通過故障排除過程進(jìn)行換能。1操縱閥的設(shè)計(jì)液壓換擋操縱系統(tǒng)基本組成包括:換擋閥、切斷閥和調(diào)壓閥,如圖1所示。換擋閥———多位多路閥,用來控制結(jié)合元件接合和分離,實(shí)現(xiàn)換擋。工程機(jī)械一般擋位較多,因此采用二個(gè)換擋操縱閥即方向操縱閥和速度操縱閥。切斷閥———制動(dòng)時(shí)用來切斷變速器動(dòng)力,它由制動(dòng)踏板操縱。切斷閥一般布置在方向操縱閥前,當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí),去方向操縱閥的壓力油被切斷并回油箱,方向結(jié)合元件分離。調(diào)壓閥———在換擋過程起調(diào)壓作用,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換擋。2微動(dòng)操縱閥的應(yīng)用除了基本組成實(shí)現(xiàn)基本功能:換擋、切斷和調(diào)壓外,液壓換擋操縱系統(tǒng)中,還會(huì)有其它一些裝置來實(shí)現(xiàn)所需功能。啟動(dòng)鎖———保證變速器不在中位時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。以防止在變速器掛擋的情況下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),引起機(jī)械意外行走,產(chǎn)生事故。圖1所示只有在中位N時(shí),啟動(dòng)馬達(dá)才能通電,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。倒擋鎖———為防止機(jī)械高速行走時(shí)改變方向,采用倒擋鎖。圖1所示在掛高擋時(shí)(Ⅲ擋或Ⅳ擋結(jié)合元件接合)。從結(jié)合元件引來壓力油將方向操縱閥閥體鎖住,不能換向。微動(dòng)閥———用微動(dòng)閥來控制結(jié)合元件的油壓(即結(jié)合元件的接合程度),通過結(jié)合元件打滑,來改變機(jī)械行走速度?？梢耘c發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān),實(shí)現(xiàn)無級(jí)地改變行走速度。這對(duì)有些機(jī)械很需要,例如叉車,它要求加大油門,在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和叉子高舉升速度下,緩慢地移動(dòng)叉車。微動(dòng)閥可以布置在方向結(jié)合元件上,如圖2(a)所示前進(jìn)和后退時(shí)都能實(shí)現(xiàn)微動(dòng);也可以布置在Ⅰ擋結(jié)合元件上,如圖2(b)所示只能前進(jìn)Ⅰ擋和后退Ⅰ擋時(shí)實(shí)現(xiàn)微動(dòng)。微動(dòng)閥通過制動(dòng)踏板操縱,圖2(a)和(b)都是對(duì)減壓閥型調(diào)壓閥的背壓進(jìn)行調(diào)節(jié),從而改變其油壓,對(duì)結(jié)合元件接合油壓進(jìn)行比例控制,通過改變離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩,從而控制機(jī)械的牽引力實(shí)現(xiàn)機(jī)械的微動(dòng)。微動(dòng)操縱所能控制的轉(zhuǎn)矩范圍受結(jié)合元件熱容量和冷卻系統(tǒng)散熱能力限制。起步和換向時(shí)緩沖裝置———變速器在起步和換向時(shí),最易造成變速器和機(jī)械損傷,特別是當(dāng)機(jī)械尚未停住時(shí)就換向,此時(shí)結(jié)合元件起制動(dòng)作用,滑磨很厲害。因此,在有些變速器的前進(jìn)和后退結(jié)合元件上,裝置帶蓄能器的調(diào)壓閥系統(tǒng),在換向時(shí)起緩沖作用,如圖3所示。當(dāng)壓力油進(jìn)入前進(jìn)或后退結(jié)合元件液壓缸時(shí),同時(shí)通過節(jié)流孔向蓄能器充油,使得控制溢流閥壓力的背面油壓緩慢上升。從而使得前進(jìn)、后退換向時(shí),溢流閥型調(diào)壓閥的控制油壓遲緩上升,防止換向沖擊,結(jié)合元件摩擦片滑磨熱負(fù)荷過大。3調(diào)壓閥的工作原理動(dòng)力換擋變速器采用液壓動(dòng)力操縱,但由于液體的不可壓縮性,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)剛度較大,一旦液體充滿液壓缸,消除結(jié)合元件摩擦片間隙后,油壓便瞬時(shí)升高,會(huì)產(chǎn)生以下不良后果:(1)結(jié)合元件接合粗暴,產(chǎn)生換擋沖擊,使傳動(dòng)系產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷,加劇傳動(dòng)系零件的損壞和磨損。(2)油壓的急劇上升使結(jié)合元件在接合初期滑磨功率過大,摩擦表面溫升過快,摩擦片會(huì)產(chǎn)生翹曲變形,造成燒損。(3)換擋粗暴使乘坐舒適性差。為了克服上述缺點(diǎn),目前大多數(shù)動(dòng)力換擋變速器操縱油路中一般都設(shè)有換擋平穩(wěn)接合裝置———調(diào)壓閥。當(dāng)結(jié)合元件液壓缸充滿油后,為了避免壓力上升過快,需采用節(jié)流裝置,使通向結(jié)合元件的油流量減小,同時(shí)利用蓄能器作為彈性元件,來降低結(jié)合元件液壓系統(tǒng)的剛度,以保證結(jié)合元件油壓平穩(wěn)上升。調(diào)壓閥是油壓平穩(wěn)上升的壓力閥,其基本原理是控制調(diào)壓閥壓力的彈簧力使之逐漸平穩(wěn)增加,因此其控制的油壓也是逐漸平穩(wěn)上升。調(diào)壓閥基本類型有以下兩種:(1)溢流閥型調(diào)壓閥溢流閥型調(diào)壓閥和結(jié)合元件液壓缸并聯(lián),在結(jié)合元件接合過程中用它來控制油壓。圖4為溢流閥型調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)簡圖和符號(hào)原理圖,它由柱塞1、彈簧2、柱塞桿3和殼體4組成。在結(jié)合元件液壓缸開始充油時(shí)不溢流,當(dāng)結(jié)合元件液壓缸充滿和片間間隙消除后,結(jié)合元件液壓缸油壓Pc上升,來自液壓泵的壓力油Pp開始溢流,起初溢流壓力較低。在溢流同時(shí),油液經(jīng)節(jié)流孔S進(jìn)入溢流閥背面,推動(dòng)柱塞桿3逐漸向左移動(dòng),壓縮溢流閥彈簧2,使彈簧力逐漸增加,控制溢流閥油壓逐漸上升。最后柱塞桿3移到左端極限位置。控制油壓便達(dá)到系統(tǒng)油壓。(2)減壓閥型調(diào)壓閥減壓閥型調(diào)壓閥與結(jié)合元件液壓缸串連連接,系統(tǒng)壓力油經(jīng)過該閥通向結(jié)合元件液壓缸。圖5為減壓閥型調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)簡圖和符號(hào)原理圖,它由閥芯1、彈簧2、活塞3和殼體4組成。該閥是壓力漸增的調(diào)壓閥;系統(tǒng)壓力油Pp通過減壓閥閥芯1的閥口進(jìn)入結(jié)合元件液壓缸,壓力為Pc,此壓力通過閥芯上小孔作用在閥芯的左端,克服彈簧力,推動(dòng)閥芯向左移動(dòng),使PP通向Pc的閥口關(guān)閉。同時(shí)Pc油壓通過節(jié)流小孔S作用在活塞3的右端,推動(dòng)活塞3左移,壓縮彈簧2,使彈簧力增大。減壓閥的控制壓力取決于彈簧力,彈簧的右端支承在可移動(dòng)的活塞3上。在調(diào)壓的過程中,壓力油通過節(jié)流孔S逐漸進(jìn)入活塞3的右端,推動(dòng)活塞逐漸左移,使彈簧力逐漸增加,減壓閥的調(diào)整壓力逐漸上升,直到活塞移動(dòng)到左端極限位置,控制油壓達(dá)到系統(tǒng)油壓。液壓式調(diào)壓裝置,在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)(節(jié)流孔大小和彈簧剛度)取定后,其控制油壓的上升規(guī)律是一定的,不能改變。但變速器各擋結(jié)合元件在接合過程中其充油和油壓變化規(guī)律的要求是不同的,而且換擋過程的油壓變化控制是非常復(fù)雜的,它與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門開度、行駛工況、車速和阻力等有關(guān),液壓式調(diào)壓裝置的調(diào)壓性能是不理想的,其發(fā)展趨勢是采用電子調(diào)壓裝置。4示例介紹了調(diào)壓閥的示例4.1zf降壓系統(tǒng)4.1.1控壓閥控壓閥ZF調(diào)壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和液壓符號(hào)分別如圖6(a)和(b)所示,由調(diào)壓閥1、蓄能器2和設(shè)定閥3等組成,它屬于減壓型凋壓閥。蓄能器彈簧一端支承在調(diào)壓閥閥芯上,另一端支承在可移動(dòng)的蓄能器柱塞上,蓄能器活塞移動(dòng)改變了彈簧力,從而改變了調(diào)壓閥的控制油壓。4.1.2油口壓力油口關(guān)閉換擋瞬間,在離合器充油過程中,PG腔(和結(jié)合元件液壓缸相連)油壓迅速下降,調(diào)壓閥閥芯和設(shè)定閥閥桿在彈簧力作用下均處在左端位置。此時(shí),蓄能器背腔油壓C2和蓄能器彈簧腔油壓C3通過調(diào)壓閥閥芯上的通道相連,而C3油口通過設(shè)定閥和泄油道E相通,蓄能器彈簧腔壓力油通過C3油口迅速排回油箱。當(dāng)結(jié)合元件液壓缸充滿壓力油后,調(diào)壓開始。此時(shí),PG腔壓力開始上升,壓力油通過節(jié)流孔進(jìn)入蓄能器背腔。由于PG腔油壓升高,調(diào)壓閥閥芯克服蓄能器彈簧的作用力右移,C2和C3通道逐漸關(guān)小,直至關(guān)閉。進(jìn)入蓄能器背腔的壓力油推動(dòng)蓄能器柱塞逐漸左移,彈簧變硬,調(diào)壓閥控制的系統(tǒng)油壓逐漸上升,待PG腔壓力增大到一定值,設(shè)定閥閥芯克服彈簧力右移,PG腔和油口C3相通,同時(shí)切斷C3去回油的通道,壓力油由C3進(jìn)入蓄能器彈簧腔,此時(shí)蓄能器彈簧腔和背腔壓力相等且都等于PG腔油壓,調(diào)壓閥閥芯在彈簧力作用下移至最左邊,而蓄能器柱塞在彈簧力作用下移至最右邊,PG腔壓力升至最大值。4.2柴胡系統(tǒng)4.2.1變矩器2、控制回路CAT變速器液壓操縱系統(tǒng)控制閥結(jié)構(gòu)如圖7所示,由擋位選擇閥1、方向選擇閥8、變矩器入口壓力閥6、調(diào)壓閥2、蓄能器3和差壓閥7等組成。CAT調(diào)壓系統(tǒng)包括調(diào)壓閥、蓄能器和差壓閥,該系統(tǒng)符號(hào)原理如圖8所示,該調(diào)壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)并采用了差壓閥。4.2.2換擋最佳結(jié)合元件的確定CAT差壓閥有以下兩個(gè)作用:(1)擋位結(jié)合元件油壓高于方向結(jié)合元件油壓差壓閥實(shí)際上是差壓減壓閥,差壓閥閥芯左端受調(diào)壓閥油壓PS(去擋位選擇閥油壓)作用,其閥芯右端受方向選擇閥油壓PD和彈簧力作用,由于彈簧力F的作用,因此PD=PS-F/S(S為閥芯油壓作用面積)差壓閥的輸入壓力PS高于輸出壓力PD。由于差壓閥的減壓作用,使得擋位結(jié)合元件油壓總是大于方向結(jié)合元件油壓,在起步換擋時(shí),擋位結(jié)合元件較方向結(jié)合元件先結(jié)合。因此在換擋接合過程中滑摩發(fā)生在方向結(jié)合元件上,換擋負(fù)荷(發(fā)熱和磨損)主要由方向結(jié)合元件承受,在變速器設(shè)計(jì)時(shí),方向結(jié)合元件需加大容量。(2)擋位選擇閥保證只有在中位(N)機(jī)械才能起步,防止發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后機(jī)械可能走動(dòng),造成意外事故。擋位選擇閥不在中位時(shí)(假定在1位,如圖7所示),差壓閥左腔通過閥桿上的小孔9和A腔相連,而A腔通過油道10通油箱,當(dāng)壓力油進(jìn)入差壓閥左腔時(shí),由于和油箱相通(當(dāng)擋位選擇閥在1、2或3桿位,見圖8),差壓閥左腔不能建立壓力,差壓閥閥桿不能右移,壓力油無法通過差壓閥至B腔。B腔無壓力油,方向結(jié)合元件(后退結(jié)合元件(1)或前進(jìn)結(jié)合元件(2))不能接合,機(jī)械不能起步。擋位選擇閥在中位時(shí),擋位選擇閥閥桿切斷油道10和油箱的通道(如圖8所示),進(jìn)入差壓閥左腔的壓力油克服彈簧力使閥芯右移微小距離至泄油道12止(在N位,油道12和油箱相連),切斷孔9和A腔的聯(lián)系,此時(shí)稱差壓閥處于設(shè)定位置,若這時(shí)擋位選擇閥去1位或其它擋位,進(jìn)入差壓閥左腔的壓力油可以推動(dòng)差壓閥閥桿右移,使調(diào)壓油壓可通過B腔進(jìn)入方向結(jié)合元件,方向結(jié)合元件結(jié)合,機(jī)械方可起步。4.2.3蓄能器腔壓力油通過差壓閥閥桿溝槽快速回油箱由于機(jī)械只能從N位起步,我們先以擋位選擇閥從N位去1位為例來說明調(diào)壓閥的調(diào)壓過程。擋位選擇閥在N位時(shí),差壓閥閥桿右移一微小距離,此時(shí)閥桿右端仍然堵住蓄能器腔回油箱的通道。擋位選擇閥移至1位時(shí),油道12回油箱的通道被擋位選擇閥的閥桿堵死。換擋瞬間,雖然系統(tǒng)壓力降低,但差壓閥左腔油壓力仍可保證差壓閥處于原設(shè)定位置,由于差壓閥左腔和液壓泵相連,因此在Ⅰ擋結(jié)合元件(5)充油過程中,壓力油也進(jìn)入差壓閥左腔并推動(dòng)閥桿右移,此時(shí)蓄能器腔壓力油通過差壓閥閥桿溝槽快速回油箱,蓄能器柱塞在彈簧作用下回到最左位,當(dāng)結(jié)合元件(5)液壓缸充滿壓力油,片間間隙消除時(shí),差壓閥閥桿進(jìn)一步右移的位置正好堵住蓄能器腔和油箱之間的通道,此時(shí)壓力油可通過差壓閥閥桿上的溝槽進(jìn)入方向結(jié)合元件。調(diào)壓開始時(shí),來自液壓泵的壓力油由差壓閥左腔經(jīng)節(jié)流小孔t逐漸向蓄能器腔充填,蓄能器柱塞緩慢向左移動(dòng),壓縮彈簧使彈簧力逐漸增加,結(jié)合元件油壓逐漸上升,蓄能器柱塞直至移動(dòng)到回油道11打開