CN104455235A - 适用于装载机的动力换挡变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于装载机的动力换挡变速器。本发明所提供的变速器由七根传动轴、五个摩擦离合器、五个空套齿轮和八个固定齿轮组成，共有四个前进挡和两个后退挡，特别适用于装载机。其特点在于：挡位分布合理，零部件数目较少，成本较低。

Description

适用于装载机的动力换挡变速器
技术领域
本发明涉及机械传动领域，具体涉及到装载机的动力换挡变速器。
背景技术
装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械。装载机的作业特点是载荷变化剧烈，换挡换向频繁。为了提高工作效率、缩短挡位切换时间，装载机所用的变速器为动力换挡变速器，其挡位切换元件为摩擦离合器，可以在不切断发动机动力的情况下快速换挡。
国内装载机所用的动力换挡变速器主要有两种类型：一种类型是传统的行星式变速器，另一种类型为多挡位的定轴式变速器。
传统的行星式变速器具有两个前进挡位和一个后退挡位，与双涡轮四元件液力变矩器组合使用，依靠超越离合器整合两个涡轮的动力，这种变速器在装载机上已经使用了几十年。传统的行星式变速器具有操作简单、成本低廉的优点，在国内装载机变速器市场上占据着很大的份额。这种变速器的挡位很少，前进挡只有一个低速挡和一个高速挡，低速挡用于铲装作业，高速挡用于转场，因此装载机作业时传动效率较低，不能充分利用发动机的功率。此外，超越离合器是传统的行星式变速器中的易损件，导致了变速器的可靠性差、使用寿命低。目前，传统的行星式变速器正在被淘汰中。
多挡位定轴式变速器主要与中高档装载机配套使用，近年在装载机变速器市场所占的比重越来越大。国内装载机所用多挡位定轴式变速器的来源主要有三个：一是柳州采埃孚机器有限公司生产的WG200系列变速器；二是杭州前进齿轮箱集团股份有限公司引进德国采埃孚技术生产的WG180系列变速器；三是进口德国采埃孚公司生产的WG210/310系列产品。这几种变速器均为定轴式结构，与三元件液力变矩器组合使用，既可以用于平地机，又可以用于装载机，共有六个前进挡和三个后退挡，具有传动效率高，使用寿命长的优点，但是结构比较复杂，零件数目较多，成本是传统行星式变速器的两倍以上。多挡位定轴式变速器应用于平地机是非常理想的，用于装载机则不太经济。多挡位定轴式变速器的挡位数多于装载机的实际需要，装载机只利用了多挡位变速器的四个前进挡位和三个后退挡位，还有两个前进挡位没有使用，造成较大的浪费。实际上，在装载机的操作过程中，后退第三挡基本不用。装载机变速器具有四个前进挡和两个后退挡就足以满足工作需要。因此，现有多挡位定轴式变速器应用于装载机比较浪费，成本较高。
传统的行星式变速器的挡位数少，传动效率低，使用寿命短，不能满足装载机的需要。现有多挡位定轴式变速器的挡位数多于装载机的实际需要，致使装载机成本上升，造成不必要的浪费。因此，为装载机开发一款挡位合理、功能足够、成本低廉的变速器非常必要。
发明内容
本发明的目的是：克服传统行星式变速器传动效率低、使用寿命短的缺点和多挡位定轴式变速器成本高的不足，为装载机提供一种功能与多挡位定轴式变速器相当，成本比多挡位变速器明显降低的动力换挡变速器。
为达到发明目的，本发明采用的技术方案是：设计专门针对装载机的变速器，不再考虑装载机变速器与平地机的兼容。使变速器所具有的挡位数与装载机所需要的挡位数相同，消除闲置和不必要的挡位，将变速器的挡位数设置为四个前进挡位和两个后退挡位，减少离合器、齿轮和轴的数量，从而降低变速器的成本。
本发明提供一种适用于装载机的动力换挡变速器，由输入轴（1）、第一中间轴（2）、第二中间轴（3）、第三中间轴（4）、第四中间轴（5）、第五中间轴（6）、输出轴（7）、第一前进离合器（F1）、第二前进离合器（F2）、后退离合器（R）、奇数挡离合器（C1）、偶数挡离合器（C2）、五个空套齿轮（10、11、15、17、18）和八个固定齿轮（8、9、12、13、14、16、19、20）组成，其特征在于：除输入轴（1）和输出轴（7）外，每一根中间轴上都有一个离合器和一个空套齿轮；所有空套齿轮都可以与它所在的轴相对转动，但不能相对移动；所有固定齿轮与它所在的轴连为一个整体，不能有相对运动；第一固定齿轮（8）安装在输入轴（1）上；后退离合器（R）、第二固定齿轮（9）和第一空套齿轮（10）安装在第一中间轴（2）上，第一空套齿轮（10）与后退离合器（R）相连；第二空套齿轮（11）、第一前进离合器（F1）、第三固定齿轮（12）和第四固定齿轮（13）安装在第二中间轴（3）上，第二空套齿轮（11）与第一前进离合器（F1）相连；第五固定齿轮（14）、第二前进离合器（F2）和第三空套齿轮（15）安装在第三中间轴（4）上，第三空套齿轮（15）与第二前进离合器（F2）相连；第六固定齿轮（16）、奇数挡离合器（C1）和第四空套齿轮（17）安装在第四中间轴（5）上，第四空套齿轮（17）和奇数挡离合器（C1）相连；第七固定齿轮（19）、偶数挡离合器（C2）和第五空套齿轮（18）安装在第五中间轴（6）上，偶数挡离合器（C2）和第五空套齿轮（18）相连；第八固定齿轮（20）安装在输出轴（7）上；第一固定齿轮（8）与第三固定齿轮（12）和第一空套齿轮（10）保持常啮合；第四固定齿轮（13）与第三空套齿轮（15）保持常啮合；第五固定齿轮（14）与第二空套齿轮（11）、第六固定齿轮（16）和第五空套齿轮（18）保持常啮合；第二固定齿轮（9）和第六固定齿轮（16）保持常啮合；第八固定齿轮（20）与第四空套齿轮（17）和第七固定齿轮（19）保持常啮合；输入轴（1）、第一中间轴（2）、第二中间轴（3）、第三中间轴（4）以及安装在这四根轴上的齿轮和离合器组成前端轮系；第四中间轴（5）、第五中间轴（6）、输出轴（7）以及安装在这三根轴上的齿轮和离合器组成后端轮系；变速器工作时，前端轮系中只能有一个离合器处于闭合状态，后端轮系中也只能有一个离合器处于闭合状态。
附图说明
图1为适用于装载机的动力换挡变速器的传动方案图。
图2为适用于装载机的动力换挡变速器的端面投影图。
具体实施方式
如图1所示，适用于装载机的动力换挡变速器主要由七根轴、五个离合器、五个空套齿轮和八个固定齿轮组成。五个离合器均为摩擦式离合器，五个空套齿轮可以相对它们所在的轴转动但不能移动，八个固定齿轮与它们所在的轴不能相对运动。
输入轴（1）上安装有第一固定齿轮（8）。第一固定齿轮（8）与第一中间轴（2）上的第一空套齿轮（10）和第二中间轴（3）上的第三固定齿轮（12）保持常啮合。
第一中间轴（2）上安装有第二固定齿轮（9）、后退离合器（R）和第一空套齿轮（10）。后退离合器（R）与第一空套齿轮（10）相连，当后退离合器（R）断开时，第一空套齿轮（10）可以相对第一中间轴（2）转动；当后退离合器（R）闭合时，第一空套齿轮（10）与第一中间轴（2）不能相对运动。第二固定齿轮（9）与第四中间轴（5）上的第六固定齿轮（16）保持常啮合。
第二中间轴（3）上安装有第三固定齿轮（12）、第四固定齿轮（13）、第一前进离合器（F1）和第二空套齿轮（11）。 第一前进离合器（F1）和第二空套齿轮（11）相连，当第一前进离合器（F1）闭合时，第二空套齿轮（11）和第二中间轴（3）不能相对运动；当第一前进离合器（F1）断开时，第二空套齿轮（11）和第二中间轴（3）可以相对转动。第二空套齿轮（11）与第三中间轴（4）上的第五固定齿轮（14）保持常啮合。第四固定齿轮（13）与第三中间轴（4）上的第三空套齿轮（15）保持常啮合。
第三中间轴（4）上安装有第五固定齿轮（14）、第二前进离合器（F2）和第三空套齿轮（15）。第二前进离合器（F2）和第三空套齿轮（15）相连，当第二前进离合器（F2）闭合时，第三空套齿轮（15）和第三中间轴（4）不能相对运动；当第二前进离合器（F2）断开时，第三空套齿轮（15）和第三中间轴（4）可以相对转动。第五固定齿轮（14）与第二中间轴（3）上的第二空套齿轮（11）、第四中间轴（5）上的第六固定齿轮（16）和第五中间轴（6）上的第五空套齿轮（18）保持常啮合。
第四中间轴（5）上安装有第六固定齿轮（16）、奇数挡离合器（C1）和第四空套齿轮（17）。奇数挡离合器（C1）和第四空套齿轮（17）相连，当奇数挡离合器（C1）闭合时，第四空套齿轮（17）与第四中间轴（5）不能相对运动；当奇数挡离合离合器（C1）断开时，第四空套齿轮（17）与第四中间轴（5）可以相对转动。第四空套齿轮（17）与输出轴（7）上的第八固定齿轮（20）保持常啮合。
第五中间轴（6）上安装有第五空套齿轮（18）、偶数挡离合器（C2）和第七固定齿轮（19）。第五空套齿轮（18）和偶数挡离合器（C2）相连，当偶数挡离合器（C2）闭合时，第五空套齿轮（18）和第五中间轴（6）不能相对运动；当偶数挡离合器（C2）断开时，第五空套齿轮（18）和第五中间轴（6）可以相对转动。第七固定齿轮（19）与输出轴（7）上的第八固定齿轮（20）保持常啮合。
输出轴（7）上安装有第八固定齿轮（20）。
输入轴（1）、第一中间轴（2）、第二中间轴（3）、第三中间轴（4）以及安装在这四根轴上的齿轮和离合器组成前端轮系。第四中间轴（5）、第五中间轴（6）、输出轴（7）以及安装在这三根轴上的齿轮和离合器组成后端轮系。
前端轮系中包括第一前进离合器（F1）、第二前进离合器（F2）和后退离合器（R），后端轮系包括奇数挡离合器（C1）和偶数挡离合器（C2）。变速器工作时，前端轮系中只能有一个离合器处于闭合状态，后端轮系中也只能有一个离合器处于闭合状态。现以前进一挡为例说明动力传递路线，前进一挡处于闭合状态的离合器是第一前进离合器（F1）和奇数挡离合器（C1）， 动力由输入轴（1）输入，经过第一固定齿轮（8）传递到第三固定齿轮（12），然后经过第二中间轴（3）和第一前进离合器（F1）传递到第二空套齿轮（11），第二空套齿轮（11）将动力传递到第五固定齿轮（14），再经过第第六固定齿轮（16）、第四中间轴（5）、奇数挡离合器（C1）和第四空套齿轮（17）将动力传递到第八固定齿轮（20），最后由输出轴（7）输出。
如图1所示的适用于装载机的变速器，共有六个挡位，各个挡位和参与工作的离合器以及齿轮啮合次数如下。
前进一挡，第一前进离合器（F1）和奇数挡离合器（C1）闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
前进二挡，第一前进离合器（F1）和偶数挡离合器（C2）闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
前进三挡，第二前进离合器（F2）和奇数挡离合器（C1）闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
前进四挡，第二前进离合器（F2）和偶数挡离合器（C2）闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
后退一挡，后退离合器（R）和奇数挡离合器（C1）闭合，从输入轴到输出轴共有三次外啮合。
后退二挡，后退离合器（R）和偶数挡离合器（C2）闭合，从输入轴到输出轴共有五次外啮合。
图2为本发明所述的适用于装载机的变速器的端面投影图，图中的每一个圆代表一个齿轮，两个相切的圆代表一对有啮合关系的齿轮。

Claims (3)

1.适用于装载机的动力换挡变速器，由输入轴（1）、第一中间轴（2）、第二中间轴（3）、第三中间轴（4）、第四中间轴（5）、第五中间轴（6）、输出轴（7）、第一前进离合器（F1）、第二前进离合器（F2）、后退离合器（R）、奇数挡离合器（C1）、偶数挡离合器（C2）、五个空套齿轮（10、11、15、17、18）和八个固定齿轮（8、9、12、13、14、16、19、20）组成，其特征在于：除输入轴（1）和输出轴（7）外，每一根中间轴上都有一个离合器和一个空套齿轮；所有空套齿轮都可以与它所在的轴相对转动，但不能相对移动；所有固定齿轮与它所在的轴连为一个整体，不能有相对运动；第一固定齿轮（8）安装在输入轴（1）上；后退离合器（R）、第二固定齿轮（9）和第一空套齿轮（10）安装在第一中间轴（2）上，第一空套齿轮（10）与后退离合器（R）相连；第二空套齿轮（11）、第一前进离合器（F1）、第三固定齿轮（12）和第四固定齿轮（13）安装在第二中间轴（3）上，第二空套齿轮（11）与第一前进离合器（F1）相连；第五固定齿轮（14）、第二前进离合器（F2）和第三空套齿轮（15）安装在第三中间轴（4）上，第三空套齿轮（15）与第二前进离合器（F2）相连；第六固定齿轮（16）、奇数挡离合器（C1）和第四空套齿轮（17）安装在第四中间轴（5）上，第四空套齿轮（17）和奇数挡离合器（C1）相连；第七固定齿轮（19）、偶数挡离合器（C2）和第五空套齿轮（18）安装在第五中间轴（6）上，偶数挡离合器（C2）和第五空套齿轮（18）相连；第八固定齿轮（20）安装在输出轴（7）上；第一固定齿轮（8）与第三固定齿轮（12）和第一空套齿轮（10）保持常啮合；第四固定齿轮（13）与第三空套齿轮（15）保持常啮合；第五固定齿轮（14）与第二空套齿轮（11）、第六固定齿轮（16）和第五空套齿轮（18）保持常啮合；第二固定齿轮（9）和第六固定齿轮（16）保持常啮合；第八固定齿轮（20）与第四空套齿轮（17）和第七固定齿轮（19）保持常啮合；输入轴（1）、第一中间轴（2）、第二中间轴（3）、第三中间轴（4）以及安装在这四根轴上的齿轮和离合器组成前端轮系；第四中间轴（5）、第五中间轴（6）、输出轴（7）以及安装在这三根轴上的齿轮和离合器组成后端轮系；变速器工作时，前端轮系中只能有一个离合器处于闭合状态，后端轮系中也只能有一个离合器处于闭合状态。
2.根据权利要求1所述的适用于装载机的动力换挡变速器，其特征在于：所有的离合器都是摩擦式离合器。
3.根据权利要求1所述的适用于装载机的动力换挡变速器，其特征在于：具有四个前进挡和两个后退挡。
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