CN201068958Y - 小型装载机配用的动力换挡变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型装载机配用的动力换挡变速箱，包括平行设置的动力输入轴、传动轴和动力输出轴、设置在上述轴上的各挡变速齿轮、设置在上述四根传动轴上的四个液压离合器、由发动机通过皮带传动的手动离合器、设置在变速箱上的液压泵、机油泵以及带有减压阀的操纵阀；本变速箱在操纵阀的调节下可以实现三个前进挡和一个后退挡。本实用新型挡位和传动比设计合理，高速挡、空行程有较高的速度，低速挡在铲装料中有较大的铲力，可以低温启动，工作效率高，传动效率高达92％以上，可提高30％，节油25％，制动效果好，安装、操纵方便，安装和维修成本大大降低。

Description

小型装载机配用的动力换挡变速箱

一、技术领域：

本实用新型涉及装载机技术领域，尤其涉及小型装载机配用的动力换挡变速箱。

二、背景技术：

目前，ZL08-12装载机配用的变速箱存在以下不足：

(1)冬天发动机难启动。由于低温时液压油粘度加大，而液压泵在发动机启动时又与发动机无法分离，造成低温时发动机难启动。

(2)液压泵与发动机通过皮带连接，由于空间较小，皮带较短，液压泵安装不方便，紧带、换带的次数较多。

(3)踩离合换挡，操作不方便，由于装载机高频率换挡，因而劳动强度大，工作效率低。

(4)对液压离合器所调的离合器间隙要求高。若离合器间隙过小，分离不清会造成换挡困难，出现换挡冲击、乱挡、打齿轮现象；若离合器间隙过大，工作中会出现打滑、烧磨擦片的现象。

(5)在驾驶室内有离合踏板、刹车踏板、油门踏板、变速主挡杆和副挡杆、分配器操纵杆等，布局难度大，操纵空间小，容易碰腿、碰手。

(6)挡位少，传动比不太合理。

不少厂家针对上述不足，提出了采用液压马达带动变速箱的方法，这给操纵带来了一定的方便，前进、后退、换挡通过操纵阀控制马达来完成；而高、低速还要通过变速箱拨动齿轮来完成。但液压马达传动也存在很多不足：

(1)传动效率低于80％，且装载机耗油高。

(2)对液压油的要求较高。需要经常更换液压油，无形中提高了成本，对液压油需要进行精过滤，在过滤器两端的压力油的压降较大，有能量损耗。

(3)液压马达使用寿命较短。对品质较好的液压马达出厂标定寿命1000小时，每年需要更换液压马达，维修率较高。

(4)整机液压泵的排量增加一倍以上，液压油箱容量增加一倍，液压油增加一倍，而工作中能量的损失转化为热量，使液压油的油温升高，而液压马达对油温的要求又很高，不能高于60-70度，否则必须增加散热器进行降温。

(5)整个系统结构复杂，维修率高，传动效率低于70％；要求装载机配用的发动机功率不得低于20kw，否则无法使用。

三、发明内容：

本实用新型的目的是要提供一种能够克服上述不足的小型装载机配用的动力换挡变速箱，本实用新型的挡位和传动比设计合理，安装、操纵方便，低温启动，制动效果好，工作效率、传动效率高，系统效率高达92％以上，安装和维修成本大大降低。

为了达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：小型装载机配用的动力换挡变速箱包括平行设置的动力输入轴I、传动轴II、III、IV、V和动力输出轴VI、设置在上述各轴上的各挡变速齿轮Z1-Z13、分别设置在传动轴V、III、IV、II上的液压离合器、手动离合器、液压泵、带有减压阀的操纵阀、设置在传动轴IV上的机油泵；该动力输入轴I的一端设有手动离合器，该手动离合器与发动机相连接，其另一端设有液压泵；该操纵阀与传动轴II、III、IV、V相连接，还通过减压阀与动力输出轴I上的液压泵相连接；该传动轴III、IV、V、II分别位于正方形的四个顶点上，在III轴与II轴左侧的中间位置设有动力输入轴I，在II轴与V轴正下方的中间位置设有动力输出轴VI；在操纵阀的调节下，分别设置在V轴、III轴、IV轴、II轴上的液压离合器单独结合后，可以对应形成后退挡、前进一挡、前进二挡和前进三挡，其速比分别为7.15、18.86、6.27、2.65；四个液压离合器全部分离后，可以形成空挡。

所述的操纵阀包括换向阀和截止阀；该换向阀包括阀体、阀芯、钢球、弹簧和调节螺钉，在阀体的下部内腔中设有可以进行轴向往复移动的阀芯；在阀芯中间的外圆周面上设有六个环形凹槽，位于中间的四个环形凹槽分别与四个液压离合器相通，位于两端的两个环形凹槽与油箱常通；在阀体的内侧壁面上设有与其中心孔垂直相通的通孔，在该通孔中设有调节螺钉、弹簧和钢球的一半；该阀芯上的外圆周面上从左到右依次设有五个呈半球形的环形凹槽可分别与钢球的另一半相配合。

所述的截止阀包括阀体、丝头、截止阀体、活塞、截止阀芯、弹簧、限位顶轴和盖帽；在阀体的上部内腔中设有截止阀芯，该截止阀芯的左端与旋入阀体左端的截止阀体相接触，该截止阀体内设有活塞，该活塞与旋入截止阀体左端的丝头相接触；该截止阀芯的右端与位于阀体内腔中且套装在限位顶轴上的弹簧的左端相接触，该限位顶轴和弹簧的右端与旋入阀体中的盖帽相接触；在截止阀芯上还设有轴向中心通孔和与轴向中心通孔垂直相通的多个径向通孔，在截止阀芯的外圆周面上设有四个环形凹槽，可与阀体内侧壁面上设有的六个环形凹槽相通。

所述的发动机为单、双缸发动机，采用皮带传动，额定功率为30kw，额定转速为1800-2400rpm。

所述的操纵阀选定前进一挡时，III轴上的液压离合器结合，发动机通过皮带与设置在I轴上的手动离合器相连接，I轴上的齿轮Z1与III轴上的齿轮Z2啮合，III轴上的齿轮Z7与IV轴上的齿轮Z6啮合，IV轴上的齿轮Z8与V轴上的齿轮Z9啮合，V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合。

所述的操纵阀选定前进二挡时，IV轴上的液压离合器结合，发动机通过皮带与设置在I轴上的手动离合器相连接，I轴上的齿轮Z1与III轴上的齿轮Z2啮合，III轴上的齿轮Z2与IV轴上的齿轮Z3啮合，IV轴上的齿轮Z8与V轴上的齿轮Z9啮合，V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合。

所述的操纵阀选定前进三挡时，II轴上的液压离合器结合，发动机通过皮带与设置在I轴上的手动离合器相连接，I轴上的齿轮Z1与II轴上的齿轮Z4啮合，II轴上的齿轮Z10与VI轴上的齿轮Z11啮合。

所述的操纵阀选定后退挡时，V轴上的液压离合器结合，发动机通过皮带与设置在I轴上的手动离合器相连接，I轴上的齿轮Z1与II轴上的齿轮Z4啮合，II轴上的齿轮Z4与V轴上的齿轮Z5啮合，V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合。

所述的操纵阀的油压为1.2-1.5Mpa，润滑油压为0.15-0.25 Mpa。

所述的液压离合器为湿式离合器，包括主动轮、主动片、从动片、被动毂、活塞、弹簧、轴、卡环、支撑盘和压盘；该主动片为四片，从动片为五片，该主动轮的外花键与主动片的内花键相连接，并可在其上做轴向移动，该从动片的外花键与被动毂的内花键相连接，并可在其上做轴向移动；该弹簧的一端抵住活塞的左侧一面，其另一端通过支撑盘和卡环支撑在轴上；该轴上设有与活塞内腔相通的液压泵控制油进口A、机油泵润滑油冷却油进口B。

本实用新型与已有技术相比，具有以下显著特点和积极效果：

(1)增加了手动离合器。启动发动机时，通过手动离合器将变速箱、液压泵与发动机分离，便于低温启动。

(2)变速箱设有动力输出轴，液压泵可与动力直连，安装方便，减少了安装成本和维修费用。

(3)不需换挡离合器，不需拨动齿轮，操纵方便、无噪声、无冲击，全部齿轮传动，传动效率高，系统效率在92％以上。

(4)挡位设置、传动比设计合理。小型装载机在传动比的设置上要求是：高速挡、空行程要有较高的速度，低速挡在铲料时要有较大的铲力，本实用新型可以满足上述要求。本实用新型设有三个前进挡，其中一二挡为工作挡，二挡能以7.25km/h的速度快速到达铲料点，一挡能以2.5km/h的速度进行铲装料且有较大的铲力；后退挡能以6.38km/h的速度倒退装料，因而工作效率高，可提高30％，节油25％。

(5)刹车代替离合，刹车的同时发动机与变速箱分离，避免了刹车时发动机载荷增加，提高了制动效果。

(6)驾驶室内只有刹车踏板，而油门踏板、分配器操纵杆和变速操纵杆则设置在方向盘下面，因而驾驶室内宽敞，操作方便。

(7)整个变速系统一体化程度高，安装方便，维修率低。

四、附图说明：

图1为本实用新型在小型装载机上使用时的传动原理图

图2为本实用新型的工作原理图

图3为本实用新型中的输入轴、输出轴、装有四个液压离合器的四根传动轴在变速箱中的布局图

图4为一个液压离合器的剖视结构示意图

图5为操纵阀的剖视结构示意图

五、具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细地说明。

由图1、图2可知，本实用新型包括发动机1、平行设置在变速箱2内的动力输入轴I、传动轴II、III、IV、V和动力输出轴VI，分别安装在传动轴II、III、IV、V上的液压离合器8、10、12、7，还有设置在上述各轴上的各挡变速齿轮Z1-Z13、设置在输入轴I两端的手动离合器9和液压泵3、设置在传动轴IV上的机油泵11和手动刹车器15，以及带有减压阀14的操纵阀13等。

该发动机1为单、双缸发动机，其通过皮带传动手动离合器9，该发动机的额定功率为30kw，额定转速为1800-2400rpm。

由图3可知，I轴为动力输入轴，II轴、III轴、IV轴、V轴为传动轴，VI轴为动力输出轴。II轴、III轴、IV轴、V轴分别位于正方形的四个角上；在II轴与III轴左侧的中间位置设有I轴，在II轴与V轴正下方的中间位置设有VI轴。

由图4可知，该四个液压离合器8、10、12、7的构造和工作原理相同，均为湿式离合器，主动片19为四片，从动片20为五片，主动片与被动片间隔安装，其左右两端由压盘18和活塞22固定。主动轮16的外花键与主动片19的内花键相连接，并可在其上做轴向移动；从动片20的外花键与被动毂21的内花键相连接，也可在其上做轴向移动；弹簧24的一端抵住活塞22的左侧一面，另一端通过支撑盘28和卡环17、27支撑在轴26上。在活塞22上设有起封油作用的密封圈23、25。在轴26上设有与活塞内腔相通的液压泵控制油进口A、机油泵润滑油冷却油进口B。当压力油经过液压泵控制油进口A进入活塞22右面油室时，活塞便克服弹簧力在移动，将所有主动片19和从动片20压紧，使液压离合器结合传递动力。

由图1、图5可知，该操纵阀13与传动轴II、III、IV、V相连接，还通过减压阀14与动力输入轴I上的液压泵3相连接。该操纵阀13是由换向阀和截止阀组成，其中：

该截止阀是阀体37、丝头29、截止阀体31、活塞33、截止阀芯36、弹簧38、限位顶轴39和盖帽40组成的。在阀体37的上部内腔中设有截止阀芯36，该截止阀芯的左端与旋入阀体左端的截止阀体31相接触，该截止阀体内设有活塞33，该活塞与旋入截止阀体左端的丝头29相接触；该截止阀芯的右端与位于阀体内腔中且套装在限位顶轴39上的弹簧38的左端相接触，该限位顶轴39和弹簧38的右端与旋入阀体内腔中的盖帽40相接触。在截止阀芯36上还设有轴向中心通孔和与轴向中心通孔垂直相通的多个径向通孔；在截止阀芯的外圆周面上设有四个环形凹槽，可与阀体37的内侧壁面上设有的六个环形凹槽相通。

该换向阀为五位六通钢球定位手动换向阀，该换向阀包括阀体37、阀芯46、钢球42、弹簧43和调节螺钉44；在阀体37的下部内腔中设有可以进行轴向往复移动的阀芯46。在阀芯46的外圆周面上也设有六个环形凹槽，位于中间的四个环形凹槽分别与四个液压离合器相通，位于两端的两个环形凹槽与油箱常通。

该阀芯46右端的外圆周面上从左到右依次设有五个呈半球形的环形凹槽，在阀体37的下部还设有与阀芯所在的内腔垂直相通的通孔，在该通孔中设有调节螺钉44、弹簧43和钢球42的一半。在弹簧力的作用下，设置在阀体上的钢球的另一半可以分别与阀芯上的五个环形凹槽相配合。该阀芯的最左端设有固定在阀体37上的防尘帽47，其最右端可以安装操纵杆。

该操纵阀13带有控制其油压的减压阀14，该操纵阀13的油压为1.2-1.5Mpa，润滑油压为0.15-0.25Mpa。该操纵阀上还设有起封油作用的O型密封圈30、32、34、35、41、45、48。

在操纵杆的作用下，该阀芯可以进行向左、向右的轴向移动，使位于阀体上的钢球另一半可以分别与阀芯上的五个环形凹槽相配合，从而在阀芯46的右端形成与五个挡位相对应的位置：其中间位置为空挡，也就是钢球42在中间槽内时，被控制的四个液压离合器的油腔通回油箱，在液压离合器中弹簧24的作用下，四个液压离合器全部分离。该阀芯46从左到右除中间位置外，其余四个位置分别控制四个液压离合器，实现四个挡位即后退挡、前进一挡、前进二挡、前进三挡，也就是将阀芯46压到底，钢球42在最右面的槽内，V轴上的液压离合器7油腔通压力油，其它三个离合器8、10、12油腔通回油箱，只有V轴上的液压离合器7啮合，实现后退挡，速比为7.15；钢球42在右面第二个槽内，III轴上的液压离合器10油腔通压力油，其它三个液压离合器7、8、12油腔通回油箱，只有III轴上的液压离合器10啮合，实现前进一挡，速比为18.86；依次类推，钢球在左面第一个槽内，只有IV轴上的液压离合器12啮合，实现前进二挡，速比为6.27；钢球在左面第二个槽内，阀芯46全拔出时，只有II轴上的液压离合器8啮合，实现前进三挡，速比为2.65。

当装载机在道路上行驶、不踩制动踏板时，截止阀芯31处于左位，换向阀正常工作；当踏下刹车踏板时，从刹车泵来的压力油进入液压油控制室内推动活塞，活塞推动截止阀芯36、压缩弹簧38进入右位；此时截止阀芯进入换向阀的压力油被切断，四个液压离合器的油腔接回油箱，不再传递动力。这样不但有利于装载机制动，还可使装载机在铲料、装料时将全部动力用于工作位置。

本实用新型的工作原理是：本实用新型适合配用在ZL08-12小型装载机上，使用时通过操纵阀可以选择不同的挡位，最后输出轴VI把动力传给传动轴4、驱动桥5和车轮6，从而使小型装载机实现不同的车速。

在变速箱中的四个传动轴上共装有四个液压离合器8、7、10、12，每一个液压离合器结合形成一个挡位，四个液压离合器共形成四个挡位，每个挡位的形成过程如下：

操纵阀13选定前进一挡：III轴上的液压离合器10结合，发动机1通过皮带传动设置在I轴上的手动离合器9，传动I轴转动；I轴上的齿轮Z1与III轴上的齿轮Z2啮合，带动III轴转动；III轴上的齿轮Z7与IV轴上的齿轮Z6啮合，带动IV轴转动；IV轴上的齿轮Z8与V轴上的齿轮Z9啮合，带动V轴转动；V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合，带动VI轴转动；动力通过传动轴4传到驱动桥5和车轮6上。

操纵阀13选定前进二挡：IV轴上的液压离合器12结合，发动机1通过皮带传动设置在I轴上的手动离合器9，传动I轴转动；I轴上的齿轮Z1与III轴上的齿轮Z2啮合，带动III轴转动；III轴上的齿轮Z2与IV轴上的齿轮Z3啮合，带动IV轴转动；IV轴上的齿轮Z8与V轴上的齿轮Z9啮合，带动V轴转动；V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合，带动VI轴转动；动力通过传动轴4传到驱动桥5和车轮6上。

操纵阀13选定前进三挡：II轴上的液压离合器8结合，发动机1通过皮带传动设置在I轴上的手动离合器9，传动I轴转动；I轴上的齿轮Z1与II轴上的齿轮Z4啮合，带动II轴转动；II轴上的齿轮Z10与VI轴上的齿轮Z11啮合，带动VI轴转动，动力通过传动轴4传到驱动桥5和车轮6上。

操纵阀13选定后退挡：V轴上的液压离合器7结合，发动机1通过皮带传动设置在I轴上的手动离合器9，传动I轴转动；I轴上的齿轮Z1与II轴上的齿轮Z4啮合，带动II轴转动；II轴上的齿轮Z4与V轴上的齿轮Z5啮合，带动V轴转动；V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合，带动VI轴转动，动力通过传动轴4传到驱动桥5和车轮6上。

Claims (10)

1.小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于：

a、包括平行设置的动力输入轴I、传动轴II、III、IV、V和动力输出轴VI、设置在上述各轴上的各挡变速齿轮Z1-Z13、分别设置在传动轴II、III、IV、V上的液压离合器(8)(10)(12)(7)、手动离合器(9)、液压泵(3)、带有减压阀(14)的操纵阀(13)、设置在传动轴IV上的机油泵(11)；

b、该动力输入轴I的一端设有手动离合器(9)，该手动离合器与发动机(1)相连接，其另一端设有液压泵(3)；

c、该操纵阀(13)与传动轴II、III、IV、V相连接，还通过减压阀(14)与动力输出轴I上的液压泵(3)相连接；

d、该传动轴III、IV、V、II分别位于正方形的四个顶点上，在III轴与II轴左侧的中间位置设有动力输入轴I，在II轴与V轴正下方的中间位置设有动力输出轴VI；

e、在操纵阀的调节下，分别设置在V轴、III轴、IV轴、II轴上的液压离合器(7)(10)(12)(8)单独结合后，可以对应形成后退挡、前进一挡、前进二挡和前进三挡，其速比分别为7.15、18.86、6.27、2.65；四个液压离合器全部分离后，可以形成空挡。

2.根据权利要求1所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的操纵阀(13)包括换向阀和截止阀；该换向阀包括阀体(37)、阀芯(46)、钢球(42)、弹簧(43)和调节螺钉(44)，在阀体(37)的下部内腔中设有可以进行轴向往复移动的阀芯(46)；在阀芯(46)中间的外圆周面上设有六个环形凹槽，位于中间的四个环形凹槽分别与四个液压离合器相通，位于两端的两个环形凹槽与油箱常通；在阀体(37)的内侧壁面上设有与其中心孔垂直相通的通孔，在该通孔中设有调节螺钉(44)、弹簧(43)和钢球(42)的一半；该阀芯上的外圆周面上从左到右依次设有五个呈半球形的环形凹槽可分别与钢球(42)的另一半相配合。

3.根据权利要求2所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的截止阀包括阀体(37)、丝头(29)、截止阀体(31)、活塞(33)、截止阀芯(36)、弹簧(38)、限位顶轴(39)和盖帽(40)；在阀体(37)的上部内腔中设有截止阀芯(36)，该截止阀芯的左端与旋入阀体左端的截止阀体(31)相接触，该截止阀体内设有活塞(33)，该活塞与旋入截止阀体左端的丝头(29)相接触；该截止阀芯的右端与位于阀体内腔中且套装在限位顶轴(39)上的弹簧(38)的左端相接触，该限位顶轴(39)和弹簧(38)的右端与旋入阀体中的盖帽(40)相接触；在截止阀芯(36)上还设有轴向中心通孔和与轴向中心通孔垂直相通的多个径向通孔，在截止阀芯的外圆周面上设有四个环形凹槽，可与阀体(37)内侧壁面上设有的六个环形凹槽相通。

4.根据权利要求3所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的发动机(1)为单、双缸发动机，采用皮带传动，额定功率为30kw，额定转速为1800-2400rpm。

5.根据权利要求1或4所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的操纵阀(13)选定前进一挡时，III轴上的液压离合器(10)结合，发动机(1)通过皮带与设置在I轴上的手动离合器(9)相连接，I轴上的齿轮Z1与III轴上的齿轮Z2啮合，III轴上的齿轮Z7与IV轴上的齿轮Z6啮合，IV轴上的齿轮Z8与V轴上的齿轮Z9啮合，V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合。

6.根据权利要求1或4所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的操纵阀(13)选定前进二挡时，IV轴上的液压离合器(12)结合，发动机(1)通过皮带与设置在I轴上的手动离合器(9)相连接，I轴上的齿轮Z1与III轴上的齿轮Z2啮合，III轴上的齿轮Z2与IV轴上的齿轮Z3啮合，IV轴上的齿轮Z8与V轴上的齿轮Z9啮合，V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合。

7.根据权利要求1或4所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的操纵阀(13)选定前进三挡时，II轴上的液压离合器(8)结合，发动机(1)通过皮带与设置在I轴上的手动离合器(9)相连接，I轴上的齿轮Z1与II轴上的齿轮Z4啮合，II轴上的齿轮Z10与VI轴上的齿轮Z11啮合。

8.根据权利要求1或4所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的操纵阀(13)选定后退挡时，V轴上的液压离合器(7)结合，发动机(1)通过皮带与设置在I轴上的手动离合器(9)相连接，I轴上的齿轮Z1与II轴上的齿轮Z4啮合，II轴上的齿轮Z4与V轴上的齿轮Z5啮合，V轴上的齿轮Z12与VI轴上的齿轮Z13啮合。

9.根据权利要求3所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的操纵阀(13)的油压为1.2-1.5Mpa，润滑油压为0.15-0.25Mpa。

10.根据权利要求1或4所述的小型装载机配用的动力换挡变速箱，其特征在于所述的液压离合器(8)(10)(12)(7)为湿式离合器，包括主动轮(16)、主动片(19)、从动片(20)、被动毂(21)、活塞(22)、弹簧(24)、轴(26)、卡环(17)(27)、支撑盘(28)和压盘(18)；该主动片(19)为四片，从动片(20)为五片，该主动轮(16)的外花键与主动片的内花键相连接，并可在其上做轴向移动，该从动片(20)的外花键与被动毂的内花键相连接，并可在其上做轴向移动；该弹簧(24)的一端抵住活塞(22)的左侧一面，其另一端通过支撑盘(28)和卡环支撑在轴(26)上；该轴(26)上设有与活塞内腔相通的液压泵控制油进口A、机油泵润滑油冷却油进口B。

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