CN203823035U - 中小型装载机三离合变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种中小型装载机三离合变速箱，它包括液压离合器换挡变速部分及其液压控制系统，还包括齿轮箱部分。液压离合器换挡变速部分轴Ⅳ的动力输出端通过传动轴与齿轮箱部分的轴Ⅴ的动力输入端连接采用液压离合器换挡变速为主，结合拨齿轮换挡变速的方式，传动效率更高，换挡操作更加灵活、平稳，并能够获得所需要的各档输出工作速度。

Description

中小型装载机三离合变速箱

技术领域

    本实用新型涉及一种主要用于中小型装载机的变速箱。

背景技术

装载机在工作中换挡频率很高，这就要求变速箱换挡时要轻便、灵活并且易操作。目前大中型装载机变速箱是液力变矩器加动力换挡变速箱，由于液力变矩器传动效率低，使装载机油耗较高；部分能耗转化成热量，使变速箱油温升高。小型装载机变速箱用液力变矩器传动，由于效率更低而一般不被采用。目前小型装载机使用的还是机械式变速箱，就是拨齿轮换挡变速箱。机械式变速箱工作效率低，换挡操作劳动强度大，而且无法获得工作需要的较低速度，过载时发动机易熄火。

授权公告号为CN102146987B的中国实用新型专利公开了一种“工程机配用动力换档变速

箱”，由于其本身的结构设计，在使用中存在四个缺陷：第一、变速箱要获得比较低的理想速度，需要有足够大的传动速比。由于结构自身原因，要得到理想的低速，对所配置的发动机额定转速就有了一定的限制，一般用2000-2100转/分的转速较好。第二、同样对工程机所配传动桥的速比有一定限制，速比一般不超过1:21。第三、缓冲系统是采用节流阀与蓄能器配合缓冲。由于节流阀控制流量受出口压力的影响，控制流量在不断的变化，换档平稳性受到影响。第四、为了解决工程机在高速档时传动轴Ⅲ转速过高的问题，采用了液压油缸，控制工程机在低速档时齿轮的啮合与分离。由于两齿轮在啮合中，线速度不同，啮合过程中，两齿轮出现撞击。为了解决这个问题，采用啮合延时系统，啮合撞击问题得以解决，但加长了换档时间，又影响了工程机的工作效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种中小型装载机三离合变速箱，采用液压离合器换挡变速为主，结合拨齿轮换挡变速的方式，传动效率更高，换挡操作更加灵活、平稳，并能够获得所需要的各档输出工作速度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

中小型装载机三离合变速箱，其特征在于它包括液压离合器换挡变速部分及其液压控制系统，其中液压离合器换挡变速部分包括轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ和轴Ⅳ；轴Ⅰ上装有Z1齿轮；轴Ⅱ上装有第一湿式离合器、第二湿式离合器，并装有Z2齿轮、Z4齿轮和Z5齿轮，其中Z2齿轮与Z1齿轮相啮合；轴Ⅲ上装有第三湿式离合器，并装有Z3齿轮和Z6齿轮，其中Z3齿轮与Z2齿轮相啮合；轴Ⅳ上装有Z7齿轮、Z8齿轮和Z9齿轮，Z7齿轮与Z6齿轮相啮合，Z8齿轮与Z4齿轮相啮合，Z9齿轮与Z5齿轮相啮合；Z4齿轮通过第二湿式离合器与轴Ⅱ连接，Z5齿轮通过第一湿式离合器1与轴Ⅱ连接，Z6通过第三湿式离合器与轴Ⅲ连接；液压控制系统包括通过齿轮泵和滤油器与箱体相连接的二位三通电磁换向阀，二位三通电磁换向阀连接有调速阀，调速阀的出油口连接有蓄能器，并连接二位三通电磁换向阀的进油口和三位四通电磁换向阀的进油口，二位三通电磁换向阀的另外一个油口连接箱体，第三个油口通过轴Ⅲ上的油道与第三湿式离合器的活塞腔相连接，三位四通电磁换向阀的第二个油口与箱体，第三、第四个油口分别通过轴Ⅱ上的油道与第一湿式离合器1、第二湿式离合器的活塞腔相连接；齿轮泵出口连接有用于控制液压系统压力的溢流阀，溢流阀出口通过分流口和轴Ⅱ、轴Ⅲ上的润滑油道分别连接三个湿式离合器的摩擦片腔；还包括齿轮箱部分，该齿轮箱部分包括轴Ⅴ、轴Ⅵ、轴Ⅶ和轴Ⅷ；轴Ⅴ上装有Z10齿轮和Z12齿轮，轴Ⅵ上装有Z13齿轮和Z1415双联齿轮，Z1415双联齿轮通过花键可滑移地安装在轴Ⅵ上；轴Ⅶ上装有Z11齿轮和Z1617双联齿轮，Z1617双联齿轮通过花键可滑移地安装在轴Ⅶ上；轴轴Ⅷ上装有Z18齿轮、Z19齿轮、Z20齿轮和Z21齿轮；Z10齿轮与Z11齿轮相啮合，Z12齿轮与Z13齿轮相啮合，Z1415双联齿轮在左端时与Z18齿轮啮合，在右端时与Z20齿轮啮合；Z1617双联齿轮在左端时与Z19啮合，在右端时与Z21齿轮啮合；轴Ⅰ的右端与齿轮泵传动连接，轴Ⅳ的动力输出端通过传动轴与轴Ⅴ的动力输入端连接。

    优选地，调速阀包括第一节流口和第二节流口，还包括一个调压阀，调压阀的阀芯上端装有弹簧；二位三通电磁换向阀连接到第一节流口和第二节流口的进口，第一节流口和第二节流口的出口连接调压阀的进口，调压阀的进口分别连接弹簧腔和出油口，调压阀的阀芯下油腔油口连接二位三通电磁换向阀的进口。

本实用新型的积极效果在于：

本实用新型采用液压离合器变速与机械拨齿轮换档相结合，实现了前进五个档，后退二个档，使装载机能适应各种情况下的工作。各档速度设置比较理想，工作效率高。变速箱是液压控制的方式，机械传动的效率。高速行走时传动效率在90%以上；低速铲土时传动效率达到95%以上。与现有装载机配同等功率发动机时，铲掘力提高一倍。现有装载机配用发动机功率是根据所需铲掘力的大小来配置，而本实用新型的装载机是根据行走所需功率来配置。一般比现有装载机所配发动机功率小30%-40%，而铲掘力大10%-15%，节油25%-30%。

不受工作环境温度的影响，能低温启动，高温下不用散热器。安装操纵方便，安装维修成本大大降低。

本实用新型带有换档自动缓冲系统，换档平稳性不受发动机转速的影响，操作更方便，换档更快捷。

刹车带离合。当断电时，三个离合器都是分离，在刹车踏板上装一个断电开关，刹车时离合器分离；装料时，只踩刹车，不用换档。

铲装速度比较低，抬铲时不会出现前冲的现象，便于操作，易铲满料斗。

利用发动机转速传感器控制离合器。当发动机转速较低时，离合器分离，实现了过载保护和发动机不熄火。

本实用新型特别适应于中小型装载机配用的变速箱。在满足中、小型装载机使用要求的情况下，达到了降低生产成本和产品使用成本的目的。

与授权公告号为CN102146987B的“工程机配用动力换档变速箱”，相比较，本实用新型具有以下优点：由于本实用新型能获得足够大的传动比，所以三离合变速箱能与现有不同额定转速工程机的发动机配用并能获得理想的低速。本实用新型能与现有工程机的各种传动桥配置，各档速度都能达到理想状态。本实用新型结构更合理，工程机在高速档时，不会使其它轴超速运转，能获得更高转移工地的速度。本实用新型采用调速阀与蓄能器结合的缓冲系统，换档更平稳。

附图说明

图1是本实用新型液压离合器换挡变速部分的结构示意图。

图2是本实用新型液压离合器换挡变速部分的传动轴布置图。

图3是本实用新型齿轮箱部分的结构示意图。

图4是本实用新型齿轮箱部分的传动轴布置图。

图5是本实用新型特有的调速阀的结构和工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

如图1、2所示，液压离合器换挡变速部分包括箱体和液压控制系统，其中箱体包括通过轴承分别安装在壳体内的轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ和轴Ⅳ，轴Ⅰ上装有Z1齿轮。轴Ⅱ上装有第一湿式离合器1、第二湿式离合器2，并装有Z2齿轮、Z4齿轮和Z5齿轮，其中Z2齿轮与Z1齿轮相啮合。轴Ⅲ上装有第三湿式离合器3，并装有Z3齿轮和Z6齿轮，其中Z3齿轮与Z2齿轮相啮合。轴Ⅳ上装有Z7齿轮、Z8齿轮和Z9齿轮，其中Z7齿轮与Z6齿轮相啮合，其中Z8齿轮与Z4齿轮相啮合，其中Z9齿轮与Z5齿轮相啮合。

Z4齿轮通过第二湿式离合器2与轴Ⅱ连接，Z5齿轮通过第一湿式离合器1与轴Ⅱ连接，Z6通过第三湿式离合器3与轴Ⅲ连接。

三个湿式离合器其结构原理基本相同，它包括有离合器壳体、活塞、复位弹簧、铜片、钢片、离合器齿轮组成。其原理是离合器壳体与轴固定连接，壳体内装有既与离合器壳体滑移又与轴滑移的活塞，活塞上装有复位弹簧，还装有多片钢片、离合器齿轮通过外花键装有多片铜片，通过轴承装在轴上，钢片和铜片交叉安装，轴上有通往活塞腔的油道，活塞在压力油的作用下，克服弹簧的作用力压紧钢片和铜片，通过钢片和铜片的摩擦力来传递扭矩，当没有压力有时，活塞在弹簧的作用下复位，离合器分离。

液压控制系统包括通过齿轮泵5和滤油器6与箱体相连接的二位三通电磁换向阀7，二位三通电磁换向阀7连接有调速阀8，调速阀8的出油口连接有蓄能器9，并连接二位三通电磁换向阀10的进油口和三位四通电磁换向阀11的进油口，二位三通电磁换向阀10的另外一个油口连接箱体，第三个油口通过轴Ⅲ上的油道与第三湿式离合器3的活塞腔相连接，三位四通电磁换向阀11的第二个油口与箱体，第三、第四个油口分别通过轴Ⅱ上的油道与第一湿式离合器1、第二湿式离合器2的活塞腔相连接。

齿轮泵5出口连接有用于控制液压系统压力的溢流阀4，溢流阀4出口通过分流口和轴Ⅱ、轴Ⅲ上的润滑油道分别连接三个湿式离合器的摩擦片腔，给摩擦片润滑和散热。

其中，二位三通电磁换向阀7、两个调速阀8和蓄能器9组成换挡缓冲系统。换挡缓冲系统的原理是：当湿式离合器活塞腔与液压系统连通时，蓄能器9放油，给湿式离合器活塞腔充油，蓄能器9放完油的同时，活塞腔充满油，这时活塞接触到摩擦片，但压力很小，摩擦片的摩擦力较小，传递扭矩也很小，通过调速阀8给蓄能器充油，充油的过程中，蓄能器9的油压增加，活塞腔的压力同时增加，活塞对摩擦片压力增加，湿式离合器传递的扭矩增加，从而起到了缓冲的作用。缓冲平稳性取决两个因素：一是给蓄能器9充油流量的控制。流量不变，蓄能器9压力匀速增加，湿式离合器传递扭矩匀速增加，换挡平稳，用调速阀8控制流量，流量大小不受调速阀8出口压力变化的影响，用调速阀8控制流量，增加了换挡的平稳性。二是缓冲的时间，缓冲的时间越长，也就是调速阀流量越小，给蓄能器9充油的时间越长，离合器传递扭矩增加的时间越长，换挡越平稳。缓冲时间的加长会增加换挡时间，影响整车的工作效率。这就要求根据换挡不同的速度差，在满足换挡的平稳性要求的前提下，尽量缩短换挡时间，来提高整车的工作效率，所以根据各挡之间的速度差，确定换挡的缓冲时间，也就是两种流量的控制，两种流量的控制靠二位三通电磁换向阀7来切换。

作为流量控制阀的调速阀8可以是通用结构，但最好是本实用新型的如下特定形式：

如图5，调速阀8包括第一节流口8-1和第二节流口8-2，还包括一个调压阀8-3，调压阀8-3的阀芯上端装有弹簧。二位三通电磁换向阀7连接到第一节流口8-1和第二节流口8-2的进口，第一节流口8-1和第二节流口8-2的出口连接调压阀8-3的进口，调压阀8-3的进口分别连接弹簧腔和出油口，调压阀8-3的阀芯下油腔油口连接二位三通电磁换向阀7的进口。通过阀芯的上下移动来调节调压阀8-3出口通流面积。

压力油P1通过二位三通电磁换向阀7到第一节流口8-1和第二节流口8-2的进口，P1减去P2是节流口两端的压差，阀芯的平衡就是P1乘以阀芯的面积等于P2乘以阀芯面积加上弹簧的作用力。因此确定节流口两端的压差是弹簧的作用力和阀芯的面积，当阀芯出口压力P3发生变化时，阀芯上下自动移动，调节阀出口流通面积来保证P2的压力不变，这就完成了通过节流口的流量不受系统压力变化的影响，从而保证了换挡的平稳性。

为了满足变速箱的换挡平稳性，还可以做成三个节流口控制三个缓冲时间，也可做成四个节流口，控制四个缓冲时间等等。

如图3、4，本实用新型的齿轮箱部分包括通过轴承分别安装在壳体内的轴Ⅴ、轴Ⅵ、轴Ⅶ和轴Ⅷ。轴Ⅴ上装有Z10齿轮和Z12齿轮，轴Ⅵ上装有Z13齿轮和Z1415双联齿轮，Z1415双联齿轮通过花键安装在轴Ⅵ上，可在轴Ⅵ上滑移；轴Ⅶ上装有Z11齿轮和Z1617双联齿轮，Z1617双联齿轮通过花键安装在轴Ⅶ上，可在轴Ⅶ上滑移；轴轴Ⅷ上装有Z18齿轮、Z19齿轮、Z20齿轮和Z21齿轮。Z10齿轮与Z11齿轮相啮合，Z12齿轮与Z13齿轮相啮合，Z1415双联齿轮在左端时与Z18齿轮啮合，在右端时与Z20齿轮啮合。Z1617双联齿轮在左端时与Z19啮合，在右端时与Z21齿轮啮合。轴Ⅷ伸出端连接有手动刹车器。

图1、2中轴Ⅰ的左端与发动机连接，轴Ⅰ的右端与齿轮泵5传动连接，轴Ⅳ的右端通过传动轴与图3、4中的轴Ⅴ连接。

以下举例说明本实用新型的工作过程：

图1中，二位三通电磁换向阀7的电磁铁为DT4，二位三通电磁换向阀10的电磁铁为DT3，三位四通电磁换向阀11左端的电磁铁为DT1，右端电磁铁为DT2。

三位四通电磁换向阀11左端电磁铁DT1得电，三位四通电磁换向阀11接右位，系统通过轴Ⅱ的油道与第一湿式离合器1的活塞腔连接，三位四通电磁换向阀11右端电磁铁DT2得电，接右位，系统通过轴Ⅱ上的油道与第二湿式离合器2的活塞腔连接。二位三通电磁换向阀10的电磁铁为DT3得电。二位三通电磁换向阀10接右位，系统通过轴Ⅲ上的油道与第三湿式离合器3的活塞腔连接。

实际应用中速比和速度的确定方式如下：

各档位的速度是根据在实际工作中，确保装载机的驾驶安全和有较高工作效率的情况下决定的，前进一档要有比较低的速度，为了保证铲装时的操控性和有较大的铲装力，送料行进要以较快的速度，为了提高工作效率。速比的设计是为了各档的理想速度，是根据发动机的转速，装载机传动桥的速比和装载机轮胎的直径来设计的。不同型号的装载机轮胎直径不同，传动桥的速比也是不同的，如小型装载机传动桥用的是汽车五十铃改装的，速比为1:6.67，而ZL20装载机的传动桥是轮变桥速比是1:27。

与五十铃桥配用时，速比的设定方式如下：

 以ZL15-ZL16装载机为例，发动机的转速时2400转/分，传动桥的速比是1:6.67，轮胎直径0.9米。Z1齿轮有24个齿，Z2齿轮有61个齿，Z3齿轮有39个齿，Z4齿轮有70个齿，Z5齿轮有35个齿，Z6齿轮有55个齿，Z7齿轮有53个齿，Z8齿轮有38个齿，Z9齿轮有73个齿。

与轮变桥配用时速比的设定：

以ZL20装载机为例，发动机转速2400转/分，轮变桥的速比1:27，轮胎直径1.05米。

Z1齿轮有32个齿，Z2齿轮有54个齿，Z3齿轮有46个齿，Z4齿轮有72个齿，Z5齿轮有356个齿，Z6齿轮有65个齿，Z7齿轮有43个齿，Z8齿轮有36个齿，Z9齿轮有72个齿。

实际应用中速比的设定，与五十铃桥配用时，ZL15-ZL16装载机速比的设定：

Z10齿轮有18个齿，Z11齿轮有52个齿，Z12齿轮有30个齿，Z13齿轮有40个齿，Z14齿轮有30个齿，Z15齿轮有42个齿，Z16齿轮有26个齿，Z17齿轮有18个齿，Z18齿轮有46个齿，Z19齿轮有50个齿，Z20齿轮有34个齿，Z21齿轮有58个齿。

实际应用中速比的设定，与轮变桥配用时，ZL20装载机速比的设定方式如下：

Z10齿轮有24个齿，Z11齿轮有46个齿，Z12齿轮有35个齿，Z13齿轮有35个齿，Z14齿轮有31个齿，Z15齿轮有42个齿，Z16齿轮有31个齿，Z17齿轮有22个齿，Z18齿轮有45个齿，Z19齿轮有45个齿，Z20齿轮有34个齿，Z21齿轮有54个齿。

两箱配套使用，在正常工作中，机械箱拨到二档，用液压箱的前进一档、前进二档，在工地恶劣的情况下，机械箱拨到一档，用液压箱的前进一档、前进二档，转移工地时，液压箱拨前进二档，用机械箱的三档和四档。

ZL15-L16装载机两箱配套使用的速比和速度：

前进一档速比：机械箱二档的速比5.556乘以液压箱一档的速比5.301等于29.45；

前进二档速比：机械箱一档的速比9.309乘以液压箱二档的速比1.379等于12.837；

前进三档速比：机械箱二档的速比5.556乘以液压箱二档的速比1.379等于7.662；

前进四档速比：机械箱三档的速比2.044乘以液压箱二档的速比1.379等于2.819；

前进五档速比：机械箱四档的速比1.079乘以液压箱二档速比1.379等于1.488；

倒一档：机械箱一档速比9.039乘以液压箱倒档1.566等于14.578；

倒二档：机械箱二档速比5.556乘以液压箱倒档1.566等于8.7.

发动机转速2400转/分，五十铃桥速比1:6.667，轮胎直径0.9米。

前进一档速度2.073公里/小时；

前进二档速度4.755公里/小时；

前进三档速度7.967公里/小时；

前进四档速度21.653公里/小时；

前进五档速度41.02公里/小时；

倒一档速度4.187公里/小时；

倒二档速度7.015公里/小时。

ZL20装载机两箱配套使用的速比和速度：

前进一档速比：机械箱二档的速比2.782乘以液压箱一档的速比3.375等于9.39；

前进二档速比：机械箱一档的速比4.705乘以液压箱二档的速比0.844等于3.971；

前进三档速比：机械箱二档的速比2.782乘以液压箱二档的速比0.844等于2.348；

前进四档速比：机械箱三档的速比1.452乘以液压箱二档的速比0.844等于1.225；

前进五档速比：机械箱四档的速比0.81乘以液压箱二档速比0.844等于0.684；

倒一档：机械箱一档速比4.705乘以液压箱倒档0.951等于4.474；

倒二档：机械箱二档速比2.782乘以液压箱倒档0.951等于2.646。

发动机转速2400转/分，轮变桥速比1:27，轮胎直径1.05米。

前进一档速度：1.783公里/小时；

前进二档速度：4.:428公里/小时；

前进三档速度：7.489公里/小时；

前进四档速度：14.35公里/小时；

前进五档速度：25.7公里/小时；

倒一档速度：3.93公里/小时；

倒二档速度：6.646公里/小时。

Claims (2)

1.中小型装载机三离合变速箱，其特征在于它包括液压离合器换挡变速部分及其液压控制系统，其中液压离合器换挡变速部分包括轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ和轴Ⅳ；轴Ⅰ上装有Z1齿轮；轴Ⅱ上装有第一湿式离合器（1）、第二湿式离合器（2），并装有Z2齿轮、Z4齿轮和Z5齿轮，其中Z2齿轮与Z1齿轮相啮合；轴Ⅲ上装有第三湿式离合器（3），并装有Z3齿轮和Z6齿轮，其中Z3齿轮与Z2齿轮相啮合；轴Ⅳ上装有Z7齿轮、Z8齿轮和Z9齿轮，Z7齿轮与Z6齿轮相啮合，Z8齿轮与Z4齿轮相啮合，Z9齿轮与Z5齿轮相啮合；Z4齿轮通过第二湿式离合器（2）与轴Ⅱ连接，Z5齿轮通过第一湿式离合器1与轴Ⅱ连接，Z6通过第三湿式离合器（3）与轴Ⅲ连接；液压控制系统包括通过齿轮泵（5）和滤油器（6）与箱体相连接的二位三通电磁换向阀（7），二位三通电磁换向阀（7）连接有调速阀（8），调速阀（8）的出油口连接有蓄能器（9），并连接二位三通电磁换向阀（10）的进油口和三位四通电磁换向阀（11）的进油口，二位三通电磁换向阀（10）的另外一个油口连接箱体，第三个油口通过轴Ⅲ上的油道与第三湿式离合器（3）的活塞腔相连接，三位四通电磁换向阀（11）的第二个油口与箱体，第三、第四个油口分别通过轴Ⅱ上的油道与第一湿式离合器1、第二湿式离合器（2）的活塞腔相连接；齿轮泵（5）出口连接有用于控制液压系统压力的溢流阀（4），溢流阀（4）出口通过分流口和轴Ⅱ、轴Ⅲ上的润滑油道分别连接三个湿式离合器的摩擦片腔；还包括齿轮箱部分，该齿轮箱部分包括轴Ⅴ、轴Ⅵ、轴Ⅶ和轴Ⅷ；轴Ⅴ上装有Z10齿轮和Z12齿轮，轴Ⅵ上装有Z13齿轮和Z1415双联齿轮，Z1415双联齿轮通过花键可滑移地安装在轴Ⅵ上；轴Ⅶ上装有Z11齿轮和Z1617双联齿轮，Z1617双联齿轮通过花键可滑移地安装在轴Ⅶ上；轴轴Ⅷ上装有Z18齿轮、Z19齿轮、Z20齿轮和Z21齿轮；Z10齿轮与Z11齿轮相啮合，Z12齿轮与Z13齿轮相啮合，Z1415双联齿轮在左端时与Z18齿轮啮合，在右端时与Z20齿轮啮合；Z1617双联齿轮在左端时与Z19齿轮啮合，在右端时与Z21齿轮啮合；轴Ⅰ的右端与齿轮泵（5）传动连接，轴Ⅳ的动力输出端通过传动轴与轴Ⅴ的动力输入端连接。

2.如权利要求1所述的中小型装载机三离合变速箱，其特征在于：调速阀（8）包括第一节流口（8-1）和第二节流口（8-2），还包括一个调压阀（8-3），调压阀（8-3）的阀芯上端装有弹簧；二位三通电磁换向阀（7）连接到第一节流口（8-1）和第二节流口（8-2）的进口，第一节流口（8-1）和第二节流口（8-2）的出口连接调压阀（8-3）的进口，调压阀（8-3）的进口分别连接弹簧腔和出油口，调压阀（8-3）的阀芯下油腔油口连接二位三通电磁换向阀（7）的进口。