履帶式推土機(jī)傳動(dòng)箱臺(tái)架調(diào)試研究

李輝，孫明躍，陳莉，孔海龍，劉曰奇

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272073）

為提升推土機(jī)駕駛舒適性，以機(jī)械連桿為操縱的行走系統(tǒng)正逐步被電液控行走操縱系統(tǒng)所代替，該系統(tǒng)為單手柄控制，通過(guò)手柄、控制器、電控變速閥之間的電流變化實(shí)現(xiàn)對(duì)變速箱內(nèi)各擋位離合器油壓的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)換擋。電液控行走操縱系統(tǒng)能夠降低駕駛員疲勞感，大大提高駕駛?cè)藛T的操縱舒適性，因而傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱與電控變速閥能否完全匹配就顯得尤為重要。裝機(jī)前的T 型臺(tái)架調(diào)試能夠解決變速箱換擋沖擊及換擋延遲等問(wèn)題。

1 傳動(dòng)箱的基本原理

履帶式推土機(jī)傳動(dòng)箱包括液力變矩器總成、變速箱、轉(zhuǎn)向制動(dòng)總成以及電控轉(zhuǎn)向閥，傳動(dòng)泵等部件。在推土機(jī)裝配過(guò)程中，傳動(dòng)箱作為一個(gè)整體安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)后側(cè)。通過(guò)萬(wàn)向節(jié)將發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞來(lái)的動(dòng)力輸入液力變矩器，并將動(dòng)力依次向后傳遞，驅(qū)動(dòng)設(shè)備前進(jìn)或后退。其中液力變矩器總成包括分動(dòng)箱及液力變矩器，分動(dòng)箱將動(dòng)力分配到若干出口以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)泵、工作泵運(yùn)轉(zhuǎn)；動(dòng)力傳遞到液力變矩器后通過(guò)降速增扭將動(dòng)力傳遞到變速箱；當(dāng)設(shè)備工作時(shí)變速箱內(nèi)的方向擋（前進(jìn)擋或后退擋)離合器與相應(yīng)的1 擋、2 擋、3 擋離合器同時(shí)充油，實(shí)現(xiàn)設(shè)備行走；轉(zhuǎn)向制動(dòng)總成實(shí)現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)向和制動(dòng)；電控?fù)Q擋變速閥利用閥總成上的調(diào)壓閥、減壓閥等進(jìn)行綜合壓力調(diào)定。

2 臺(tái)架調(diào)試原理

將傳動(dòng)箱安裝于T 型臺(tái)架上（圖1)，該臺(tái)架包括1 臺(tái)主電機(jī)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)，2 臺(tái)加載電機(jī)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)箱加載試驗(yàn)。

圖1 T型臺(tái)架簡(jiǎn)圖

電控行走手柄（圖2)前后方向分別控制電控變速閥的前進(jìn)擋比例閥和后退擋比例閥的電流通斷，當(dāng)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作時(shí)比例閥開(kāi)啟，對(duì)應(yīng)擋位的離合器充油。手柄上加擋減擋按鍵分別控制1 擋、2 擋、3 擋比例閥的電流通斷，當(dāng)在某一擋位時(shí)，對(duì)應(yīng)擋位的比例閥開(kāi)啟，離合器充油。

圖2 電控行走手柄功能簡(jiǎn)圖

換擋時(shí)手柄動(dòng)作發(fā)出電信號(hào)，通過(guò)變速箱控制器作用于電控變速閥上的對(duì)應(yīng)擋位比例閥，通過(guò)比例閥的開(kāi)啟和閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)擋位離合器充油，與此同時(shí)之前擋位離合器內(nèi)的油液通過(guò)比例閥的控制實(shí)現(xiàn)泄油完成換擋（圖3）。

圖3 控制原理簡(jiǎn)圖

電控變速閥內(nèi)的比例閥在接收來(lái)自控制器的指令電流后，比例電磁線圈產(chǎn)生一個(gè)推力，推力與電流成正比例關(guān)系，如圖4 所示。

圖4 電流與推力關(guān)系圖

比例電磁線圈產(chǎn)生的推力作用在電控變速閥的滑閥上，產(chǎn)生一個(gè)如圖5 所示的油壓。通過(guò)控制電流的大小改變推力，控制油液的流量和壓力。

圖5 推力與油壓關(guān)系圖

3 傳動(dòng)箱臺(tái)架調(diào)試的影響因素

3.1 溫度因素

油溫是影響傳動(dòng)箱換擋是否平順的重要因素，在低溫環(huán)境中油液較黏稠，流動(dòng)性差，會(huì)導(dǎo)致在換擋過(guò)程中離合器充油不充分，出現(xiàn)換擋沖擊的問(wèn)題。當(dāng)油液達(dá)到正常工作溫度時(shí)黏度降低，流動(dòng)性提高，存在離合器油液過(guò)充的問(wèn)題。針對(duì)油溫的影響，可在設(shè)備常工作的油溫范圍內(nèi)完成臺(tái)架調(diào)試。

履帶式推土機(jī)在工作時(shí)的油溫保持在95～105℃，在臺(tái)架調(diào)試過(guò)程中要重點(diǎn)對(duì)該區(qū)間溫度下的換擋參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。因油溫存在波動(dòng)性，可選取90～110℃作為推土機(jī)的工作油溫區(qū)間。在整體控制程序中設(shè)置觸發(fā)條件：當(dāng)油溫高于90℃時(shí)，控制參數(shù)自動(dòng)切換到該區(qū)間的換擋控制參數(shù)。履帶式推土機(jī)的油溫上升較快，在20min 內(nèi)就可在剛啟動(dòng)的低溫狀態(tài)達(dá)到熱平衡的高溫狀態(tài)（90～110℃)。在油液低溫狀態(tài)下可適當(dāng)放寬油溫區(qū)間，將低溫狀態(tài)的油溫區(qū)間控制在20～50℃。在該溫度區(qū)間下選取一組控制參數(shù)。50～90℃區(qū)間內(nèi)的油溫推土機(jī)不常使用，且溫度上升較快，在短時(shí)間就越過(guò)該段溫度區(qū)間，可在該溫度區(qū)間分1～2 組進(jìn)行臺(tái)架調(diào)試。

3.2 轉(zhuǎn)速因素

變速箱內(nèi)換擋的油液由安裝在分動(dòng)箱上的傳動(dòng)泵提供，傳動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速直接由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速確定。不同轉(zhuǎn)速下傳動(dòng)泵的油液流量不同，轉(zhuǎn)速越高流量越高。不同轉(zhuǎn)速下因油液流量的不同換擋也存在差異。

轉(zhuǎn)速對(duì)換擋參數(shù)的影響可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線確定。首先在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速及額定轉(zhuǎn)速下分別確定換擋參數(shù)，其次在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)速下確定一組換擋參數(shù)，該組參數(shù)為設(shè)備常用參數(shù)，另外可根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工況確定其他常用轉(zhuǎn)速下的換擋參數(shù)。每組換擋參數(shù)可設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速區(qū)間。如本臺(tái)設(shè)備的最大扭矩點(diǎn)在1 800r/min，可將轉(zhuǎn)速區(qū)間設(shè)定在1 700～1 900r/min。

4 調(diào)試過(guò)程

4.1 跑合試驗(yàn)

在調(diào)試前需對(duì)傳動(dòng)箱進(jìn)行跑核試驗(yàn)，以檢驗(yàn)各擋位壓力是否正常，液力變矩器泄漏量、離合器泄漏量是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。另需確認(rèn)傳動(dòng)箱在試驗(yàn)過(guò)程中是否存在漏油的問(wèn)題。

4.2 換擋過(guò)程

換入擋的電流控制見(jiàn)圖6，A 點(diǎn)處為換擋前，E 點(diǎn)處控制器接到手柄指令，向電控變速閥的比例閥發(fā)送電流使閥芯開(kāi)啟，對(duì)應(yīng)擋位離合器開(kāi)始充油。區(qū)間B為換擋過(guò)程中的換入擋預(yù)充油時(shí)間，因換入擋的油道及離合器內(nèi)無(wú)油液，為使后續(xù)換擋過(guò)程平緩，在區(qū)間B 內(nèi)對(duì)換入擋的油道及離合器進(jìn)行預(yù)充油，其中區(qū)間D 為脈沖電流，使換入擋的比例閥快速開(kāi)啟，離合器開(kāi)始預(yù)充油，F(xiàn) 點(diǎn)處預(yù)充油結(jié)束。區(qū)間C 為換擋過(guò)程，換入擋電流增加，開(kāi)始對(duì)換入擋擋位調(diào)壓，調(diào)壓完畢換擋過(guò)程結(jié)束。

圖6 換擋過(guò)程控制電流曲線

在換擋前，相應(yīng)擋位電流值穩(wěn)定在一個(gè)高位區(qū)間，見(jiàn)圖6 區(qū)間P；此時(shí)對(duì)應(yīng)擋位的油壓在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)維持離合器閉合以傳遞扭矩。當(dāng)開(kāi)始換擋時(shí)，換離擋電流迅速降至G，在G 區(qū)間內(nèi)等待換入擋離合器進(jìn)行充油，當(dāng)換入擋充油完畢，換離擋電流在H 點(diǎn)迅速降為0。

5 結(jié)論

推土機(jī)傳動(dòng)箱在裝機(jī)前需進(jìn)行T 型臺(tái)架跑合試驗(yàn)及變速換擋調(diào)試，跑核試驗(yàn)的目的主要解決傳動(dòng)箱與泵、閥等部件匹配問(wèn)題；變速換擋調(diào)試主要消除換擋沖擊及換擋延遲，使傳動(dòng)箱各擋位平順切換。在變速換擋調(diào)試過(guò)程中需要考慮輸入轉(zhuǎn)速及油溫對(duì)換擋過(guò)程的影響，找到各離合器充油時(shí)最佳匹配點(diǎn)。