轮式挖掘机自动挡变速箱的原理及电液控制自动换挡系统介绍

吕志忠

（福建晋工机械有限公司，福建泉州362261）

0 引言

目前市场上轮式挖掘机按传动方式的不同，分为机械行走和液压行走两种形式。机械行走轮式挖掘机大多配套手动换挡变速箱，换挡操作较为繁琐；液压行走轮式挖掘机则以配套高低速两挡变速箱为主，但高低速切换仍为手动，且需要停车换挡，影响行驶、作业效率。

为更好地解决以上问题，福建晋工机械有限公司（以下简称“我司”）自主研发了一款应用在液压行走轮式挖掘机上的电液控制自动挡变速箱，行走操作上更加方便可靠，整机行走性能优越。本文主要介绍该变速箱的原理及其电液控制自动换挡系统。

1 变速箱自动换挡原理

变速箱总成原理如图1所示。变速箱的输入轴由液压行走马达驱动，输出轴连接到驱动桥；输入轴上安装有中间盘，中间盘的两侧滑动套分别设有低速挡输入齿轮和高速挡输入齿轮，输出轴上固定安装有分别与低速挡输入齿轮和高速挡输入齿轮相啮合传动的低速挡输出齿轮和高速挡输出齿轮；低速挡输入齿轮、高速挡输入齿轮与中间盘的相对面上均设有用于传动扭矩的摩擦片。低速挡输入齿轮与低速挡控制油缸之间、高速挡输入齿轮与高速挡控制油缸之间，均通过推盘及圆锥滚子轴承配合实现传动连接；推盘安装在低速挡控制油缸或高速挡控制油缸上，圆锥滚子轴承过盈配合安装在低速挡输入齿轮或高速挡输入齿轮上，推盘与轴承间采用过盈配合连接。

图1 变速箱总成原理图

2 电液控制自动换挡系统的组成及原理

整个电液控制自动换挡系统的组成及原理如图2所示。前进/后退液压先导换挡开关从“1”位或“2”位供油，先导液压油分别推动液压分配阀阀芯右移或左移，行走液压油进入液压行走马达，驱动液压行走马达正转或反转，带动变速箱输入轴正转或反转；同时先导液压油通过梭阀进入自动换挡控制块，再进入高/低速挡控制油缸，油缸推动推盘，让高速挡输入齿轮与高速挡输出齿轮啮合或低速挡输入齿轮与低速挡输出齿轮啮合，带动变速箱输出轴正转或反转，实现挖掘机前进或后退。

图2 电液控制自动换挡系统简图

液压行走马达油路上安装有检测行走驱动压力的行走马达压力传感器，低速挡控制油缸和高速挡控制油缸的油路上也分别安装有用于检测压力的低速挡信号压力传感器和高速挡信号压力传感器。行走马达压力传感器、低速挡信号压力传感器及高速挡信号压力传感器的信号输出端均电连接至电子监控器的输入端，电子监控器的输出端与自动换挡控制块的控制输入端相电连接，如图3所示。

行走操作时，首先挂挡（前进或后退），先导液压油通过三通梭阀、自动换挡控制块，先进入低速挡控制油缸，低速挡起步，低速挡信号压力传感器检测到压力，并在相应电子监控器上显示一挡；在一挡行驶状态下，如果电子监控器检测到行走马达压力传感器压力低，则说明此时需要的行走驱动力小，可能处于平路或下坡路况，电子监控器控制自动换挡控制块通电，切换到高速挡，高速挡信号压力传感器检测到压力，电子监控器显示二挡；反之，如果此时行走马达压力传感器压力高，则说明此时需要的行走驱动力大，挖掘机维持在一挡行驶。

图3 电液控制自动换挡系统控制图23—电子监控器

同理，在二挡行驶状态下，如果电子监控器检测到行走马达压力传感器压力高，则说明此时需要的行走驱动力大，可能路况已经变为上坡，电子监控器则控制自动换挡控制块回到常态位，切换到低速挡行走，低速挡信号压力传感器检测到压力，在仪表显示一挡；反之，如果此时行走马达压力传感器压力低，则说明此时需要的行走驱动力小，挖掘机维持在二挡行驶。

3 结语

根据该变速箱及其电液控制自动换挡系统的原理，我司目前已生产出样品，并试用在我司的7吨级轮式挖掘机上，一挡速比为4，二挡速比为1，配合晋工专用的驱动桥、液压行走马达及液压系统等，行走性能优越，操作方便可靠，很好地解决了市场上轮式挖掘机的行走操作问题。同时，该款变速箱及自动换挡控制系统还申请了实用新型专利，专利号：201720883823.2。

［参考文献］

[1]同济大学.单斗液压挖掘机[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，1986.

[2]《中国筑养路机械设备手册》编委会.中国筑养路机械设备手册[M].北京：人民交通出版社，2011.