一次 动力换挡变速箱升级改造纪实

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楼主所说的矿用车变速器厂家是不是贵州的

英德康

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前面介绍的机械缓冲阀+电液换挡阀的换挡系统，也称为微电子控制的半自动化电液变速操纵，是80年代各厂家相继从德国、美国、日本引进技术开发的成果。
! Y3 A, u1 t6 f" a3 r) `6 M+ A20世纪70年代末80年代初，我国为了改变工程机械落后的局面，开始引进工业先进国家的变速箱制造技术。
1989年四川齿轮厂率先引进了美国CAT公司的动力换档变速箱、液力变矩器技术，1992年杭州前进齿轮箱集团引进了德国ZF公司180型变速箱技术，1995年柳工集团与德国ZF公司合资生产变速箱和湿式传动驱动桥，杭齿集团与柳工—ZF合资厂根据用户需要均可生产先进的电液换档变速箱。浙江临海海宏集团近年来引进美国、日本技术研制开发的变速操纵阀、片式多路换向阀，先导比例阀等一大批阀类组件，其技术水平已达到20世纪90年代国际同类产品的先进水平。
以装载机变速箱为例：目前应用最广泛的是1970年柳工与天工院合作开发成功的ZLSO型轮式装载机上所用的双涡轮液力变矩器加简单行星式动力换挡变速器所组成的双涡轮简单行星式“双变”。我国装载机配套的定轴式“双变”，基本上都是由三元件简单变矩器加定轴式变速器组成。
目前，这种定轴式“双变”主要有4大品种:第一种是山工变矩器、变速器分置型“双变”，四进四退、双杆操作;第二种是3t级装载机‘.双变”，挡位只有三进三退，;第三种是Zt级及以下的小型装载机所用“双变”，基本与3t级定轴式“双变”相同，2008年产量约1万台。前3种定轴式“双变”为机械手动操纵落。第四种是德国采埃孚公司(ZF)的4WG18O(杭齿引进技术产品)及4WG20O(柳工与ZF合资生产产品)型定轴式“双变”。这种“双变”与前面3种最大的差别是通过微电子控制实现半自动化电液变速操纵。
) U. o, D# w# v6 f微电子半自动电液变速操纵对于装载机所用‘双变”变速箱而言，机械手动换挡升级为电液换挡，产品机械结构没有改变，谈不上先进与否。
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china_lsm

个人觉得只有电液接合才能将箱子的品质有所提升，比如老的机械变速器如果只是单纯的改成电控其实没有什么价值，因为操纵阀的换挡品质存在先天的不足

bsc

很好的资料介绍，值得学习

英德康

续4，国外工程机械的动力换挡变速箱技术简述
目前国内动力换档变速箱多为机械减压控制+电磁换挡阀控制的电液动力变速箱，在国外常见的为电液比例减压阀+电磁换挡阀能控制的电液动力换档变速箱。例如：ZF, DANA, CLARK, 纽荷兰,美国凯斯, 美国GOHN DEERE,美国 卡特，日本小松等。

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- q7 h/ d3 o! Y" E. b2 l机械减压+电磁换挡阀变速箱与比例减压+电磁换档阀变速箱的区别如下：
+ w9 i  a+ X9 O1 X机械减压+电磁换挡阀的变速箱是通过手动阀或电磁阀切换各档位的离合器。离合器摩擦片的柔性结合是通过机械减压阀，或缓冲阀加阻尼孔，或蓄能器来实现的，作用是缓冲、延长离合器压紧活塞的动作，提高离合器的柔性结合曲线质量。
- n% g; C7 i; b# `6 w$ n根据试验数据：装载机一档离合器结合时间是600-900ms, 由于其机械结构问题，其它各档结合时间相同，均为600-900ms。
离合器接合曲线单一，调整困难，升档冲击大，变速换档周期长。在行走时换档会感觉到中间有停顿，升档有冲击。
汽车起步时离合踏板松的慢，动力传递稳。当车辆起步后，离合踏板可以快抬快松。此时升速换档和降速换档要求离合器快速接合，防止动力传递瞬间中断产生的冲击。比例减压电液动力换档就是模拟最佳操作模式。
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4 }  q) x, G: q$ y' c8 S. C比例减压阀+电磁换向阀的变速箱是通过电子微处理器控制器控制比例阀，调整离合器接合曲线，可以根据不同档位离合器的特点，低档位升档为慢-柔接合，高档位升档为快-柔接合，通过不同档位离合器的接合曲线实现离合器的柔性结合，达到动力传递的无缝过渡。

+ E% ?' m. n! ]1 a. f以德国ZF，美国CASE动力换档变速箱为例，该变速箱的换档系统采用比例减压阀（ZERO-OFFSET零偏置电液比例减压阀IPPRZ59），高响应电磁换向阀，微处理器电子换档控制器。
根据试验数据：装载机一档离合器结合时间是约500-700ms。二档约为300-500ms,三，四档约为200-300ms.  
/ n' q/ h# z2 m2 \: J8 K, B) s" _比例减压电液动力换档可以在最短时间实现变速箱的升速、减速，节油效果明显。根据CASE装载机的作业试验数据，节油超过15%。若与电子伺服油门配置，通过分工况控制，功率提高15%，节油超过30%。


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英德康

续5，电液比例减压+电磁换挡阀的动力换挡变速箱
在请出执行离合器自动换挡幕后的主角（零偏置比例减压阀）之前，先了解一下它的大家庭-动力换挡变速箱的电液比例换挡系统。

+ x; i* A5 u# E: s' `变速箱电液动力换档系统（POWER SHIFT）部件组成：
( B! t  j5 g8 k; @; d4 Z2 QB, 多动能双轴全方位换档控制手柄--可选，履带式工程车辆。
$ ~  T! m% p  ?" iMFLD, 动力换档电液比例减压阀，电液动力换挡阀块（TE-RVP高响应低压溢流阀，RPP-T059先导电液比例减压阀，HT-S3A 2位3通先导电磁换挡阀 ）
% v7 x5 l# Z6 L- a- \- b, nA, MPC4-PS-H电子换挡控制器--完成换档控制、实现离合器平稳接合。
D, MPC4-PS电子控制器输入/输出接口插头及信号电缆。
C, MPC4-PS电子控制器压力曲线设定与调整软件 -- 基于WINDOWS操作系统。
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英德康

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续6，零偏置比例减压阀
幕后主角终于露面了，此比例减压阀非传统比例减压阀，其特点是响应速度快，流量大，精度高。
8 x+ O0 D: T3 T5 \! r记得第一次到某一合资厂做技术交流时，工厂工程师和厂领导看到该阀的原理图和升压曲线时非常惊讶。据讲，该厂曾多次向外方索求该曲线的比例阀资料时都被拒，没曾想，“铁鞋无处寻，得来不费功”。经过近6年的装车试验，该阀已经成功地在于国产工程机械变速箱的土壤上生根发芽，茁壮成长。
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IP-PRZ-59带零位偏置的先导比例控制减压阀工作原理：
7 w+ W2 Y8 N9 }比例减压阀有三个油口，P进油口，RP控制口，T回油口:
1、比例阀线圈不通电时，控制口的油通过主阀芯上的反馈节流孔进入弹簧腔，与弹簧共同作用，将阀芯推到最上端。主阀芯处于封死状态，P口和RP控制口不相通。
) j& ~( e" d; m3 [) P# l2、 P口少量的先导供油通过主阀芯中央油孔，经过滤器，从主阀芯上方的先导油节流孔流出，通过常开的先导球阀直接回油。
: Q" t" o- ^) f" G  t& l3、当比例阀线圈通入PWM电流信号时，衔铁柱塞产生一个与电流成正比的向下的推力，作用在推杆和定位球阀上，通过限制先导回油逐渐建立起球阀和主阀芯间先导腔的压力。
限压：先导油须克服球阀的压力，将球阀顶开，才能流回油箱。
建压：随着线圈电流增加，作用在球阀上的力增加，主阀芯上端的油压相应升高。该油压克服弹簧力将主阀芯向下推，进油口和控制口相通，先导油经P口和RP控制口流入离合器摩擦片的活塞腔。
& ]  A" J2 j8 V7 l; ~+ z4、同时，控制口离合器摩擦片的活塞腔的先导油经主阀芯上的反馈节流孔进入弹簧腔，作用于主阀芯下端，将主阀芯向上推，最终上下压力一致，阀芯处于平衡状态。当阀线圈中的电流变化时，主阀芯上腔的油压变化，阀芯下腔的压力自动做相应的调整，最终使阀芯处于平衡状态。

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ZF的订货技术要求，
# @0 R' C% m: n先看下面的这个比例减压阀PWM电流对先导压力的曲线左上表格是控制电流0.12A-0.80A对应的 控制压力0-24bar，左下图为验收合格的上限和下限
右侧是工厂测试曲线，电流对应压力升降重复100次，不得超限。采用该零偏置减压阀的目的是随意模拟人工操作离合器的最佳方式，控制换挡离合器的快速分离和柔性结合，实现车辆的自动、平稳调速。
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下图为控制原理：
MPC4-PS编程控制器输出的PWM放大信号来驱动比例电磁线圈，从而带动减压阀内部阀芯的运动。阀的输出压力与阀线圈的PWM电流信号大小成正比，响应时间50－80ms, 可用控制器对其压力曲线进行调整。当阀的控制线圈断电时，阀的入口P关闭，工作油口RP通过回油口回油箱。当线圈得电，比例电流的增加，工作油口输出油压也成比例的增加，从而实现离合器摩擦片的柔性接合。该阀采取输出油压反馈方式稳定工作油口压力，使之不受输入压力影响。

下图为IPR59零偏置比例减压阀三条特性曲线：
3 H4 {0 Q2 v; ^1 \曲线A, MPC4-PS控制器控制PWM(脉宽调制)电流曲线（％），无论机械减压还是比例减压，其目的都是通过三阶段控制完成离合器换挡周期，即：快速充油、缓冲保压，逐渐升压。从曲线A可以清楚看到三个阶段的控制状态
1，快速充油：电流曲线最大，换阀开启，快速向离合器空腔充油，使其处于磨合状态
5 I5 U, Y9 t: s3 C/ p0 v2，缓冲保压：电流曲线保持低压，阀口减少，缓解大流量充油的冲击，
# p8 @, L, @& r! E7 ?  D3，斜率升压：电流曲线斜率上升，阀微动调节离合器油缸的升压特性，模拟踏板慢松离合的过程使离合器柔性接合，逐渐升压直至升至最高压力，实现车辆换挡起步。
$ a/ ^. A' D: q- b4 r曲线B, 离合器充油、柔性接合流量曲线（L/min），阀开启时与供油与电流曲线趋势相同，逐渐减少
曲线C, 离合器充油、柔性接合压力曲线（bar），在建立压力后，随电流逐渐上升

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补充内容 (2011-11-25 06:25):
1,比例阀线圈不通电时，控制口的油通过主阀芯上的反馈节流孔进入弹簧腔，与弹簧共同作用，将阀芯推到最上端。主阀芯处于封死状态，P口和RP控制口不相通。RP口与T口通，离合器的油直接回油箱，离合器彻底分离。

北方的狼1976

太专业了，仔细看下来，觉得明白了不少关于装载机变速箱的原理

东陆

了解一下，电液控制本身并不了解，总感觉比纯机械的要神秘的多。

wailang

技术啊，真真的