液力变速箱结构原理详解之欧阳育创编.docx

液力变速箱结构原理详解之欧阳育创编.docx

《液力变速箱结构原理详解之欧阳育创编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液力变速箱结构原理详解之欧阳育创编.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

液力变速箱结构原理详解之欧阳育创编

·YD13793104·

时间：

2021.02.04

创作：

欧阳育

YD130

液力变速器结构原理详解

HydromediaTransmission

使用说明书

SERVICEMANUAL

杭州前进齿轮箱集团有限公司

（杭州齿轮箱厂）

HANGZHOUADVANCEGEARBOXGROUPCO.,LTD.

（HANGZHOUGEARBOXWORKS）

说明………………………………………………………………………………………………3

第一节基本参数………………………………………………………………………………3

第二节简介……………………………………………………………………………………3

第三节结构原理………………………………………………………………………………7

3．1变矩器………………………………………………………………………………7

3．2动力换挡变速箱……………………………………………………………………7

3．3取力器………………………………………………………………………………7

3．4控制系统……………………………………………………………………………7

3．5输出端与辅件………………………………………………………………………9

第四节安装与连接……………………………………………………………………………10

第五节操作……………………………………………………………………………………11

5．1加油…………………………………………………………………………………11

5．2操纵和换挡…………………………………………………………………………11

5．3停车和停放…………………………………………………………………………11

5．4拖行…………………………………………………………………………………11

5．5检查…………………………………………………………………………………12

5．6其它…………………………………………………………………………………12

第六节维护和保养……………………………………………………………………………12

6．1油品……………………………………………………………………………………12

6．2油量……………………………………………………………………………………12

6．3换油……………………………………………………………………………………12

6．4滤清器的更换…………………………………………………………………………13

6．5使用要求………………………………………………………………………………13

6．6保养……………………………………………………………………………………13

6．7拆装、维修简明事项…………………………………………………………………13

6．8挡位选择器……………………………………………………………………………13

6．9常见易耗件及密封胶清单……………………………………………………………14

第七节常见故障的分析及排除方法………………………………………………………………14

图1YD130系列液力变速器

说明

本说明书将主要介绍YD130系列液力变速器的结构、工作原理、使用规程及日常维护注意事项等。

对与其结构或工作原理相近的变速器同时也有指导作用。

说明书中所涉及的一些数据或原理等均为常规情况下的YD130系列配置。

由于YD130为一系列化产品，结构或外形上可能存在着多样性，在未特殊说明的情况下，均以本说明书做为作业指导书。

本说明书的物料编号为YD13793104，使用时请注意核对。

我们将尽量确保手册中的内容正确无误，同时本公司将保留改进和修改产品及说明书的权利，恕不事先通知。

用户在使用前请仔细阅读本说明书。

正确的使用是保证液力变速器长期正常运行的前提！

第一节基本参数

最大输入功率：

130kW

最高输入转速：

2600r/min

涡轮轴最大扭矩：

1000Nm

注：

以上参数均为理论设计的额定值，由于发动机及车辆配置等参数在不同型式车辆上存在着多样性，变速器实际匹配数据与上述理论值可能有所差异。

第二节简介

YD130系列液力变速器由一个液力变矩器和一个具有整体箱式的多挡动力换挡变速箱组成，能实现前后桥驱动。

如变矩器与变速箱联为一体时，变矩器与发动机的连接可以是直接连接，即采用膜片与SAE1、2、3号飞轮连接；也可以选用分离式连接，即按照SAE、DIN等标准或商定的规格，采用机械类型的法兰和万向节连接变矩器与发动机。

变矩器：

常用型号种类

ZFW305型起动变矩比（K0）为2.30；

ZFW320型（可带闭锁离合器）起动变矩比（K0）为1.90～2.52；

ZFW350型（可带闭锁离合器）起动变矩比（K0）为1.54。

部分型号的变矩器可根据使用要求，在导轮上配置一个自由轮（单向离合器），也可选用与发动机匹配合理、满足要求的其它类型变矩器。

变速箱：

3挡结构：

3前3倒

4挡结构：

4前3倒

5挡结构：

5前3倒

6挡结构：

6前3倒

输入与输出中心距：

500mm（基本型）

取力器：

最多能带两个直接从发动机取力的取力器（传动比i=1），以用来驱动工作装置的油泵。

根据需要，取力器可选配动力脱开机构。

取力器与油泵的连接形式为SAE标准或根据用户要求具体配置。

辅件：

根据使用要求可选配：

车速里程计、脱桥机构、闭锁离合器以及微速爬行机构、双舱控制等。

配置微速爬行机构和双舱操纵控制另附说明。

变速箱传动比：

前进挡

倒挡

1挡

2挡

3挡

4挡

5挡

6挡

1挡

2挡

3挡

4/3前3倒1）

3.91

2.304

0.964

0.617

3.91

2.304

0.964

4.425

2.25

1.0

0.64

4.425

2.25

1.0

4.531

2.304

0.964

0.617

4.531

2.304

0.964

5.9

2.304

0.964

0.617

5.9

2.304

0.964

6/5前3倒2）

4.531

2.9

2.304

1.475

0.964

0.617

4.531

2.304

0.964

5.292

3.387

2.304

1.475

0.964

0.617

5.292

2.304

0.964

5.9

3.775

2.304

1.475

0.964

0.617

5.9

2.304

0.964

注：

1）无第四挡时即为三挡变速器结构。

2）无第六挡时即为五挡变速器结构，操纵方式只能采用电液操纵。

控制装置：

变速器有机液操纵和电液操纵两种方式可供选择（5/6挡结构只能采用电液操纵方式）。

重要注意事项

变速器在安装与拆卸场合，如变速器与发动机为膜片式连接结构，需起吊变速器时，应注意防止变矩器从变速箱中脱落。

将发动机控制在怠速（约1000r/min）工况，变速器应处于规定工作温度时检查油面高度：

当油温为40℃时，油位应在油尺中间刻度线和下刻度线之间；当油温为80℃时，油位应在油尺中间刻度线和上刻度线之间。

变速器的油标尺为旋入式，顺时针为拧紧方向，逆时针为旋松方向，切忌直接拉拨。

注意：

由于安装状态的影响，当发动机停止转动时，变速箱内的实际油面可能会升高，升高多少与变速器的安装状态有关。

应严格按维护要求执行，注意定期更换工作油，并清洗或更换滤清器。

请选用合格清洁的规定油品！

首次换油时间为100工作小时后，以后每隔1000工作小时必须换一次油，且至少每年换油一次。

车辆在启动发动机前，应将变速器置于空挡位置，车辆起步前须松开停车制动器。

车辆在滑行时，决不能将换挡杆置于空挡位置。

应在降低发动机转速后才可进行升降挡操纵，车辆行驶时应避免跳挡操纵。

反向操纵时应降低发动机转速，最好只在1挡工况下进行反向操纵。

当发动机处于最高转速时，在3、4挡以上的工况下不要操纵压力切断阀。

当发动机停车熄火时，挂挡不起制动作用。

在车辆下坡滑行时，为保证变速器润滑和冷却，发动机的转速不得低于1200r/min。

为保证安全，司机在离开车辆前应用制动块锲于车轮下，做为附加制动。

变速器的正常工作油温应在80℃~100℃内，瞬时允许达到120℃。

变速器工作时应同时注意工作油压的变化。

当车辆需烧电焊时，必须将电气元件与车辆电气系统彻底地断开！

当变速器出现故障或有异常现象时，应立即停止使用，并请专业人员检修。

请用户严格按本说明书的相关要求对变速器进行操作及维护。

未按本说明书及本公司或行业相关使用规程要求而造成变速器工作异常或损坏的，本公司将不负相关赔偿责任！

第三节结构原理

3．1变矩器

变矩器为三元件结构，具有综合式和非综合式两种结构。

为使变矩器与发动机匹配合理，其特性参数应根据发动机的外特性来确定。

变矩器由三部分组成：

泵轮——涡轮——导轮

由这三个工作轮组成了一个循环圆系统，液体按上述顺序通过循环圆流动。

发动机的机械能通过泵轮转换为液体的动能，再由涡轮转换为机械能。

变速器内的供油泵不断把压力油供给变矩器，这样才能使变矩器工作起作用，即增加发动机的输出扭矩。

同时经变矩器流出的液力传动油吸收了变矩器内产生的热量，通过冷却器散走热量。

油液由泵轮流入涡轮，流经涡轮时液流改变方向。

涡轮及输出轴所得到的扭矩大小，取决于负载。

导轮（反作用元件）置于涡轮后面，其作用是将从涡轮流出的油液经其油道后再次改变方向并以适当的方向流入泵轮，因此导轮受一反作用扭矩。

涡轮扭矩与泵轮扭矩之比称为变矩比，通常变矩比随涡轮与泵轮的转速比i的降低而增大。

因此，在涡轮不转时（零速工况）变矩比为最大，随着输出转速的提高，变矩比会降低。

通过变矩器，输出转速可实现无级变化，驱动扭矩自动适应所需的负载扭矩，从而增强了机械对各种工况的适应性，降低了劳动强度，增加了机器的寿命。

当涡轮转速达到泵轮转速的80%时，变矩比接近1，涡轮扭矩等于泵轮扭矩，此时变矩器的作用类似于一个耦合器。

导轮自由轮机构（单向离合器）的作用是在高速工况提高高效区传动范围。

在变矩工况，自由轮将扭矩传至导轮座，耦合工况时松开，此时导轮就能自由旋转。

变矩器装有闭锁离合器时，当输入转速提高，变矩比接近1，且牵引力不再增大时，闭锁离合器就自动闭锁。

变矩器闭锁后，泵轮与涡轮无相对滑动，因此变矩器的液力损耗为零。

此时传动效率接近100%。

3．2动力换挡变速箱

由液压控制的多片摩擦式离合器，能在带负荷状态（不切断动力）下接合和脱开，即为动力换挡。

YD130多挡动力换挡变速箱，结构上采用平行轴（定轴）传动，所有传动齿轮均由滚动轴承支承，齿轮与齿轮之间为常啮合传动。

各轴承及离合器均由经冷却后油液进行润滑。

3挡结构的变速箱内有5个多片湿式摩擦离合器，4、5及6挡结构的则有6个多片湿式摩擦离合器。

换挡时，相应挡位的离合器摩擦片由轴向作用的工作油压所推动的活塞压紧。

摩擦片的松开则是靠回复弹簧的作用力将活塞返回。

有关变速器内的结构及各挡位相应离合器的接合传动原理，请详见图1、图2、图3。

3．3取力器

变速器最多可有两个从发动机直接取力的取力口用于驱动外接油泵。

根据需要，其结构可配置动力切断机构。

3．4控制系统

机液控制变速器

说明：

5/6挡变速器只能采用电液控制方式。

用于变矩器和操纵阀供油的齿轮泵，置于变速箱内部，经取力器轴由发动机直接驱动，其流量Q=35L/1000r/min，油泵经油底壳中的吸油滤（粗滤）吸油，且将压力油直接泵入箱体顶部的压力滤清器（精滤）（精滤器也可与变速箱分离连接，安装于车辆其它部位）。

滤油器的滤油精度为0.025mm，过滤面积为5100cm2，同时滤清器内配有一压力旁通阀（起安全保护作用）。

通过滤清器出来的压力油经控制压力阀（主调压阀）限制其工作压力后，再通过压力控制阀进入操纵阀。

压力控制阀的作用是在换挡瞬间调节离合器油缸的升压特性，即在换挡时，油压会瞬时降低，换挡结束（离合器接合完毕）后油压再恢复到1.3~1.7MPa（控制压力阀限制的压力）。

这样能减少换挡冲击，提高变速器换挡品质（见图5、图6）。

控制测试点见图4。

经操纵阀的压力油直接进入各离合器。

换挡阀由钢球、弹簧和凹槽定位。

控制压力阀在限制最高工作油压的同时，将溢出的油送入变矩器及润滑油路。

在变矩器的入口油路处配有一个安全阀（开启压力为0.8MPa），防止变矩器内部压力过高导致损坏元件。

众所周知，按照变矩器液力传动原理，在变矩器内部，油是传递能量的介质。

为防止油的气蚀现象，变矩器的内腔里应始终充满油，该状态是靠装在变矩器出油路口的变矩器压力控制阀（背压阀）来保证的（开启压力为0.25MPa）。

从变矩器溢出的油直接进入车辆的油冷却器（油—水或油—气热交换器）。

当采用水冷发动机时，冷却器应装于导入发动机的冷却水的出口端；当采用风冷发动机时，可用油—气冷却器，冷却器应装于冷却风扇的鼓风端。

油冷却器须配置一旁通阀，当低温或冷却器堵塞时对冷却器起保护作用。

（注：

冷却器部件及连接油管部件不属于本公司提供的范围！

）

从冷却器出来的油直接进入变速箱润滑油路，为各润滑点提供足够的润滑冷却油量。

根据使用要求，变速器可装一个压力切断阀。

通过一个第二制动踏板操纵气压或油压可方便地控制压力切断动作。

液控压力为≥4MPa，气控压力为≥0.25MPa。

压力切断阀的作用是切断离合器油路油压，换挡（向）阀不动作时可脱开离合器。

这样，发动机输出的功率可全部供给外部油泵。

当操纵压力切断阀时，就不必将换挡（向）阀置于空挡位置了。

保险机构：

根据需要，机—液操纵的变速箱可配置一套“反向连锁”和“空挡保险”机构，以防止误操纵。

“反向连锁”的作用是防止变速器在3、4挡工况直接反向操纵。

当换挡（向）阀处于空挡位置后，空挡保险装置可使所有离合器油缸卸荷，这样，就不会因误操纵引起超速，车辆相当于在空挡滑行状态。

电液控制变速器

电液控制变速器的油路与前所述的机液控制相类似，见图7、图8、图9。

图3YD130系列传动原理图

电液控制变速器用4电磁阀取代了机液控制中的2个换挡（向）阀，4个电磁阀能控制所有挡位数，即3、4、5或6挡变速器。

各挡组合关系列于图10、图11、图12、图13。

根据不同的挡位数，选择不同的电磁阀组合方式（我们把这种组合方式称为编码）。

电液操纵的优点是操纵正确方便，最主要的还是采用了电缆连接使安装更为方便。

电液控制原理：

将挡位选择器与接线盒或其它接线端（通常是车辆仪表板）和变速器上的控制阀连接。

常用选择器有三种型式——DW-1、SG-4及SG-6，结构为手柄操纵型式。

手柄式只能在1挡作反向操纵，特殊的也能在1、2挡范围内作反向操纵。

反向时，残余的啮合速度只在变速器反向操纵的瞬间存在。

反向操纵时最好降低发动机的转速。

图3YD130系列传动原理图

SG-4型挡位选择器适用于3、4挡变速器操纵。

SG-6（s）型挡位选择器可用于3、4、5及6挡变速器的操纵，且带有不同的附加功能，如换挡延时连锁、降挡连锁、压力切断以及变矩器的闭锁控制等等。

变速器的电路和连接图见图11、图12、图13。

根据需要，也能实现双舱操纵（如RT汽车吊等），可提供相应的电路连接图。

特殊情况可由我公司提供有关的电缆和电气元件。

如整机生产厂能自选配置有关的电缆、电气元件时，应与原要求一致。

变矩器的闭锁离合器（WK）能实现自动闭锁控制。

闭锁离合器的闭、解锁由一个压力控制阀和一个电磁阀来操纵，其中电磁阀是通过转感器控制。

传感器通过一个与涡轮轴上齿轮对啮的齿轮测得涡轮轴的转速。

压力切断阀：

电液控制的变速箱不带有压力切断阀，而是通过一压力开关来控制压力切断。

压力开关要装于制动踏板下面（与制动器连动，当压力达到0.25~0.3MPa时起作用）。

根据挡位选择器的电路，压力切断只在1、2挡工况起作用。

微动阀（爬行速度阀）：

如用于叉车配套，变速器可带一个微动阀。

该阀的作用是能在不改变发动机转速的情况下得到任意的车速，因此车辆可在1挡工况以极慢的速度行驶（蠕行）。

该阀可由第二制动踏板通过一制动油缸对其控制。

3．5输出端与辅件

变速器采用整体式箱体的输出结构。

根据工作要求，在靠发动机的输出轴一端，可配置一个脱桥机构。

控制方式可以是机控，也可以是气控，脱开和接合只能在停车状态下进行。

停车制动器：

可在变速器的输出端装一鼓式制动器，用作停车制动。

转速里程表：

转速里程表的连接按DIN75532标准中的E2要求。

其传动比：

n输出轴/n转速表轴=2.67。

当然也可通过电子传感器测得输出齿轮转速来获得里程。

第四节安装与连接

1．最好采用3点式或4点式弹性支承安装，防止车辆底盘上的应力直接传至变速器箱体。

2．如果采用与发动机直接连接的形式，应按照安装图中有关规定，保证发动机曲轴与变矩器定位凸台端面处的轴向间隙。

（注意：

通常变矩器对曲轴会产生3000N的轴向推力，在低温启动时可达4000N。

）

3．当变速器与发动机分离连接时，应采用扭振阻尼联轴节（弹性联轴节）。

4．输入轴最大允许倾斜角为7°，输出轴最大允许倾斜角为10°，其中倾斜角为连接轴与变速器输入（输出）轴间的相对值。

5．连接轴应有轴向伸缩量，润滑装置及防护套。

连接轴采用铰接式时，在铰接处应加上涂层和排气孔。

6．万向节十字头的装配应按照有关生产厂的规定。

7．只有当达到最大制动压力（气压或液压）的30%时，变速器的压力切断才能起作用。

8．布置电缆时在电缆转角处要有适当的圆角，防止擦伤。

9．脱桥机构和取力器的动力脱开机构决不能在带负荷状态下直接脱开或接合。

必须在停车状态下，用机控或气液控操纵。

10．采用外接滤清器时，仍应优先选用我公司的滤清器。

滤清器应符合下列推荐的参数：

过滤流量约100L/min，滤油精度0.025mm，连接外接滤清器的油管延伸高度不得高于箱体的油管接口。

11．当车辆要在纵向（坡道）超过30%和横向（侧倾）超过15%的路面行驶作业时，请预先同我方商讨。

12．以环境温度30℃为基础，计算所需冷却容量。

冷却容量与变矩器容量（通常为发动机额定功率的80~100%，详细参见变矩器特性和匹配、牵引计算）之比应不低于下列值：

履带车辆、推土机、轮式装载机、铲运车、RT汽车吊及翻斗车等为35~40%；叉车、公路车、卡车及各挡均可闭锁的车辆等为30~35%。

13．当在高温地区使用时，应取适当的环境温度来确定冷却器参数。

14．变速器的冷却器应布置在冷却系统的冷水端。

15．当变速器修理或更换后，应清除滤清器、油管及冷却器的油污和沉积物。

16．冷却器、滤清器油管和螺纹接头的最小通径为20mm，当油管长度超过1m时，其通径相应增大20%。

17．整机的安装布置应考虑滤清器、油标尺和加油口的操作方便，同时应考虑变速器（尤其是操纵阀）拆装及维修性。

18．应从测量点65和63分别把操纵油压和油温引入驾驶室监视。

19．不用拆变速器，就可直接拆卸操纵阀。

20．当车辆要烧电焊时，必须将各电气元件与车辆电气系统彻底断开。

21．变速器、控制器（E部件——电子组合件和挡位选择器）和电池分别接地。

22．倒挡显示和报警只能通过继电器连接。

注意：

正确的安装是整机生产厂的责任。

第五节操作

5．1加油

在变速器工作前，按规定油品加入适当油量，同时应考虑首次加油时，冷却器、滤清器、油管和变矩器的充油容积，加油量要比今后常规的加油量要大。

由于停车状态下，变矩器、车辆冷却器和油管内的油均会部分回到变速器的油底壳内，因此必须在发动机处在怠速工况、停车挂空挡及变速器处于正常工作的热平衡温度时来控制其油面高度。

检查油面时，必须符合相关安全规章制度的规定。

如：

车辆须用制动块锲住车辆的车轮，防止滚动，对铰接式车辆须防止自动移动，保证安全。

检查时机液控制的换挡（向）阀或电液控制的选择器手柄必须置于空挡位置。

油温在80℃时，油位应在油标尺的中间刻度线与上刻度线之间，在40℃时应降至中间刻度线与下刻度线之间。

放油时，经放油孔只能放出变速箱和变矩器中部分的油。

在清理主油路的滤清器时，注意不要让油污和杂质进入油路。

此外，在制动器上加装一个盖板，防止油进入制动器。

安装滤清器时，应避免其外部受力，且注意不要拧得太紧。

5．2操纵和换挡

启动发动机前必须确认换挡手柄处于空挡位置。

为了安全，在发动机启动前，最好采用停车制动器制动，使车辆不能因发动机启动而起步。

启动发动机后，松开停车制动器，选择好行驶方向和挡位后，通过缓慢加大油门，车辆起步。

在行驶中，变矩器同时起一个主离合器的作用。

路况较好时车辆可在较高的挡位行驶，然而此时的加速度将会降低。

如果车辆停止行驶，而变速器仍处于挂挡状态，这时发动机处于怠速工况，此时若在平整的路面上车辆可能会开始蠕动爬行，因为处在怠速状态下的发动机通过变矩器可产生少量的牵引扭矩。

因此，当车辆停驶时必须将停车制动器置于制动状态。

如停驶较长时间，换挡（向）阀或挡位选择器必须挂在空挡位置。

在车辆行驶前，松开停车制动器！

实际经验要求使用者必须记住以上的操作规程，原因是液力变速器的变矩器有较大的变矩比，很容易使输出扭矩超过制动器的额定制动扭矩。

这样会导致变矩器油温升高和制动器过热，且不易及时发现。

需指出的是，在降挡操纵和特殊超速工况时，变矩器对发动机的超速起制动作用。

但在变矩器带有闭锁离合器等情况时，发动机可能会出现危险转速。

因此只有当车速达到该挡相邻的低一挡的极限速度时，才能降挡操纵，如需要时，应采用脚制动器使车速降低，缓慢减速后再换挡。

当要在车速较高时改变行驶方向，应降低发动机转速。

转向操纵时最高车速不得超过10km/h。

在3、4挡工况中发动机处于极限转速时，不应操纵压力切断阀。

变速器的润滑油量取决于发动机转速，因此行驶时不得使发动机转速低于1200r/min。

行驶速度应通过相应的挡位来实现。

5．3停车和停放

由于变矩器不能使发动机与桥之间产生刚性连接（发动机不起制动作用），如车辆停在坡道路面时，为防止车辆自行滑动，司机离车前，除接合停车制动器外，最好再用制动块锲住车轮，这样更为安全。

5．4拖行

车辆要被拖行时，拖行速度不得超过10km/h，距离不应超过10km。

当运行距离更长时，应将其装载运输。

注意：

违反上述规定会因为供油不足而使变速器遭受损坏！

5．5检查

油位：

油位检查每周至少一次。

油位检查时按下列步骤执行——

1）将车辆停于平坦地方；

2）变速器换挡手柄置于空挡位置“N”；

3）变速器工作温度在正常范围之内；

4）发动机处于怠速工况，转速约为1000r/min；

5）逆时针方向旋松油标尺，取出并擦拭干净；

6）油标尺插入加油管内并旋紧，到位后再拧松取出；

7）步骤5及6应至少做2次，以保证检测的准确性；

8）40℃时油位应在下刻度“COLD”及中间刻度之间；

9）80℃时油位应在上刻度“HOT”及中间刻度之间。

油温：

须用温度传感器对变速器油温进行监控。

变矩器的出口温度最大不得超过120℃，无故障和正常工作状态下，不会出现更高的温度。

如温度超过120℃，需一方面停车检查外部是否漏油，同时将发动机控制在1200~1500r/min，并且把变速器置于空挡，如系统正常，这时温度应很快（约2~3min）降至正常值，否则表明系统有问题，应排除故障后方可继续使用。

控制压力：

变速器换挡油压的