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恒力集团专业生产: 推土机用齿轮及齿轮箱

 

 

2、行星齿轮式动力换挡变速器

TY220推土机行星齿轮式动力换挡变速器的结构图，该变速器主要由四个行星排和一个旋转闭锁离合器构成。图3中标的“I”“II”“III”、“IV”是四个行星排，“V”是旋转闭锁离合器。

“I”“II”和“IV”行星排都是固定齿圈，用行星架同向旋转进行输出的。

“II”行星排的行星架上多装一个行星轮，若将齿圈C用离合器固定，当太阳轮A右转时，行星齿轮B左转，行星齿轮E右转，行星架D左转，则形成了以太阳轮输入、行星架反向旋转输出的行星齿轮减速机构。TY220型推土机变速器即利用第II行星排作为倒挡使用。

离合器有5个。第1至第4离合器的油缸体都由螺栓连接在端盖上，它们是不运动的。当油缸体和活塞之间充满压力油时，压力油在油超过计划的密封下，建立油压并推活塞压紧摩擦片，则可将齿圈固定。

第5号旋转闭锁离合器的结构比较特殊，它没有行星机构，其工作时是整体旋转的。向旋转油缸中供油时，需先向中心轴供油。工作时，压力油通过第5离合器固定不动的壳体19中的油道，进入旋转油缸，推动活塞工作。为防止泄漏，要用旋转密封环进行密封。工作完的油液，由于旋转油缸不停地旋转，离心力向外甩出，无法经供油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油缸体上增加一个钢球止回阀，在压力油的作用下，它密封油孔以建立油压，停止供油时，它会甩开，开放回油孔以回油。

TY220型推土机变速器，在结构上许多特点，利用这些特点，可使维修更为容易进行。如第1至第4离合器的摩擦片和光盘都是通用的；第2至第4行星排的活塞和密封环相同，行星排离合器导向销相同，光盘分离弹簧相同，离合器活塞分离弹簧相同；第1至第3行星排使用同一个行星架；第4行星排的行星架利用外齿圈插入第3行星排齿圈中，并用弹簧卡圈防止轴向窜动等等。

TY320和TY220型推土机系列产品有完全相似的变速器，只是放大了几何尺寸。TY160型推土机变速器，离合器的排列方式不同，第1离合器为前进挡，第2离合器为后退挡，第3旋转闭锁离合器为I挡，第4离合器为III挡，第5离合器为II挡。安们有相同的使用维修特点。

 

 

大功率履带推土机的差速转向技术

对大功率履带推土机差速转向机构的工作原理及使用特点。转向液压马达的旋转方向决定了推土机转向的方向，转向液压马达的旋转速度决定了推土机转向半径的大小，同时说明了差速转向机构具备转向轻便、转弯半径小、不需维护与调整的优点。结果表明差速转向技术比传统的转向离合器-制动器式转向技术具有较大的优越性。

差速转向机构  运动方程  行星排

Differential Steering Technique of Heave-duty Crawler Dozer

a new type of differential steering gear equipped with heave-duty crawler dozer and analyzed its working principle as well as its special application by kinematics analysis. It is discovered that the revolving direction of hydraulic motor decided revolving direction of the dozer, and the revolving speed of hydraulic motor decided revolving radius of the dozer. Differential steering gear had more advantages of steering, smaller revolving radius and less maintenance. The results indicate that the differential steering gear had more advantages than steering clutches-brake steering.

differential steering gear; motion equation; planet gear

 

美国卡特彼勒公司近年推出的大中型液压推土机，采用了许多新的设计制造技术，其中差速转向技术就是改进之一。该机构有较大的优越性，在履带式机械特别是大型机械上将日益受到重视。本文以卡特彼勒D8N型履带推土机为例，对差速转向机构的组成与原理做一介绍。

1 差速式转向机构的组成与工作原理

    D8N型履带式推土机的差速转向机构由三个行星排、变速箱输入的锥齿轮副9、转向液压马达输入的锥齿轮副17以及左、右端输出轴1、14（与终端传动连接、驱动履带转动）等组成，如图1所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


    差速转向机构有两路功率输入，一路从变速箱A来（包括速度和方向），另一路来自转向液压马达B（含左转和右转）。差速转向机构用液压马达的功率输入来增加一侧履带的速度，同时减小另一侧履带的速度，结果导致两侧履带产生速度差，使推土机转向。液压马达的旋转方向决定了推土机转向的方向；液压马达的旋转速度决定了推土机转向的急或缓，即转向半径的大与小。通过差速转向机构传递的功率可以分成三种工作情况：从变速箱来的行驶功率传递、来自转向液压马达的转向功率传递及前两种功率传递的复合。具体传动情况如下：

    （1）当变速箱输入动力，而转向液压马达无输入动力时，动力经锥齿轮副9→行星架8→行星轮7分两个方向：其一，动力经齿圈6（低速大转矩）→行星架2→左端输出轴1；另一路经太阳轮16（高速小转矩）→轴10→太阳轮15→行星轮12→行星架13（低速大转矩）→右端输出轴14。左、右两端输出轴的动力和转速相等、旋转方向也相同，机械直线行驶。

 当两侧驱动轮的负荷不相同时，动力经行星轮7仍进入两个方向（齿圈6和太阳轮16），通过Ⅰ行星排将转矩从一侧转换至另一侧，左、右端输出轴转矩不相等，但旋转方向与转速保持相等。

（2）当转向液压马达输入动力，而变速箱在空挡时，动力由转向液压马达→齿轮副17（增加转矩）→齿圈4→行星轮3分为两路：一路由行星架2（低速大转矩）至左端输出轴；另一路经太阳轮18（高速小转矩，其旋转方向与齿圈相反）→轴10→太阳轮15→行星轮12→行星架13（低速大转矩）→右端输出轴14。此时左、右端输出轴转矩和转速相等，但旋转方向相反，机械绕其自身中心回转（原地转向）。

如果两侧地面阻力不同，则两侧驱动轮的负荷不同，通过Ⅰ行星排可将动力转矩从一侧转换至需要动力较多的另一侧。由于两端输出轴动力的差异，机械将不严格绕其自身中心回转。

（3）动力由变速箱和转向液压马达同时输入时，则动力传递情况是上述两种情况的综合。视变速箱和转向液压马达两者功率输入的大小确定推土机转弯半径的大小和转向速度的快慢。

2 差速式转向机构的运动学分析

2.1 运动学特性方程

设： n 18、n 4、n2为Ⅰ行星排太阳轮 、齿圈和行星架的转速；n16、n6、n8为Ⅱ行星排太阳轮 、齿圈和行星架的转速； n15、n11、n 13为Ⅲ行星排太阳轮 、齿圈和行星架的转速；a1、a2、a3为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ行星排参数，其值等于齿圈齿数和太阳轮齿数之比；nA为由变速箱输入的大锥齿轮转速；nB为由转向液压马达输入的大锥齿轮转速；n1为左端输出轴转速；n14为右端输出轴转速。

根据行星齿轮传动的运动特性方程，建立运动特性方程组如下：

n 18+a1 n 4—（1+a1）n2=0                                                   （1）      n 16+a2 n 6—（1+a2）n8=0                                                   （2）

n 15+a3 n 11—（1+a3）n13=0                                                  （3）

式中：n 18=n 16=n 15，

      nA= n8，

      nB=n 4，

     n1= n2= n6，

     n14=n 13，


解此联立方程组并整理得式（4）、（5）：

 

2.2分析

     当变速箱输入动力至差速转向机构，而转向液压马达无输入动力时，nB=0，此时若取a1=a3，代入式（4）、（5），则有n1= n14，可见只要将Ⅰ和Ⅲ行星排参数设计相等，则可保证仅有变速箱输入动力时，机械直线行驶。此时从变速箱输入的大锥齿轮至左、右端输出轴的速比为式（6）。


                          


     当变速箱在空挡，仅有转向液压马达输入动力时，此时nA=0，若取a2=1+a3，代入式（4）、（5），则有n1=–n14，可见只要将Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ行星排参数取为a1=a3=a2–1，则当仅有转向液压马达输入动力时，机械绕其自身中心原地转向。此时从转向液压马达输入的大锥齿轮至左、右端输出轴的速比为式（7）。

 

 


 当变速箱及转向液压马达同时向差速转向机构输入动力时，此时nA≠0、nB≠0，根据前面对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ行星排参数的限定：a1=a3= a2—1，将其代入式（4）、（5），则有下式（8）：

设转向液压马达输入的大锥齿轮逆时针转动时，此时的n8为正，则有n1> n14，机械向右转向；反之，大锥齿轮顺时针转动时，此时的n8为负，则有n1< n14，机械向左转向。可见液压马达的旋转方向决定了推土机转向的方向；另外通过控制转向液压马达的转速，可以控制两侧履带的速度差，从而控制推土机转向的急或缓，即决定推土机转向半径的大与小，使机械适应不同转向半径的需要。

3、结论

差速式转向机构与传统的转向离合器-制动器式转向机构相比具有如下几个特点：

    （1）转向特性好，能实现机械的原地转向，这是转向离合器-制动器式转向机构无法实现的。同时转向半径范围大，转向机动灵活。

    （2）可实现一定程度的降速增扭，这也是传统的转向离合器-制动器式转向机构所达不到的。

    （3）工作可靠、不受压紧力及摩擦系数变化的影响，从而可减少使用中的维修与调整，大大提高机械部件的使用效率与寿命。

    （4）由于转向液压马达可无级调速，通过手柄控制转向液压马达的转速及转向，即可实现不同的转向半径，因此操纵省力、方便。

 

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