賈 劍,李玉華

(濟南鐵路局 工務機械段,濟南 250022)

1 4WG-65B 2型液壓動力機械變速箱概述

在我國引進的大型養(yǎng)路機械中,其動力傳動系統(tǒng)主要包括兩種方式:機械動力傳動和液壓動力傳動。在機械動力傳動系統(tǒng)中,使用了德國 Z F公司生產(chǎn)的4WG-65B 2型液力機械變速箱,該變速箱分前行、后行各 4擋。大型養(yǎng)路機械在使用時沒有使用其前進和后退的一擋,把二、三、四擋改為一、二、三擋使用。前后司機室各有一控制盒,實現(xiàn)兩個位置的雙向控制,其擋位轉換采用 Z F公司獨立設計的 E模塊,接受液力變矩器渦輪轉速和擋位信號,進而控制液力變矩器動力傳動方式轉換,即由液力傳動轉換為機械傳動,使其提速和動力傳動非常平穩(wěn),又能提高傳動效率。順利實現(xiàn)擋位轉換順暢、擋位閉鎖可靠、作業(yè)機械機構狀態(tài)聯(lián)鎖項目齊全、運行速度擋位聯(lián)鎖安全等功能,對保護發(fā)動機及確保安全生產(chǎn)提供了基礎保障。

2 4WG-65B 2型變速箱擋位功能的電液控制

換擋機構采用電液換擋控制系統(tǒng),變速箱內(nèi)有一套包含泵、電磁閥、液壓閥、離合器控制油缸在內(nèi)的液壓控制系統(tǒng)。每一擋位都有固定的電磁閥得電,打開控制油路,高壓油推動離合器控制油缸,使相應的液壓離合器結合,形成符合該擋位傳動比的傳動線路,實現(xiàn)齒輪與軸連接、變速和功率傳遞。WG型四擋機械動力換擋變速箱各擋位電磁閥及離合器結合情況如表 1所示。

液力變矩有兩種力矩工況、三種狀態(tài)(液力變矩,液力偶合和機械連接),其閉鎖離合器 WK的鎖閉是用速度傳感器和電子控制程序組件自動操作的,只有渦輪轉速降到1 400 r/m in以下且傳動比 i≤0.65時,方可降低擋位,否則,換擋選擇器被鎖定,目的是防止變矩器渦輪速度過高時降擋造成發(fā)動機飛車,所以降速時,應先降低發(fā)動機轉速并必要時施加風制動,當變矩器閉鎖離合器和換擋選擇器的自動控制鎖閉機構被釋放后,才可降低擋位。擋位與速度最佳匹配標準見表2。

表1 WG型四擋機械動力換擋變速箱各擋位電磁閥及離合器工況

表2 大型養(yǎng)路機械 4WG-65B 2型變速箱擋位與速度最佳匹配標準

3 WG-65B 2型變速箱擋位轉換電氣控制過程

3.1 28U 1控制 E模塊的功能說明

28U 1控制 E模塊有六個腳,其功能見圖 1 Z F控制系統(tǒng)。1腳是輸出掛擋盒鎖閉電磁鐵信號,此信號由 28U 1內(nèi)部電路產(chǎn)生;2腳是接地;3腳是由掛擋盒輸出一個信號到這里,此信號為一個確定目前擋位的信號,由 28U 1內(nèi)部電路控制,該信號與接到 28U 1第 4腳的渦輪轉速信號 1f 35進行比較,確定 28U 1的 1腳輸出為 +24 V或 0 V;4腳是由 1f 35輸入 Z F所接受的渦輪轉速變化信號,是一個脈沖信號;5腳是輸出 G 39變換離合信號,控制 Z F變換離合器的動作,此腳的輸出完全由 28U 1的 4腳輸入信號經(jīng) 28U 1的內(nèi)部電路識別后決定輸出 +24 V還是 0 V;6腳是由轉擋盒輸出一個變換離合電源到這里。

3.2 掛擋盒(1U 11、1U 11a)的功能說明

E、D、C、B腳是掛擋盒擋位變換信號輸出腳,其中E腳輸出到 M 4的信號為向后驅(qū)動信號,B腳輸出到M1的信號為向前驅(qū)動信號,E或 B與 D、C的不同組合成為不同擋位的控制信號去驅(qū)動 Z F內(nèi)部換擋電磁閥,使 Z F形成不同的傳動比。F腳是接地端;J腳為電源輸入端;S M腳是掛擋盒鎖閉電磁鐵的信號輸入端;W腳輸出一個變換離合電源,換擋瞬間,W腳為 0 V,0.4 s后,換擋動作結束,輸出為 +24 V;R腳對外輸出擋位確認信號到 28U 1的 3腳;A S腳為空擋聯(lián)鎖信號,空擋時 A S為 +24 V,在其它任意擋位其均為 0 V。

3.3 WG-65 B 2型變速箱擋位轉換控制過程

正常操作 Z F,在前司機室打開 Z F電源鑰匙開關,11B 2,28U 2/D、28d 1、28d 4繼電器動作,1U 11,A J端接通電源。切斷后司機室掛擋盒 1U 11,B電源,將掛擋盒 1U 11,A從空擋換到 1擋時,1U 11,A的 B、D腳為+24 V,輸出至 M 1和 M 3,實現(xiàn)前行 1擋功能。當換擋瞬間 A S電壓由 +24 V變?yōu)?0 V,W腳從 +24 V變?yōu)?0 V,維持 0.4 s后又變?yōu)?+24 V,G 35輸出一個確認為 1擋的電平。28U 1的 3腳得到此電平,當發(fā)動機轉速升到1 300～1 400 r/m in(不大于1 400 r/m i n)時,28U 1的 4腳信號與 3腳信號比較,其內(nèi)部電路動作,28U 1的 1腳輸出 +24 V去控制 1U 11的 S M腳,使1U 11內(nèi)部鎖閉電磁鐵動作,換擋手柄將無法向空擋移動,實現(xiàn)擋位鎖定功能;28U 1接收 1f 35信號及由 G 35提供的 1擋的電平信號經(jīng)電路處理后輸出 Z F離合器控制信號 G 39,進而控制渦輪變矩器由液壓傳遞動力到剛性連接傳遞動力,在 1擋運行,當行車速度達到18 k m/h時,渦輪變矩器實現(xiàn)剛性連接傳遞動力,相對于電磁鐵閉鎖信號,此信號稍滯后一點。1擋向 2擋進程,2擋向 3擋進擋,情況同上述類似。

只有當轉速降到1 300～1 400 r/m i n時,1U 11的S M端才為 0 V,其內(nèi)部鎖閉電磁鐵失電,手柄解鎖,方能實現(xiàn) 3擋向 2擋轉換,2擋向 1擋轉換類似,要由 1擋退至空擋,必需發(fā)動機停機或施以空氣制動。

若在后司機室操作,打開 Z F電源鑰匙開關 5B 2,28U 2/E、28d 2、28d 3繼電器動作,1U 11,B的 J端接通電源,切斷前司機室掛擋盒 1U 11,A電源,將掛擋盒1U 11,B從空擋換到 1擋時,1U 11,B的 B、D腳為 +24 V,輸出至 M 1和 M3,實現(xiàn)前行 1擋功能,Q Q其他功能控制過程與在前司機室掛擋過程相同。

4 點動控制與 Z F封鎖信號 5 s延時控制

G 4、G 47分別為搗固車液壓掛擋封鎖信號和小車解鎖、變矩器液壓系統(tǒng)油壓和油溫過高及濾清器堵塞報警封鎖信號;對于穩(wěn)定車上述兩種信號僅由 G 4表達;所謂封鎖信號是指此信號一旦產(chǎn)生將使 Z F走行控制不能實現(xiàn)。

圖 1 Z F控制系統(tǒng)

當 28U 2/C的 6腳出現(xiàn)封鎖信號即接地時,有兩種情況:①如果按下了點動開關,G 46接地,則 28U 2/C繼電器動作,常閉觸點 1和 6將斷開,5 s延時電路28U 6輸入端 Y 11沒有接地信號輸入,其輸出端 Y 1也沒有信號輸出,那么 28U 2/A繼電器將不會動作,Z F走行控制將會正常實現(xiàn)控制。②如果不按下點動開關,28U 2/C繼電器不動作,其常閉觸點 1和 6呈閉合狀態(tài),封鎖信號將傳至 28U 6的 Y 11輸入端,經(jīng)過其內(nèi)部集成電路 5 s延時,使其控制繼電器 R E 1在 5 s后動作,則使 Y 1輸出接地信號,28U 2/A繼電器動作,其常閉觸點 1與 6、3與 5將斷開,將 Z F走行鑰匙來的控制電源切斷,使 Z F走行控制失效。

此電路的作用是為了避免不足 5 s的不穩(wěn)定的封鎖信號對 Z F走行系統(tǒng)的控制,使其走走停停。另一方面,如果 Z F掛上擋位,用點動開關使車走起來,后又釋放點動開關,車將走 5 s后,待此電路延時到 Y 1輸出接地信號時才將 Z F動力脫開。

5 結束語

4WG-65B 2型動力換擋變速箱利用液力變矩器和機械變速箱配以巧妙完善的電氣控制,操作簡單,提高了提速平穩(wěn)性和高速狀態(tài)下的傳動效率,同時也提高了大型養(yǎng)路機械作業(yè)及高速運行的安全系數(shù),但是其控制系統(tǒng)的復雜性也同時給其故障分析處理帶來了一定難度。

[1] 毛必顯.大型養(yǎng)路機械電子電路技術基礎[M].成都:西南交大出版社,2005.

[2] 楊新軍,張文東,胡躍進,等.大型養(yǎng)路機械檢修技術基礎[M].成都:西南交大出版社,2005.