于愛武

（淄博職業(yè)學院機電工程學院，山東 淄博 255314）

1 裝載機概述

裝載機是一種用途廣泛的工程機械，主要用于離散狀物體的裝載、短距離的輸送、輕度鏟挖工作等。

一臺完整的裝載機是由多個系統(tǒng)組成的，主要有傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系。傳動系的主要作用是將發(fā)動機動力傳遞到驅(qū)動輪，傳動系統(tǒng)需要有接通、斷開動力的功能，也要有改變行駛速度和牽引力的能力。因此，傳動系統(tǒng)由離合器、變速箱、傳動軸、主減速器和半軸組成。

傳統(tǒng)的裝載機變速器傳動比設計借鑒汽車傳動比設計方法，先根據(jù)最高車速、最大牽引力和最大爬坡度要求選定發(fā)動機，再根據(jù)速度特性曲線確定主減速器傳動比、變速箱傳動比，最后確定變速器檔位數(shù)，根據(jù)設計這經(jīng)驗分配各擋傳動比。

本文基于小型輪式裝載機發(fā)動機特性曲線建立傳動比設計模型，在此基礎上設計變速箱傳動比，并進行了試驗，分析了幾種檔位的傳動效率。

2 變速箱設計

變速箱設計包括變速箱類型選擇、變速箱輸入轉(zhuǎn)矩確定、變速箱傳動比分配和結(jié)構設計等。本文主要介紹變速箱的傳動比和結(jié)構設計。

2.1 變速箱傳動比確定

要充分利用發(fā)動機的功率，就應該在任何速度下使發(fā)動機始終工作于額定點。因此，基于發(fā)動機的功率特性曲線，用不同檔位的傳動關系，可以方便的換算為機器的牽引功率與理論行駛速度曲線的關系曲線，并得到相應的曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分別代表三個不同的檔位。本設計的變速箱采用3個前進檔，3個后退檔。

3個前進檔各檔檔位及速比：iF1=2.862，iF2=1.448，iF3=0.5731。

3個后退檔各檔檔位及速比：iR1=2.809，iR2=1.422，iR3=0.5626。

2.2 變速箱結(jié)構設計

確定一個合理的變速箱設計方案，要從多個方面考慮。如軸的位置、軸的支撐方式、齒輪在軸上的布置等等?，F(xiàn)以一、三檔總成為例說明，其設計圖如圖1所示。軸兩端軸承支撐，齒輪按照高檔位到低檔位順序排列，一檔齒輪靠近箱體。

圖1 一、三檔總成

3 變速箱試驗

3.1 試驗原理

本試驗是變矩器和變速箱裝配在一起進行試驗的，變矩器在前，變速箱在后，輸入轉(zhuǎn)速即為變矩器輸入轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)速為變速箱輸出轉(zhuǎn)速。由外接的柴油機外特性知，柴油機額定轉(zhuǎn)速為2000 r/min，因此本試驗變速箱輸入轉(zhuǎn)速應為2000 r/min。負載由測功器提供，通過調(diào)整測功器的扭矩來改變負載扭矩的大小。功率、扭矩、轉(zhuǎn)速滿足下列關系：

式中：M1、M2、K、iTB和 ω1、ω2均可由試驗直接測量得到。

3.2 試驗步驟

保持變矩器的輸入轉(zhuǎn)速2000 r/min，調(diào)整測功器的扭矩（即輸出扭矩），從12 N·m至額定轉(zhuǎn)矩281.4 N·m中，選22個值，測試得到22組數(shù)據(jù)，從中得到共同工作效率的最大值。

3.3 試驗結(jié)果

以前Ⅰ檔為例，試驗的部分數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1得到，變矩器和變速箱共同工作的最大總效率為 η0max=0.749。

表1 前Ⅰ檔效率試驗數(shù)據(jù)

基于同樣的測試方法，對所有檔位進行試驗，變矩器和變速箱共同工作的最大效率如表2所示。從表中可知，1檔的傳動效率最高，傳動比越小，最大效率越低。

表2 各檔位最大效率試驗結(jié)果

4 結(jié)語

文章利用發(fā)動機功率曲線，確定變速箱檔數(shù)，基于等比級數(shù)，分配各檔位傳動比，并通過試驗測試變速箱的傳動效率和性能，試驗表明高扭矩時變速箱傳動效率高，低扭矩時變速箱傳動效率低，整體效率還有待提高。