賈 劍,李玉華

(濟(jì)南鐵路局 工務(wù)機(jī)械段,濟(jì)南 250022)

1 4WG-65B 2型液壓動(dòng)力機(jī)械變速箱概述

在我國(guó)引進(jìn)的大型養(yǎng)路機(jī)械中,其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括兩種方式:機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)和液壓動(dòng)力傳動(dòng)。在機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中,使用了德國(guó) Z F公司生產(chǎn)的4WG-65B 2型液力機(jī)械變速箱,該變速箱分前行、后行各 4擋。大型養(yǎng)路機(jī)械在使用時(shí)沒有使用其前進(jìn)和后退的一擋,把二、三、四擋改為一、二、三擋使用。前后司機(jī)室各有一控制盒,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)位置的雙向控制,其擋位轉(zhuǎn)換采用 Z F公司獨(dú)立設(shè)計(jì)的 E模塊,接受液力變矩器渦輪轉(zhuǎn)速和擋位信號(hào),進(jìn)而控制液力變矩器動(dòng)力傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)換,即由液力傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械傳動(dòng),使其提速和動(dòng)力傳動(dòng)非常平穩(wěn),又能提高傳動(dòng)效率。順利實(shí)現(xiàn)擋位轉(zhuǎn)換順暢、擋位閉鎖可靠、作業(yè)機(jī)械機(jī)構(gòu)狀態(tài)聯(lián)鎖項(xiàng)目齊全、運(yùn)行速度擋位聯(lián)鎖安全等功能,對(duì)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)及確保安全生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)保障。

2 4WG-65B 2型變速箱擋位功能的電液控制

換擋機(jī)構(gòu)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(dòng)離合器控制油缸,使相應(yīng)的液壓離合器結(jié)合,形成符合該擋位傳動(dòng)比的傳動(dòng)線路,實(shí)現(xiàn)齒輪與軸連接、變速和功率傳遞。WG型四擋機(jī)械動(dòng)力換擋變速箱各擋位電磁閥及離合器結(jié)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(jī)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(dòng)操作的,只有渦輪轉(zhuǎn)速降到1 400 r/m in以下且傳動(dòng)比 i≤0.65時(shí),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(shí)降擋造成發(fā)動(dòng)機(jī)飛車,所以降速時(shí),應(yīng)先降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并必要時(shí)施加風(fēng)制動(dòng),當(dāng)變矩器閉鎖離合器和換擋選擇器的自動(dòng)控制鎖閉機(jī)構(gòu)被釋放后,才可降低擋位。擋位與速度最佳匹配標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 WG型四擋機(jī)械動(dòng)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(jī)械 4WG-65B 2型變速箱擋位與速度最佳匹配標(biāo)準(zhǔn)

3 WG-65B 2型變速箱擋位轉(zhuǎn)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(gè)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(hào),此信號(hào)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(gè)信號(hào)到這里,此信號(hào)為一個(gè)確定目前擋位的信號(hào),由 28U 1內(nèi)部電路控制,該信號(hào)與接到 28U 1第 4腳的渦輪轉(zhuǎn)速信號(hào) 1f 35進(jìn)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(zhuǎn)速變化信號(hào),是一個(gè)脈沖信號(hào);5腳是輸出 G 39變換離合信號(hào),控制 Z F變換離合器的動(dòng)作,此腳的輸出完全由 28U 1的 4腳輸入信號(hào)經(jīng) 28U 1的內(nèi)部電路識(shí)別后決定輸出 +24 V還是 0 V;6腳是由轉(zhuǎn)擋盒輸出一個(gè)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(hào)輸出腳,其中E腳輸出到 M 4的信號(hào)為向后驅(qū)動(dòng)信號(hào),B腳輸出到M1的信號(hào)為向前驅(qū)動(dòng)信號(hào),E或 B與 D、C的不同組合成為不同擋位的控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng) Z F內(nèi)部換擋電磁閥,使 Z F形成不同的傳動(dòng)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(hào)輸入端;W腳輸出一個(gè)變換離合電源,換擋瞬間,W腳為 0 V,0.4 s后,換擋動(dòng)作結(jié)束,輸出為 +24 V;R腳對(duì)外輸出擋位確認(rèn)信號(hào)到 28U 1的 3腳;A S腳為空擋聯(lián)鎖信號(hào),空擋時(shí) 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(zhuǎn)換控制過程

正常操作 Z F,在前司機(jī)室打開 Z F電源鑰匙開關(guān),11B 2,28U 2/D、28d 1、28d 4繼電器動(dòng)作,1U 11,A J端接通電源。切斷后司機(jī)室掛擋盒 1U 11,B電源,將掛擋盒 1U 11,A從空擋換到 1擋時(shí),1U 11,A的 B、D腳為+24 V,輸出至 M 1和 M 3,實(shí)現(xiàn)前行 1擋功能。當(dāng)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(gè)確認(rèn)為 1擋的電平。28U 1的 3腳得到此電平,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升到1 300～1 400 r/m in(不大于1 400 r/m i n)時(shí),28U 1的 4腳信號(hào)與 3腳信號(hào)比較,其內(nèi)部電路動(dòng)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(dòng)作,換擋手柄將無法向空擋移動(dòng),實(shí)現(xiàn)擋位鎖定功能;28U 1接收 1f 35信號(hào)及由 G 35提供的 1擋的電平信號(hào)經(jīng)電路處理后輸出 Z F離合器控制信號(hào) G 39,進(jìn)而控制渦輪變矩器由液壓傳遞動(dòng)力到剛性連接傳遞動(dòng)力,在 1擋運(yùn)行,當(dāng)行車速度達(dá)到18 k m/h時(shí),渦輪變矩器實(shí)現(xiàn)剛性連接傳遞動(dòng)力,相對(duì)于電磁鐵閉鎖信號(hào),此信號(hào)稍滯后一點(diǎn)。1擋向 2擋進(jìn)程,2擋向 3擋進(jìn)擋,情況同上述類似。

只有當(dāng)轉(zhuǎn)速降到1 300～1 400 r/m i n時(shí),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(shí)現(xiàn) 3擋向 2擋轉(zhuǎn)換,2擋向 1擋轉(zhuǎn)換類似,要由 1擋退至空擋,必需發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)或施以空氣制動(dòng)。

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

4 點(diǎn)動(dòng)控制與 Z F封鎖信號(hào) 5 s延時(shí)控制

G 4、G 47分別為搗固車液壓掛擋封鎖信號(hào)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(bào)警封鎖信號(hào);對(duì)于穩(wěn)定車上述兩種信號(hào)僅由 G 4表達(dá);所謂封鎖信號(hào)是指此信號(hào)一旦產(chǎn)生將使 Z F走行控制不能實(shí)現(xiàn)。

圖 1 Z F控制系統(tǒng)

當(dāng) 28U 2/C的 6腳出現(xiàn)封鎖信號(hào)即接地時(shí),有兩種情況:①如果按下了點(diǎn)動(dòng)開關(guān),G 46接地,則 28U 2/C繼電器動(dòng)作,常閉觸點(diǎn) 1和 6將斷開,5 s延時(shí)電路28U 6輸入端 Y 11沒有接地信號(hào)輸入,其輸出端 Y 1也沒有信號(hào)輸出,那么 28U 2/A繼電器將不會(huì)動(dòng)作,Z F走行控制將會(huì)正常實(shí)現(xiàn)控制。②如果不按下點(diǎn)動(dòng)開關(guān),28U 2/C繼電器不動(dòng)作,其常閉觸點(diǎn) 1和 6呈閉合狀態(tài),封鎖信號(hào)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(shí),使其控制繼電器 R E 1在 5 s后動(dòng)作,則使 Y 1輸出接地信號(hào),28U 2/A繼電器動(dòng)作,其常閉觸點(diǎn) 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(hào)對(duì) 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(diǎn)動(dòng)開關(guān)使車走起來,后又釋放點(diǎn)動(dòng)開關(guān),車將走 5 s后,待此電路延時(shí)到 Y 1輸出接地信號(hào)時(shí)才將 Z F動(dòng)力脫開。

5 結(jié)束語

4WG-65B 2型動(dòng)力換擋變速箱利用液力變矩器和機(jī)械變速箱配以巧妙完善的電氣控制,操作簡(jiǎn)單,提高了提速平穩(wěn)性和高速狀態(tài)下的傳動(dòng)效率,同時(shí)也提高了大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)及高速運(yùn)行的安全系數(shù),但是其控制系統(tǒng)的復(fù)雜性也同時(shí)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(jī)械電子電路技術(shù)基礎(chǔ)[M].成都:西南交大出版社,2005.

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