装载机传动系统结构原理全解析

装载机传动系统结构原理全解析

一、装载机传动系统概述

装载机的传动系统在整机的运行与作业效能发挥中起着极为关键的作用。随着装载机的发展演进，从第一代到第三代产品在多个方面有着显著的变化与提升。空调系统及防滚翻与落物保护装置等在第二代产品中新增，极大地增强了安全舒适性，同时转向系统、制动系统、驾驶室、工作装置、车架等部件也融入了十多项先进技术与结构，使得第二代相对第一代在可靠性、安全舒适性、作业效率等方面都有了长足进步，外观造型也更加美观。而传动系统作为装载机的核心组成部分之一，同样经历了不断的优化与创新。

二、变速器结构原理

（一）变速器的组成与连接方式

我国当前典型轮式装载机的变速器（也叫变矩器变速箱总成）由液力变矩器及变速箱两部分组成。常见的一种连接方式是变矩器的一端与柴油机直接相连，另一端与变速箱直接相连，这种布局结构紧凑、连接可靠，在国内外轮式装载机中应用极为广泛。例如柳工 ZL50C 型装载机的变速器就是这种典型结构。然而，也存在其他连接形式，如变速器为一整体与柴油机分置，或变矩器与柴油机直接相连而与变速箱分置，中间通过传动轴连接。像山工的 ZL50D 型、常林的 ZLM50E 型装载机就是变矩器包括分动箱直接与柴油机相连，与变速箱分置并采用传动轴相连的结构型式。

（二）不同类型变速器的特点

1、柳工 ZL50C 型变速器

柳工 ZL50C 型变速器为双涡轮液力变矩器加行星式动力换挡变速箱组成。其变速箱有一个前进、一个后退两个行星排，加上一个直接挡（II 挡），共两前进、一后退三个挡，结构相对简单、挡位较少，且能够完全实现单杆操纵，这为操作人员带来了便捷的操控体验。该变矩器具有两个涡轮，二涡轮直接传给变速箱输入轴（齿轮），此时处于各挡轻载变速状态。一涡轮则是通过超越离合器才传给变速箱输入轴，当各相应挡扭矩加大，速度降低到超越离合器结合时，两个涡轮同时工作，进入相应挡的低速大扭矩状态，这一过程由超越离合器依据速度高低自动实现。实际上该变速器有 4 个前进挡，2 个后退挡，因为每个挡都有一个高低速自动换挡功能。这种变速器在操纵性能上优于普通多挡多杆操纵的变速器，但它也存在双涡轮变矩器比简单三元件变矩器效率低、功率损失大的缺点，并且由于其定轴式变速箱尚未采用电子技术，所以仍为普通的多杆操纵。

2、第三代产品变速器

以柳工的 ZL50G 型为代表的第三代产品采用 “ZF” 公司生产的由三元件变矩器与四挡前进三挡后退的定轴式变速箱组成的变速器。三元件变矩器效率较高，并且采用微电脑半自动控制的单手柄电液换挡技术，在作业时还增设了 I、II 挡快速切换按钮（KD 按钮）。操作人员在每个作业循环只需前后拨动一次手柄及按一次 KD 按钮，操作简便、快捷、舒适省力，大大提高了作业效率。其先进性主要体现在变速操纵系统上，如 CAT950B 型采用多排行星式变速箱、小松的 WA380 - 3 型采用定轴式变速箱，它们的变矩器均为三元件简单式，且多采用单杆电液换挡或电脑集成控制，在作业效率和操控性能上都有出色表现。

三、驱动桥结构原理

（一）驱动桥的组成与类型

驱动桥由前桥和后桥组成。由于装载机作业需要较大的牵引力，所以现代轮式装载机的前后桥均为驱动桥。前桥直接固定在前车架上，后桥为摆动桥，通过副车架与后车架相连。在现代轮式装载机普遍采用铰接式转向的情况下，前后驱动桥除主传动螺旋锥齿轮中的旋向不同外，其它零部件基本全部通用。到了第三代产品，出现了后桥中心摆动式结构，不再使用副车架，而是采用摆动架与后车架相连，此时后桥壳体与主传动托架和前桥不再通用，但其余零部件仍然与前桥完全通用。

（二）驱动桥的结构特点

我国目前轮式装载机的驱动桥大多采用整体桥壳，全浮式半轴，具有主传动及轮边两级减速的驱动桥。主传动一般采用一级螺旋锥齿轮减速，轮边通常采用行星式轮边减速。例如柳工 ZL50C 驱动桥就具有这种普遍代表性的结构，国内很多产品的驱动桥也都采用类似结构。

第三代 ZL50 型轮式装载机驱动桥出现了带内藏湿式多片式制动器及防滑差速器的驱动桥。这种驱动桥显著改善了制动性能和在恶劣作业条件下的通过性能及作业性能。如柳工第三代产品 ZL50G 型所用的 “ZF” AP400 驱动桥，其桥壳为整体式，内藏湿式多片式制动器在桥内部轮边减速器的内侧。还有一种桥壳为三节式的驱动桥，轮边减速器及内藏湿式多片式制动器都集中在桥的中部，紧靠主传动的两边，这种结构性能优良，但制造难度较大，CAT 的 950B 型、小松的 WA380 - 3 型驱动桥就是这种结构。此外，还有一种与 “ZF” 的 AP400 型驱动桥类似，只是内藏湿式多片式制动器在轮边减速器的外侧的驱动桥，但这种结构相对不太理想，应用并不广泛。

四、传动轴结构原理

传动轴在装载机传动系统中主要承担传递动力的任务，其基本上由汽车传动轴演变而来。我国第一代 ZL50 型装载机传动轴大多由 “解放牌”、“东风牌” 汽车传动轴改装而成，即便到现在，仍有相当一部分 ZL50 型轮式装载机，如厦工、龙工的 ZL50C - II 等依旧沿用 “东风牌” 改装的传动轴。不过，随着装载机力量与扭矩的不断加大，这种改装的传动轴在可靠性方面逐渐难以满足需求。以柳工 ZL50C 型为代表的第二代产品，由于作业工况对力量和扭矩要求的提升，改用由重型汽车传动轴经专门设计的轮式装载机专用传动轴。这种专用传动轴的承载能力比 “东风”、“解放” 传动轴高出一倍以上，可靠性得到了极大的提高，除柳工 ZL50C 型外，也较为普遍地应用在第二代甚至第三代 ZL50 型轮式装载机产品上，为装载机的稳定运行和高效作业提供了有力保障。