BS315A行星式动力换档变速器：优化与升级

2BS315A行星式动力换档变速器总成用于4t、5t级装载机传动系统。它由变矩器、动力换档机械变速器两大部分组成。其中变矩器采用单级、二相、四元件双涡轮结构；变速器采用液力动力换档行星结构，可实现二前一倒一空四个档位，具有结构简单紧凑、刚性大、传动效率高，操作简便可靠，齿轮及摩擦片离合器寿命长等优点。2BS315A中“2”表示两个前进档位的行星式动力换档变速器；“B”表示变速器；“S”表示手动操控；“315”表示变矩器循环圆直径；“A”表示第一次变型代号。图3-1所示为2BS315A行星式动力换档变速器总成结构。

图3-1 2BS315A行星式动力换档变速器总成结构

1—工作液压泵 2—变速液压泵 3—一级涡轮输出齿轮 4—二级涡轮输出齿轮 5—工作泵轴齿轮 6—导轮座 7—二级涡轮 8—一级涡轮 9—导轮 10—泵轮 11—分动齿轮 12—中间输入轴 13—超越离合器滚柱 14—超越离合器内环凸轮 15—超越离合器外环齿轮 16—太阳轮 17—倒档行星轮 18—倒档行星架 19—倒档内齿圈 20—转向液压泵 21—转向泵轴齿轮 22—输出轴齿轮 23—输出轴 24—直接档输出齿轮 25—直接档轴 26—直接档活塞 27—Ⅱ档摩擦片 28—直接档受压盘 29—直接档连接盘 30—Ⅰ档行星架 31—Ⅰ档内齿圈 32—Ⅰ档液压缸 33—Ⅰ档活塞 34—Ⅰ档摩擦片 35—倒档摩擦片 36—倒档活塞 37—弹性板 38—罩轮 39—Ⅰ档行星轮 40—直接档液压缸

图3-2所示为2BS315A行星式动力换档变速器传动原理简图。

图3-2 2BS315A行星式动力换档变速器传动原理简图

1.变矩器

变矩器为单级、二相、四元件双涡轮结构，具体结构、原理将在3.2节进行说明。

变矩器主要由泵轮、一级涡轮、二级涡轮及导轮组成。泵轮通过弹性板与发动机飞轮连接。泵轮旋转时，驱动循环圆内的油液，使其具有一定的动能，而油液又推动一级涡轮和二级涡轮，并通过与它们连接的一级涡轮输出齿轮和二级涡轮输出齿轮带动变速器。由于变矩器涡轮转矩和转速可随负载的变化而改变，因而具有自动变矩、变速的功能。导轮通过导轮座固定在变矩器壳体上。

在液力变速器负载较小或转速较高时，二级涡轮单独工作；当液力变速器负荷增大，而使转速降低时（此时发动机转速基本不变），变矩器自动地变为一、二级涡轮同时工作。

2.动力换档机械变速器

变矩器二级涡轮的动力经二级涡轮输出齿轮传至中间输入轴，一级涡轮的动力传至一级涡轮输出齿轮，再传至超越离合器外环齿轮。当外负荷较小时，因变速器中间输入轴比超越离合器外环齿轮的转速高，使超越离合器滚柱空转。此时二级涡轮单独工作。

当外负荷增加时，迫使中间输入轴转速逐渐下降，如中间输入轴的转速小于超越离合器外环齿轮转速时，滚柱被楔紧，由一级涡轮传来的动力经滚柱传至超越离合器内环凸轮，由于超越离合器内环凸轮与中间输入轴为螺栓连接，故此时一级涡轮与二级涡轮同时工作。机械变速器有两个前进档，一个倒退档，现分别介绍如下。

（1）前进Ⅰ档 当变速阀杆处于Ⅰ档位置时，液压油经变速阀进入Ⅰ档液压缸，使Ⅰ档活塞左移，Ⅰ档磨擦片接合，Ⅰ档内齿圈被制动，动力从中间输入轴经太阳轮传至Ⅰ档行星轮。由于Ⅰ档内齿圈被制动，Ⅰ档行星架转动，通过直接档连接盘再传到直接档受压盘，经直接档输出齿轮传至输出轴齿轮作为Ⅰ档动力输出。前进Ⅰ档传动路线如图3-3所示。

图3-3 前进Ⅰ档传动路线(www.xing528.com)

Ⅰ档传动路线：中间输入轴→太阳轮→Ⅰ档行星架→直接档受压盘→直接档输出齿轮→输出轴齿轮→输出轴。

（2）前进Ⅱ档 当变速阀杆处于Ⅱ档位置时，液压油经变速阀进入Ⅱ档液压缸，使直接档活塞左移，Ⅱ档磨擦片接合，动力从中间输入轴经太阳轮传至直接档轴，由于Ⅱ档磨擦片的接合，动力传至直接档受压盘，经直接档输出齿轮传至输出轴齿轮作为Ⅱ档动力输出。前进Ⅱ档传动路线如图3-4所示。

Ⅱ档传动路线：中间输入轴→太阳轮→直接档轴→直接档摩擦片→直接档输出齿轮→输出轴齿轮→输出轴。

（3）倒退档 当变速阀杆处于倒档位置时，液压油经变速阀进入倒档液压缸，使倒档活塞右移，倒档磨擦片接合，倒档行星架被制动。动力从中间输入轴经太阳轮传至倒档行星轮，由于倒档行星架被制动，动力即由倒档内齿圈换向传给Ⅰ档行星架，通过直接档连接盘再传到直接档受压盘，经直接档输出齿轮传至输出轴齿轮作为倒档动力输出。倒档传动路线如图3-5所示。

倒档传动路线：中间输入轴→太阳轮→倒档内齿圈→Ⅰ档行星架→直接档受压盘→直接档输出齿轮→输出轴齿轮→输出轴。

图3-4 前进Ⅱ档传动路线

图3-5 倒档传动路线

3.液压系统

变速器带有三个液压泵，由于泵轮与分动齿轮相连，分动齿轮又与工作泵轴齿轮、转向泵轴齿轮相啮合。工作液压泵和变速液压泵由工作泵轴齿轮带动，转向液压泵则由转向泵轴齿轮带动。转向液压泵和工作液压泵分别向整机转向和工作系统供油，变矩器及变速操纵阀由变速液压泵提供。液压系统原理如图3-6所示。

变速器油底壳工作油由变速液压泵吸入，经管路滤清器（装有旁通阀，当滤清器堵塞时，油经旁通阀流出，旁通阀的压力为0.08～0.098MPa）进入变速操纵阀中的减压阀，液压油从减压阀杆的小孔流至减压阀杆的左端，将阀杆右推，液压油分两路，一路经变矩器减压阀进入变矩器，另一路通过离合器切断阀进入换向阀。

由于人为操纵变速阀杆而使液压油进入不同的离合器，活塞缸完成不同档位的工作，与此同时液压油经节流小孔进入减压阀蓄能器柱塞右侧，使减压阀蓄能器柱塞左移，以达稳定的操纵控制油压（1.1～1.5MPa）。制动时气压进入离合器切断阀将气阀杆左移，使液压油从回油孔回到油箱，活塞缸内液压油也因油路接通油箱而使离合器脱开，变速器自动处于空档状态。

图3-6 液压系统原理

变矩器的回油进入冷却器后经润滑压力阀进入变速器进行润滑和冷却，润滑压力阀的压力为0.1～0.2MPa。