龍工850八年歷程總結(jié)評測報告--傳動系統(tǒng)

龍工850是國產(chǎn)短軸距五噸級產(chǎn)品中市場表現(xiàn)比較優(yōu)秀的產(chǎn)品，普遍反映省油，動作輕快。這和其較輕的體重和傳動系統(tǒng)有密切的關(guān)系。龍工850采用的是雙渦輪液力-機(jī)械變速箱，該變速箱的結(jié)構(gòu)和原理在國內(nèi)各大廠商中普遍應(yīng)用。

上兩圖為變速箱原理圖和實物圖。

以上圖示是雙變總成的傳動原理。該變速糸統(tǒng)的設(shè)計出發(fā)點在于裝載機(jī)工作中的一個重要特征：鏟掘時需要最大輪胎驅(qū)動力和液壓力，而在結(jié)束鏟掘后，驅(qū)動力大幅下降。這種結(jié)構(gòu)從1970年代的ZL50系列開始使用，限于當(dāng)時的研究水平和齒輪材質(zhì)，人們認(rèn)為變矩器的變矩系數(shù)越大越好，借以減少變速箱的檔位。雙泵輪變矩器和超越離合器的組合能夠使變矩器的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩自動分成兩個檔。經(jīng)過多年改進(jìn)，其潛力已經(jīng)枯竭。其適裝性在5噸級已經(jīng)到頂，再加大到6噸級的嘗試已經(jīng)失敗，因為其先天性結(jié)構(gòu)缺陷無法克服：那就是效率低下，在結(jié)構(gòu)上一/倒檔隔離架、一檔行星架依靠浮動定位，在沖擊力的作用下易損壞，而沖擊力主要來自于雙渦變矩、分時驅(qū)動。
這種雙渦輪變矩器是和滾柱式超越離合器共同作為一個傳動部件工作的，用功率內(nèi)分流的方式調(diào)節(jié)輸出功率，即最大輸出力是雙渦共同輸出（此時超越離合器內(nèi)外齒同時工作），而在行駛阻力減小速度提高時由第二渦輪單獨輸出。為了了解其原理，需要先解釋一下變速器的原理。

在科普文章中，變矩器變矩原理被描述較為專業(yè)和晦澀難懂，在這里我用相對形象（但不太符合專業(yè)理論）的例子來說明其原理。在專業(yè)書上變矩器用的是流動液體動量矩的變化：泵輪從發(fā)動機(jī)獲得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩?fù)軇觽鲃右菏怪@得速度，在流向渦輪葉片時利用液流的沖擊力使渦輪轉(zhuǎn)動。在現(xiàn)實中相似的例子是大型泳館中人工涌浪對人體的拍擊現(xiàn)象。變矩器中導(dǎo)輪的作用就像是泳池壁在涌浪拍過人體撞擊池壁后反彈后的再次拍擊。就單個變矩器徑向剖面而言，把單個人比喻成渦輪葉片，把圓形的變矩器比喻成圓形的人工涌浪池，把導(dǎo)輪葉片比喻成以特定角度突出的泳池壁。涌浪沿池壁奔跑把人體撞過一個距離后拍擊池壁，在反彈后再次追尾人體。因為這個原理，變矩器的葉片形狀都是在空間扭曲的。

雙渦輪顧名思義就是有兩個渦輪，這兩個渦輪在不同的工況下時而共同面對泵輪發(fā)射出的液流，相當(dāng)于兩個人手牽手（此時超越離合器內(nèi)外環(huán)齒結(jié)合在一起），時而一個側(cè)過身子放開手隨波逐流只有一個挨拍（此時超越離合器松脫）。在實際的工作中表現(xiàn)為輸出力矩的臺階式跳動。超越離合器的內(nèi)環(huán)齒經(jīng)變矩器輸出齒向上連接二級渦輪，向下連接倒檔行星排太陽輪。而套在內(nèi)環(huán)齒上的外環(huán)齒向上連接一級渦輪，接受到的泵輪射流（涌浪）力矩較大。在實際的雙渦輪變矩器中，液流總是沿泵輪-一級渦輪--二級渦輪--導(dǎo)輪--泵輪的路徑循環(huán)的，循環(huán)的液流總是有將一二級渦輪拉成同一角速度的趨勢，這就使內(nèi)外齒和一二級輸出齒的傳動比設(shè)置必須使得超越離合器能迅速打破這種趨勢，所以一級渦輪輸出齒--外環(huán)齒被設(shè)計成減速，二級渦輪輸出齒--內(nèi)環(huán)齒被設(shè)計成增速。外環(huán)齒上的力矩更大，當(dāng)超越離合器結(jié)合時，如果車速或油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速配合不當(dāng)就會產(chǎn)生很大的沖擊。這也是該種功率內(nèi)分流的直白解釋：兩人推磨，有人一人推，有時兩人推，力氣大的那個有時光跑不伸手推，力氣小的哪個經(jīng)常推。與之相似的是卡特彼勒的雙泵輪變矩器，它調(diào)節(jié)的是液流的循環(huán)量和速度。

在該種傳動系統(tǒng)的原始設(shè)計中，發(fā)動機(jī)功率被定量分配給了液壓系統(tǒng)和液力變矩-變速箱，主要是針對堆垛作業(yè)時需要最大驅(qū)動力和液壓系統(tǒng)功率的工況設(shè)計的。在單純的鏟裝運輸時，變矩器并不能吸收發(fā)動機(jī)的全部輸出功率，此時的液壓系統(tǒng)只是在將液壓油從油箱泵出然后又泵回去?？ㄌ乇死盏碾p泵輪設(shè)計就是針對此種情況，用兩個泵輪分/合工作的方式調(diào)整變矩器能容，使一部分功率在兩個系統(tǒng)間來回倒騰。

這張表格是國產(chǎn)5噸級裝載機(jī)上用的最多的YJSW315-6型液力變矩器的試驗數(shù)據(jù)，由浙江臨海機(jī)械有限公司得出。注意泵輪轉(zhuǎn)速那一欄，這是在發(fā)動機(jī)油門全開的狀態(tài)下得到的，實際工作中沒有人會一直踩著不松的，該表格表示了油門到底時超越離合器輸出的力矩和轉(zhuǎn)速。泵輪吸收的最大扭矩是512牛.米。而在雙渦輪共同輸出最出扭矩時，發(fā)動機(jī)能提供給液壓泵的剩余扭矩約為400牛.米，正好符合驅(qū)動力最大和液壓系統(tǒng)出力最大的需求。

龍工LG850的節(jié)油貢獻(xiàn)者還有它的駕駛操作系統(tǒng)采用的是負(fù)荷傳感同軸流量自動放大全液壓轉(zhuǎn)向，所用的轉(zhuǎn)向器能根據(jù)外載荷的增加，流量具有自動放大的功能，保證轉(zhuǎn)向輕便靈活，同時還具有特殊的人力轉(zhuǎn)向功能,通俗的來講如按一般的施工強(qiáng)度來講,裝載機(jī)裝卸作業(yè)是前車架從最左邊轉(zhuǎn)向到最右邊,方向盤均數(shù)的打方向盤需要打三圈半,但如果施工緊急,快速的打方向盤只需要兩圈半就能把前車架實現(xiàn)從左到右的轉(zhuǎn)向,操作起來安全、非常靈活。
同時也使用節(jié)油降耗、提高效率一舉兩得的雙泵合流技術(shù)。LG850采用全液壓轉(zhuǎn)向，使得在轉(zhuǎn)向操作中更加輕便靈活，同時，雙泵更加輕便靈活，同時，雙泵合流技術(shù)提高工作效率，在保障轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需的液壓油后，轉(zhuǎn)向泵排出多余的壓力油會與工作液壓系統(tǒng)合流，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向泵和工作泵共同向工作液壓系統(tǒng)提供壓力油，這樣就一方面減輕了工作泵的負(fù)荷，提高了轉(zhuǎn)向泵壓力油的利用率，另一方面加快了動臂提升速度，提高了工作效率，又達(dá)到了節(jié)能減耗的目的。
因為有這個功能，龍工的產(chǎn)品比同行業(yè)的同樣的機(jī)型在滿負(fù)荷工作情況下不僅效率更高，而且更加省油。而且雙泵合流液壓系統(tǒng)可靠性高，設(shè)計的使用壽命長，維護(hù)成本低。這個功能的實現(xiàn)狀態(tài)是轉(zhuǎn)向器中始終有少量壓力油流過，轉(zhuǎn)向泵輸出的剩余流量并入工作泵輸出的流量中供給工作裝置。以下圖片為該機(jī)使用的開芯無反應(yīng)型全型壓轉(zhuǎn)向器實物分解圖和原理圖。

核心功能部件：內(nèi)控式優(yōu)先閥

該種系統(tǒng)的最大優(yōu)點就是減小了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量，應(yīng)對高壓溢流做的不夠，但是高壓溢流這種工況持續(xù)時間一般都不會長，常見的使用工況下對液壓油溫的影響不大。

該款裝載機(jī)的另一個缺點是短軸距、空載時前后車架尺寸重量差距大，而傳動軸和車橋間用的是強(qiáng)制四驅(qū)，所有狀況下前后橋分配扭矩相等。而空駛和前部重量負(fù)重較輕的情況下，受附著重量小相應(yīng)摩擦力不足以支持較大的驅(qū)動力前輪易滑轉(zhuǎn)，最明顯的是在斜向推進(jìn)被頂住的時候容易出現(xiàn)前部被橫推而輪胎滑磨的現(xiàn)象。在道路上快速行駛時對路面的平整度比較敏感。
總結(jié)，總體設(shè)計在追求低成本和足夠性能上做到了平衡，是屬于符合輕負(fù)荷、工作場地分布廣的個體用戶需求的。

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