福伊特液力變矩器的結(jié)構(gòu)及工作原理的使用

1、第一章 福伊特液力傳動(dòng)箱簡(jiǎn)介 T211re.4液力傳動(dòng)箱是德國(guó)福伊特公司是專(zhuān)門(mén)為鐵路車(chē)輛設(shè)計(jì)的渦輪傳動(dòng)裝置。它是350kW性能級(jí)別的軌道車(chē)專(zhuān)用傳動(dòng)箱。第一節(jié) T211re.4液力傳動(dòng)箱的技術(shù)指標(biāo)一、T211re.4液力傳動(dòng)箱的主要技術(shù)參數(shù)序號(hào)名 稱單位技術(shù)數(shù)據(jù)1柴油機(jī)功率kW3502型式：雙循環(huán)圓（其一為高效的液力液力耦合器）、臥式、VTDC電子控制、循環(huán)圓沖排油換擋3換擋及換向：自動(dòng)換擋、手動(dòng)液壓換向4傳動(dòng)箱輸入功率PkW312.15傳動(dòng)箱輸入轉(zhuǎn)速n119206傳動(dòng)箱輸出轉(zhuǎn)速n228987最大輸入扭矩N.m22008最大輸出扭矩N.m61009輸入軸轉(zhuǎn)向：輸入方向看為順時(shí)針10傳動(dòng)箱重量（不

2、含傳動(dòng)油）mkg84011油箱油量(不包含熱交換器及其管路中的油量) VL7512最大拖行速度Km/hx12013最高環(huán)境溫度8514最高工作溫度130 : 二、T211re.4液力傳動(dòng)箱的特性參數(shù)序號(hào)名 稱單位技術(shù)數(shù)據(jù)1熱交換器冷卻功率QkW120.162傳動(dòng)油最高油溫1053渦輪傳動(dòng)裝置傳動(dòng)油出口溫度1104傳動(dòng)油流量l/s3.25壓力差Pmaxbar1.16最大回油量l16第二節(jié) T 211re.4液力傳動(dòng)箱的特點(diǎn) 一、命名規(guī)則：T211re.4液力傳動(dòng)箱是鐵路工程車(chē)輛專(zhuān)用設(shè)備，其命名規(guī)則如下：二、T211re.4液力傳動(dòng)箱的特點(diǎn) T211re.4液力傳動(dòng)箱其輸入功率科大350kW，采用

3、全新的福伊特驅(qū)動(dòng)控制器（VTDC）可以直接安裝在傳動(dòng)箱上并錄入運(yùn)行數(shù)據(jù)。另外還具有監(jiān)控診斷功能，液力制動(dòng)可以通過(guò)聯(lián)合制動(dòng)的方式整合進(jìn)入車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)以及性能的高可靠性。第二章 T211re.4液力傳動(dòng)箱的結(jié)構(gòu)第一節(jié) T211re.4液力傳動(dòng)箱的組成一、液力傳動(dòng)箱組成T211re.4液力傳動(dòng)箱由液力制動(dòng)、液力液力變扭器、液力耦合器、換向機(jī)構(gòu)、電氣控制模塊VTIC及部分組成，其外形如圖2-1所示。其輸入、輸出側(cè)分別如圖2-2、2-3所示。圖2-1 T211re.4液力傳動(dòng)箱外形圖其液力傳動(dòng)箱包括機(jī)械部分和液力部分組件，其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。二、機(jī)械組件機(jī)械組件包括增速齒輪、扭轉(zhuǎn)減振器、換向裝置、齒輪

4、變速器。圖2-2 T211re.4液力傳動(dòng)箱輸入側(cè)1-輸入裝置圖2-3 T211re.4液力傳動(dòng)箱輸出側(cè)2-輸出裝置圖2-4 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置組件1-輸出裝置；2-增速齒輪；3-輸入裝置；4-液力偶合器；5-液力變扭器6-機(jī)械部件；7-換向裝置的幵關(guān)軸傳動(dòng)箱輸入軸(3)直接與柴油機(jī)相連，通過(guò)一對(duì)增速齒輪(2)將轉(zhuǎn)速提升至液力元件的工作轉(zhuǎn)速，變扭器(5)和偶合器(4)的泵輪都裝在泵輪軸上，兩者的渦輪都裝在與傳動(dòng)箱輸出相連的渦輪軸上，渦輪軸再通過(guò)一系列的機(jī)械齒輪最終驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)箱輸出(1)，通過(guò)換向離合器(7)的作用，使傳動(dòng)鏈里機(jī)械齒輪(6)的數(shù)量增減，實(shí)現(xiàn)換向。三、液力組件液力組件包括液力變扭器、液力耦合器

5、。變扭器在低速段運(yùn)轉(zhuǎn)，耦合器在高速段運(yùn)轉(zhuǎn)。增速齒輪用于將傳動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)整到所需泵輪軸的轉(zhuǎn)速；扭轉(zhuǎn)減振器在渦輪傳動(dòng)裝置的輸入側(cè)，連接著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，作用就是轉(zhuǎn)移臨界共振并減少動(dòng)力系統(tǒng)的振動(dòng)；換向裝置用于更改渦輪傳動(dòng)裝置中的旋轉(zhuǎn)方向；齒輪變速器用于調(diào)整傳動(dòng)裝置的從動(dòng)轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)裝置控制器根據(jù)行駛速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷水平自動(dòng)從一個(gè)液力循環(huán)切換到另一個(gè)。低速時(shí)注入液力變扭器，高速時(shí)注入液力偶合器，切換期間不得中斷牽引力。四、液力傳動(dòng)箱剖面圖T211re.4液力傳動(dòng)箱配面圖及結(jié)構(gòu)示意如圖2-5所示。圖2-5 液力變矩器配面示意圖1-輸入軸；2-彈性連軸節(jié)；3-液力制動(dòng)器；4-液力耦合器；5-取力口6-液力變扭器；7

6、-連接軸；8-滑動(dòng)軸/換向軸；9-換向機(jī)構(gòu)；10-輸出軸11- 二級(jí)潤(rùn)滑泵；12-增速齒輪；13-油泵；14-控制栗渦輪傳動(dòng)裝置中的能量傳導(dǎo)是通過(guò)循環(huán)圓中工作液體（傳動(dòng)油）的慣性力實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)傳動(dòng)達(dá)到運(yùn)行溫度后，才能達(dá)到規(guī)定的牽引力。當(dāng)傳動(dòng)裝置控制器收到牽引命令后，需要一秒鐘的時(shí)間注滿渦輪傳動(dòng)裝置的液力循環(huán)系統(tǒng)。渦輪傳動(dòng)裝置中使用的傳動(dòng)油除了傳輸能量外，還用于渦輪傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑、冷卻和控制。由于渦輪傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)油必須滿足極高的要求，因此只允許使用福伊特批準(zhǔn)的 傳動(dòng)油。在牽引模式下存在熱量損耗。耗損的熱量經(jīng)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑循環(huán)導(dǎo)出。T211re.4液力傳動(dòng)箱的泵由液壓輸油泵、控制油泵、潤(rùn)滑

7、泵。其中輸油泵、控制油泵與初級(jí)側(cè)相連，液壓循環(huán)系統(tǒng)的輸油泵為所有的液壓循環(huán)系統(tǒng)供應(yīng)變速箱油，控制油泵以液壓油為控制線路和潤(rùn)滑位置供應(yīng)變速箱油；潤(rùn)滑油泵與次級(jí)側(cè)相連，以傳動(dòng)油供給潤(rùn)滑點(diǎn)。五、液力傳動(dòng)箱電氣組件T211 re.4傳動(dòng)箱是一個(gè)電控的傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)箱液力元件的充油、傳動(dòng)箱轉(zhuǎn)動(dòng)方向的切換都由來(lái)自車(chē)輛控制系統(tǒng)的電信號(hào)，通過(guò)電液伺服閥完成?？刂苽鲃?dòng)箱的主要部件是安裝在傳動(dòng)箱上的集成化控制板VTDC，以及有關(guān)的傳感器、伺服閥和電纜連接。T211re.4液力傳動(dòng)箱使用了以下組件：傳動(dòng)裝置控制器 VTDC (Voith Turbo Drive Control)、診斷端口D-IF、傳感器、執(zhí)行器、接

8、線、插頭連接。如圖2-6所示。圖2-6 液力變扭器外觀示意圖VTDC的硬件是控制器VTIC.1 (Voith Turbo Integrated Control)。傳感器、執(zhí)行器和插頭連接滿足防護(hù)等級(jí)IP 67，其他電子組件的防護(hù)等級(jí)滿足相關(guān)要求。VTDC處理車(chē)輛控制器發(fā)出的命令以及傳感器發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)接通渦輪傳動(dòng)裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。VTDC與車(chē)輛控制器間通過(guò)CAN總線進(jìn)行溝通。VTDC配有可永久保存診斷與運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？赏ㄟ^(guò)電腦或者診斷與運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VTBSwin可以從診斷端口讀取 VTDC中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。第二節(jié) 液力傳動(dòng)箱組件的構(gòu)造一、液力變扭器的構(gòu)造液力變扭器也叫變矩器，

9、液力變扭器的結(jié)構(gòu)如圖2-7、2-8所示，液力變扭器（Fluid Torque Converter）它有3個(gè)工作輪即泵輪、渦輪、導(dǎo)輪組成的液力元件。導(dǎo)輪則位于泵輪和渦輪之間，并與泵輪和渦輪保持一定的軸向間隙，通過(guò)導(dǎo)輪固定套固定于液力變扭器殼體上，位于液力傳動(dòng)箱的輸出側(cè)。以液壓油（ATF）為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。圖2-7 液力變扭器結(jié)構(gòu)圖液力變扭器以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性扭矩變換器，是液力傳動(dòng)的形式之一。二、液力耦合器的構(gòu)造液力耦合器由泵輪和渦輪組成，泵輪裝在輸入軸上，渦圖 2-8 液力變扭器構(gòu)造示意圖1飛輪；2渦輪；3泵輪；4導(dǎo)輪；5變矩器輸出軸6曲軸；7導(dǎo)輪固定套輪

10、裝在輸出軸上，如圖2-9、2-10所示。液力耦合器以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力聯(lián)軸器。圖 2-9 液力耦合器構(gòu)造示意圖三、傳感器液力傳動(dòng)箱傳感器較多，傳感器就是實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢測(cè)、診斷的元圖 2-10 液力耦合器構(gòu)造示意圖1輸入軸；2泵輪葉輪；3渦輪葉輪；4輸出軸5內(nèi)環(huán)；6導(dǎo)輪軸栓槽件，包括速度傳感器、溫度傳感器、位置傳感器等，為機(jī)車(chē)提供液力傳動(dòng)箱各種技術(shù)參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)，可以掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。速度傳感器就是為機(jī)車(chē)提供液力傳動(dòng)箱轉(zhuǎn)速參數(shù)，轉(zhuǎn)速傳感器安裝于液力傳動(dòng)箱殼體外部，如圖2-11所示。圖2-11 速度傳感器溫度傳感器監(jiān)視液力傳動(dòng)箱的液力傳動(dòng)油工作溫度，

11、對(duì)油溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為司機(jī)正確操控設(shè)備提供技術(shù)保障。如圖2-12所示。圖2-12 溫度傳感器換向位置傳感器監(jiān)視液力傳動(dòng)箱的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以此確定機(jī)車(chē)運(yùn)動(dòng)方向，如圖2-13。圖2-13 換向位置傳感器四、電磁閥電磁閥是控制電路中的執(zhí)行元件，通過(guò)電磁閥的動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。包括換向電磁閥、變扭器電磁閥、耦合器電磁閥。如圖2-14、2-15所示。圖2-14 耦合器控制電磁閥圖2-15 換向制閥電磁控五、電氣控制模塊電氣控制模塊包括控制單元、診斷模塊、診斷連接RS232、上載VTIC操作軟件、CAN診斷連接?？刂茊卧猇TIC.1安裝在液力傳動(dòng)箱上，其工作溫度為-40105、電壓范圍是0V3

12、2V、工作電壓范圍是16.8V32V。控制單元接口面板接口如圖2-16所示。診斷模塊安裝在車(chē)輛的電氣柜中，工作環(huán)境溫度為-40圖 2-15 控制單元接口面板示意圖1-X1傳感器接口；2-X3車(chē)控接口（車(chē)控系統(tǒng)電纜)；3-X4控制閥接口4- X2 CAN-Bus總線接口；5-接地螺釘70。RS232診斷連接用于讀取液力傳動(dòng)箱工作參數(shù)并從VTIC控制單元中獲得診斷信息。CAN診斷連接用于監(jiān)控CAN-Bus數(shù)據(jù)。診斷模塊如圖2-17所示。圖 2-17 診斷模塊示意圖診斷模塊故障信息報(bào)文對(duì)照項(xiàng)目狀態(tài)信號(hào)功能狀態(tài)1快閃(0.2s)并長(zhǎng)停頓(2s)功能正常2長(zhǎng)閃(2s)并快停頓(0.2s)功能錯(cuò)誤3閃停交

13、替等時(shí)長(zhǎng)(1s)控制單元軟件需要下載或更新，否者不適用4連續(xù)閃控制模塊功能失效 診斷模塊接口面板如圖2-18所示。圖2-18 診斷模塊接口面板示意圖1-保險(xiǎn)管；2、3-X163/X164VTIC終端接口；4- X162診斷接口CAN5-X161診斷接口RS232第三節(jié) 液力傳動(dòng)箱的工作原理一、變扭器的作用變扭器是液力傳動(dòng)箱的主要的動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)備之一，其作用就是：1.離合器的作用。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)，變扭器在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間充當(dāng)一個(gè)斷開(kāi)連接（未接合）的離合器。2.增扭矩作用。當(dāng)需要時(shí)，按高泵輪轉(zhuǎn)速/低渦輪轉(zhuǎn)速來(lái)倍增扭矩以提供一個(gè)更大的起動(dòng)或驅(qū)動(dòng)扭矩。3.液力耦合作用。在非怠速或非起動(dòng)的其它工作過(guò)

14、程中充當(dāng)一個(gè)將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳遞給變速箱的液力耦合器。4.鎖止作用。工作時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間提供1:1的動(dòng)力傳遞。另外變扭器還具有緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的作用；還起到飛輪的作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)；驅(qū)動(dòng)液壓控制的油泵；將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率100%傳遞給變速器從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性并降低變速器溫度等作用。二、變扭器的工作過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪帶動(dòng)泵輪（輸入）開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，泵輪帶動(dòng)了液力變扭器內(nèi)的傳動(dòng)油轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)油轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)渦輪（輸出），最后經(jīng)過(guò)固定的導(dǎo)輪葉片，再次回到泵輪完成循環(huán)。變扭器傳動(dòng)油從渦輪流入導(dǎo)輪后方向會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)傳動(dòng)油經(jīng)過(guò)渦輪再流回到泵輪時(shí)，其流動(dòng)方向變得與泵輪運(yùn)動(dòng)方向相同（就像長(zhǎng)江后浪推前浪）

15、，這就加強(qiáng)了泵輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，進(jìn)而也就增大了輸出扭矩。如圖2-19所示。圖 2-19 變扭器工作過(guò)程1-泵輪；2-渦輪；3-導(dǎo)輪柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以增速齒輪驅(qū)動(dòng)泵輪，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)油的流動(dòng)能量；渦輪通過(guò)減緩傳動(dòng)油速度和改變傳動(dòng)油方向吸收流動(dòng)能量并再轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；導(dǎo)輪的作用是，無(wú)論渦輪流出方向如何，始終保持理想的泵輪流入方向。導(dǎo)輪吸收泵輪與渦輪間的扭矩差，并以這種方式實(shí)現(xiàn)扭矩轉(zhuǎn)換。渦輪上產(chǎn)生的扭矩取決于體積流量、傳動(dòng)油偏轉(zhuǎn)角度和速度。渦輪力矩在渦輪停止時(shí)最 大并隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加而降低。o泵輪的輸入功率受各自渦輪轉(zhuǎn)速影響則很小。三、變扭器的動(dòng)力傳遞過(guò)程1.變扭器的工作狀態(tài)變扭器有三種工作狀態(tài)

16、，即增矩狀態(tài)、耦合狀態(tài)、自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。 增矩狀態(tài)。當(dāng)泵輪的轉(zhuǎn)速較高，而渦輪的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，傳動(dòng)油在渦輪的環(huán)流速度?。ㄒ騻鲃?dòng)油隨渦輪繞軸線旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生環(huán)流，渦輪轉(zhuǎn)速低所以環(huán)流速度低），而渦流速度大（泵輪轉(zhuǎn)速較大于渦輪轉(zhuǎn)速，因泵輪外緣處壓力較大于渦輪外緣處壓力，所以渦流速度大），傳動(dòng)油由渦輪葉片內(nèi)緣流出后，合成液流的方向沖擊導(dǎo)輪葉片的正面（凹面），力圖使導(dǎo)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閱蜗螂x合器對(duì)導(dǎo)輪的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)有鎖止作為，即導(dǎo)輪不能相對(duì)于固定套管作逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪給傳動(dòng)油的反作用力矩再次作用于渦輪上，使渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩增大，同時(shí)傳動(dòng)油經(jīng)導(dǎo)輪葉片導(dǎo)向后，朝著有利于泵輪葉片旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)入泵輪。所以，渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩（簡(jiǎn)

17、稱渦輪轉(zhuǎn)矩）等于泵輪通過(guò)渦流對(duì)渦輪的轉(zhuǎn)矩（簡(jiǎn)稱泵輪轉(zhuǎn)矩）加上導(dǎo)輪對(duì)油液的反作用力再次對(duì)渦輪的轉(zhuǎn)矩（簡(jiǎn)稱導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩）。隨著渦輪轉(zhuǎn)速的提高，渦輪內(nèi)傳動(dòng)油的環(huán)流速度的升高，合成液流的方向進(jìn)一步向環(huán)流方向傾斜，導(dǎo)輪對(duì)油液的反作用力矩減小，渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩降低，但輸出轉(zhuǎn)矩仍大于輸入轉(zhuǎn)矩。  偶合狀態(tài)。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速是泵輪轉(zhuǎn)速的0.85倍時(shí)，合成液流的方向與導(dǎo)輪葉片相切，導(dǎo)輪不起增大轉(zhuǎn)矩作用。渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩相同，此時(shí)稱為偶合工作狀態(tài)。 導(dǎo)輪自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速相接近時(shí)，渦輪內(nèi)傳動(dòng)油渦流速度?。ㄒ?yàn)闇u輪外緣與泵輪外緣壓力差?。?，而環(huán)流速度大（因?yàn)闇u輪轉(zhuǎn)速大），合成液流的方向沖

18、擊導(dǎo)輪的背面（凸面），力圖使導(dǎo)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因單向離合器對(duì)導(dǎo)輪的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)無(wú)鎖止作為，即導(dǎo)輪可以相對(duì)于固定套管作順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪成為自由輪。渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩相同。2. 變扭器的動(dòng)力傳遞過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，使傳動(dòng)油具有一定的速度，傳動(dòng)油沖擊渦輪，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。同時(shí)使轉(zhuǎn)速得到提升。增速齒輪速比1:21:2.6，輸出齒輪速比1:1.51:2。如圖2-20所示。圖2-20 變扭器液力動(dòng)力傳遞示意圖四、液力耦合器的作用和特點(diǎn)1.液力耦合器的作用液力偶合器是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力聯(lián)軸器，其作用是：實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞的非剛性連接。2.液力耦合器的特點(diǎn) 能消

19、除沖擊和振動(dòng)。傳動(dòng)油在流動(dòng)過(guò)程中不存在機(jī)械沖擊和摩擦。 輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨載荷的增大而增加。因?yàn)閮奢S的傳遞介質(zhì)為傳動(dòng)油，扭矩傳遞為非剛性的，造成輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，而且負(fù)載越大轉(zhuǎn)速差越大。 過(guò)載保護(hù)性能和起動(dòng)性能好，載荷過(guò)大而停轉(zhuǎn)時(shí)輸入軸仍可轉(zhuǎn)動(dòng)，不致造成動(dòng)力機(jī)的損壞。 當(dāng)載荷減小時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速增加直到接近于輸入軸的轉(zhuǎn)速，使傳遞扭矩趨于零。 一般液力偶合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時(shí)可獲得較高的效率。 液力偶合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。它一般靠殼體自然散熱，不需要外部冷卻的供油系統(tǒng)。五、液力耦合器的工作過(guò)程液力偶合器的泵輪和渦輪組成一個(gè)可使傳動(dòng)油循

20、環(huán)流動(dòng)的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。1.液力耦合器的動(dòng)力傳遞過(guò)程當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪帶動(dòng)液力耦合器的殼體和泵輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，泵輪葉片內(nèi)的傳動(dòng)油在泵輪的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，傳動(dòng)油被甩向泵輪葉片外緣處，并在外緣處沖向渦輪葉片，使渦輪在液壓沖擊力的作用下旋轉(zhuǎn)；沖向渦輪葉片的傳動(dòng)油沿渦輪葉片向內(nèi)緣流動(dòng)，返回到泵輪內(nèi)緣的傳動(dòng)油，又被泵輪再次甩向外緣。傳動(dòng)油就這樣從泵輪流向渦輪，又從渦輪返回到泵輪而形成循環(huán)的液流。由于在液力耦合器內(nèi)只有泵輪和渦輪兩個(gè)工作輪，液壓油在循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中，除了受泵輪和渦輪之間的作用力之外，沒(méi)有受到其他任何附加的外力。2.液力耦合器的能量傳遞過(guò)程液力

21、耦合器中的循環(huán)傳動(dòng)油，在從泵輪葉片內(nèi)緣流向外緣的過(guò)程中，泵輪對(duì)其作功，其速度和動(dòng)能逐漸增大；而在從渦輪葉片外緣流向內(nèi)緣的過(guò)程中，傳動(dòng)油對(duì)渦輪作功，其速度和動(dòng)能逐漸減小。液力耦合器要實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，必須在泵輪和渦輪之間有油液的循環(huán)流動(dòng)。而油液循環(huán)流動(dòng)的產(chǎn)生，是由于泵輪和渦輪之間存在著轉(zhuǎn)速差，使兩輪葉片外緣處產(chǎn)生壓力差所致。如果泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速相等，則液力耦合器不起傳動(dòng)作用。因此，液力耦合器工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能通過(guò)泵輪傳給傳動(dòng)油，傳動(dòng)油在循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中又將動(dòng)能傳給渦輪輸出。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以增速齒輪驅(qū)動(dòng)泵輪，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)油的流動(dòng)能量；渦輪通過(guò)減緩傳動(dòng)油速度和改變傳動(dòng)油方向吸收流動(dòng)能量并再轉(zhuǎn)換

22、成機(jī)械能。3.液力耦合器扭矩傳遞液力偶合器靠傳動(dòng)油與泵輪、渦輪的葉片相互作用產(chǎn)生動(dòng)量矩的變化來(lái)傳遞扭矩。它的輸出扭矩等于輸入扭矩減去摩擦力矩，所以它的輸出扭矩恒小于輸入扭矩。液力偶合器輸入軸與輸出軸間靠液體聯(lián)系，工作構(gòu)件間不存在剛性聯(lián)接。如圖2-21所示。圖 2-21 液力耦合器工作過(guò)程1-泵輪；2-渦輪液力偶合器上泵力矩和渦輪力矩是相同的，其牽引特性如圖2-22所示。圖 2-22 液力耦合器牽引特性六、液力傳動(dòng)箱的動(dòng)力傳輸路徑液力傳動(dòng)箱吸收柴油發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的動(dòng)力，由輸入軸輸入轉(zhuǎn)速，并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)將相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)速傳遞到傳動(dòng)箱輸出軸上。0柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩通過(guò)扭轉(zhuǎn)減振器傳給液力傳動(dòng)箱的輸入軸；輸入軸

23、上的齒輪通過(guò)增速齒輪將扭矩傳遞給液力傳遞裝置的泵輪軸，泵輪軸上固定有變扭器的泵輪、液力耦合器的泵輪；變扭器或液力耦合器充油時(shí)渦輪上出現(xiàn)的扭矩，通過(guò)輸出軸傳遞給從動(dòng)裝置，輸出軸上固定有變扭器的渦輪、液力耦合器的渦輪；由輸出法蘭輸出。輸出法蘭的旋轉(zhuǎn)方向取決于換向裝置中滑動(dòng)軸的位置。旋轉(zhuǎn)方向A:輸出旋轉(zhuǎn)方向與輸入旋轉(zhuǎn)方向相同；旋轉(zhuǎn)方向B:輸出旋轉(zhuǎn)方向與輸入旋轉(zhuǎn)方向相反。七、換向裝置液力傳動(dòng)箱有一個(gè)機(jī)械換向裝置，通過(guò)換向油缸帶動(dòng)的換向軸外齒與換向齒輪內(nèi)齒嚙合，實(shí)現(xiàn)傳遞齒輪的切換，使傳動(dòng)鏈里的齒輪數(shù)量增減，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)箱輸出轉(zhuǎn)向的變化。換向由一個(gè)液壓換向油缸和配套的滑動(dòng)軸所組成。傳動(dòng)箱的換向只能在車(chē)輛靜止時(shí)

24、進(jìn)行。根據(jù)所選旋轉(zhuǎn)方向，換向油缸將所需齒輪嚙合。機(jī)械能可以傳遞到輸出軸上。換向動(dòng)力輸出傳遞路線如圖2-23、2-24所示。圖 2-23換向裝置左圖為旋轉(zhuǎn)方向A 右圖為旋轉(zhuǎn)方向B1-嚙合的齒輪；2-帶滑動(dòng)軸的換向油缸；3-輸出軸上的齒輪；4-動(dòng)力傳輸路徑控制示意圖如2-15所示，換向裝置由傳動(dòng)裝置控制器進(jìn)行電子監(jiān)控。換向過(guò)程中出現(xiàn)的各種運(yùn)行狀態(tài)都由不同的 傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖2-24 換向控制位置示意圖第三章 液力傳動(dòng)箱的操作第一節(jié) 液力傳動(dòng)箱操作前的準(zhǔn)備 一、投入使用前的檢查啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之前應(yīng)對(duì)液力傳動(dòng)箱進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)傳動(dòng)箱傳動(dòng)油的油量符合規(guī)定數(shù)量，正常量為75L，傳動(dòng)油有無(wú)乳化、變質(zhì)現(xiàn)象，連

25、接電纜良好，操作屏顯示狀態(tài)正常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)采取措施，在故障未處理之前，應(yīng)避免液力傳動(dòng)裝置運(yùn)行。檢查油位時(shí)應(yīng)在平坦軌道上進(jìn)行。不得在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后、運(yùn)行中及車(chē)輛行進(jìn)中直接查看油位。二、第一次加油的油位檢查檢查程序：1.打開(kāi)注油口鎖蓋。2.從注油口注入過(guò)濾后的傳動(dòng)油75L。油位高于油位視窗玻璃最高位置若干厘米。加注前應(yīng)對(duì)傳動(dòng)油進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合IS 4406:1999標(biāo)準(zhǔn)，將傳動(dòng)油過(guò)濾到17/15/11級(jí)純度。3.蓋上注油口鎖蓋。4.啟動(dòng)VTDC傳動(dòng)控制器。05.啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)并以空載轉(zhuǎn)速運(yùn)行大約3min。使用傳動(dòng)油填充液力傳動(dòng)箱循環(huán)、外部管道和熱交換器。6.停止發(fā)動(dòng)機(jī)。7.在發(fā)

26、動(dòng)機(jī)停機(jī)后的兩分鐘內(nèi)通過(guò)油位視窗檢查油位。8.從注油口注入過(guò)濾后的傳動(dòng)油，直到到達(dá)油位視窗的最高液位。注油口及油位視窗位置如圖3-1所示。圖3-1注油口和油位視窗1-注油口；2-油位視窗第二節(jié) 液力傳動(dòng)箱的操作一、運(yùn)行操作過(guò)程1.啟動(dòng)的前提條件液力傳動(dòng)箱啟動(dòng)時(shí)應(yīng)處于停車(chē)狀態(tài)，切處于空載工況，沒(méi)有牽引或制動(dòng)指令。2.啟動(dòng)及運(yùn)行啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，注意觀察VTDC控制DMI顯示情況，確認(rèn)系統(tǒng)工作正常后，操作換向控制開(kāi)關(guān)，發(fā)出所需移動(dòng)的方向指令(A或B方向），再操作控制手柄發(fā)出牽引指令充油指令（牽引和使能信號(hào)），即使液力傳動(dòng)箱處于 “牽引模式”。傳動(dòng)箱必須選擇和連接到某一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。此時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)車(chē)輪滑移現(xiàn)

27、象（車(chē)控系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)出快速脫離信號(hào))液力傳動(dòng)箱得到安全牽引信號(hào)，其牽引控制程序才會(huì)啟動(dòng)。“使能信號(hào)”和“CAN:牽引”是安全信號(hào)，VTIC可以打開(kāi)控制閥并發(fā)出牽引信號(hào)（僅在以上兩個(gè)信號(hào)處于激活狀態(tài)時(shí)）?？刂剖疽馊鐖D3-2所示。圖 3-2 液力傳動(dòng)指令示意圖“使能信號(hào)”和“牽引信號(hào)”必須是獨(dú)立的且同時(shí)存在的信號(hào)。 VTIC每4000ms會(huì)發(fā)出一次檢測(cè)信號(hào)。脈沖信號(hào)如圖3-3所示。當(dāng)充油指令取消，變扭器或耦合器工作狀態(tài)下沒(méi)有得到正確的牽引信號(hào)，液力傳動(dòng)箱開(kāi)始排油。3. 工作模式（惰性模式、怠速模式）圖3-3 液力傳動(dòng)指令脈沖信號(hào)示意圖在“惰性模式”狀態(tài)下，液力傳動(dòng)箱處于排油狀態(tài)，排除傳動(dòng)箱的循環(huán)傳動(dòng)

28、油。4.工作工況切換當(dāng)工作工況由工作模式（惰性模式）切換到牽引模式，下達(dá)牽引指令，液力傳動(dòng)箱自動(dòng)打開(kāi)，根據(jù)車(chē)輛的行駛速度，液力傳動(dòng)箱自動(dòng)給正確的循環(huán)充油，當(dāng)發(fā)生車(chē)輛打滑時(shí)會(huì)自動(dòng)干預(yù)，快速降低牽引力，同時(shí)向上換擋機(jī)構(gòu)被鎖止，限制液力傳動(dòng)箱切換到高速擋。當(dāng)取消牽引指令，液力傳動(dòng)箱由牽引模式到工作模式（惰性運(yùn)行），液力傳動(dòng)箱排空傳動(dòng)油，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)。當(dāng)液力傳動(dòng)箱處于“工作模式”時(shí)，液力傳動(dòng)箱輸入轉(zhuǎn)速不大于1500r.p.m，且在1500r.p.m時(shí)連續(xù)運(yùn)行不得超過(guò)2min，運(yùn)行速度不得超過(guò)車(chē)輛最高許可速度的50%。5.行駛模式當(dāng)接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)準(zhǔn)備反方向運(yùn)行時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換向操作。VTIC和傳動(dòng)箱具備

29、了換向的先決條件：沒(méi)有牽引信號(hào)發(fā)出(“enable signal”=0 and “Traction”=0)；沒(méi)有notch信號(hào)發(fā)出(手柄位信號(hào)=0/中位）；傳動(dòng)箱輸出端法蘭不旋轉(zhuǎn)（停車(chē)狀態(tài)）；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1100 r.p.m(惰轉(zhuǎn)速度)。此時(shí)下達(dá)行駛方向的操作指令（如圖3-4）， 液力傳動(dòng)箱“行駛模式”準(zhǔn)備就緒。如果在切換到“行駛模式”之前已經(jīng)下達(dá)了“牽引指令”，需要再一次重新下達(dá)“牽引指令”。圖3-4 行駛模式指令VTIC每隔200ms會(huì)發(fā)出一次檢測(cè)信號(hào)，A和B向信號(hào)不能被同時(shí)觸發(fā)。6.其他運(yùn)行 反拖運(yùn)行反拖運(yùn)行的速度不得大于用戶手冊(cè)規(guī)定的速度，過(guò)高的反拖速度或者逆設(shè)定方向反拖可能會(huì)對(duì)液力傳動(dòng)箱或整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造成損壞。反拖之前也要確定液力傳動(dòng)箱的旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)定的行進(jìn)方向是否一致。在反拖時(shí)必須打開(kāi)VTDC。低溫運(yùn)行一是檢查傳動(dòng)油技術(shù)指標(biāo)是否符合外部環(huán)境工作溫度；二是第四章 液力傳動(dòng)箱的維護(hù)與保養(yǎng)第一節(jié) 液力傳動(dòng)箱維護(hù)等級(jí)一、液力傳動(dòng)箱的維護(hù)分類(lèi)液力傳動(dòng)箱維護(hù)分為日常維護(hù)和周期維護(hù)。日常維護(hù)就是在每次使用前的檢查。檢查傳動(dòng)油的油位、油質(zhì)、油