龍工850八年歷程總結(jié)評(píng)測(cè)報(bào)告--傳動(dòng)系統(tǒng)

龍工850是國(guó)產(chǎn)短軸距五噸級(jí)產(chǎn)品中市場(chǎng)表現(xiàn)比較優(yōu)秀的產(chǎn)品，普遍反映省油，動(dòng)作輕快。這和其較輕的體重和傳動(dòng)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(guó)內(nèi)各大廠商中普遍應(yīng)用。

上兩圖為變速箱原理圖和實(shí)物圖。

以上圖示是雙變總成的傳動(dòng)原理。該變速糸統(tǒng)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)在于裝載機(jī)工作中的一個(gè)重要特征：鏟掘時(shí)需要最大輪胎驅(qū)動(dòng)力和液壓力，而在結(jié)束鏟掘后，驅(qū)動(dòng)力大幅下降。這種結(jié)構(gòu)從1970年代的ZL50系列開(kāi)始使用，限于當(dāng)時(shí)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(dòng)分成兩個(gè)檔。經(jīng)過(guò)多年改進(jìn)，其潛力已經(jīng)枯竭。其適裝性在5噸級(jí)已經(jīng)到頂，再加大到6噸級(jí)的嘗試已經(jīng)失敗，因?yàn)槠湎忍煨越Y(jié)構(gòu)缺陷無(wú)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(dòng)定位，在沖擊力的作用下易損壞，而沖擊力主要來(lái)自于雙渦變矩、分時(shí)驅(qū)動(dòng)。
這種雙渦輪變矩器是和滾柱式超越離合器共同作為一個(gè)傳動(dòng)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(shí)超越離合器內(nèi)外齒同時(shí)工作），而在行駛阻力減小速度提高時(shí)由第二渦輪單獨(dú)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(zhuān)業(yè)和晦澀難懂，在這里我用相對(duì)形象（但不太符合專(zhuān)業(yè)理論）的例子來(lái)說(shuō)明其原理。在專(zhuān)業(yè)書(shū)上變矩器用的是流動(dòng)液體動(dòng)量矩的變化：泵輪從發(fā)動(dòng)機(jī)獲得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩?fù)軇?dòng)傳動(dòng)液使之獲得速度，在流向渦輪葉片時(shí)利用液流的沖擊力使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在現(xiàn)實(shí)中相似的例子是大型泳館中人工涌浪對(duì)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(guò)人體撞擊池壁后反彈后的再次拍擊。就單個(gè)變矩器徑向剖面而言，把單個(gè)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(guò)一個(gè)距離后拍擊池壁，在反彈后再次追尾人體。因?yàn)檫@個(gè)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(gè)渦輪，這兩個(gè)渦輪在不同的工況下時(shí)而共同面對(duì)泵輪發(fā)射出的液流，相當(dāng)于兩個(gè)人手牽手（此時(shí)超越離合器內(nèi)外環(huán)齒結(jié)合在一起），時(shí)而一個(gè)側(cè)過(guò)身子放開(kāi)手隨波逐流只有一個(gè)挨拍（此時(shí)超越離合器松脫）。在實(shí)際的工作中表現(xiàn)為輸出力矩的臺(tái)階式跳動(dòng)。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(jí)渦輪，向下連接倒檔行星排太陽(yáng)輪。而套在內(nèi)環(huán)齒上的外環(huán)齒向上連接一級(jí)渦輪，接受到的泵輪射流（涌浪）力矩較大。在實(shí)際的雙渦輪變矩器中，液流總是沿泵輪-一級(jí)渦輪--二級(jí)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(jí)渦輪拉成同一角速度的趨勢(shì)，這就使內(nèi)外齒和一二級(jí)輸出齒的傳動(dòng)比設(shè)置必須使得超越離合器能迅速打破這種趨勢(shì)，所以一級(jí)渦輪輸出齒--外環(huán)齒被設(shè)計(jì)成減速，二級(jí)渦輪輸出齒--內(nèi)環(huán)齒被設(shè)計(jì)成增速。外環(huán)齒上的力矩更大，當(dāng)超越離合器結(jié)合時(shí)，如果車(chē)速或油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速配合不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊。這也是該種功率內(nèi)分流的直白解釋?zhuān)簝扇送颇?，有人一人推，有時(shí)兩人推，力氣大的那個(gè)有時(shí)光跑不伸手推，力氣小的哪個(gè)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(dòng)系統(tǒng)的原始設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)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(duì)堆垛作業(yè)時(shí)需要最大驅(qū)動(dòng)力和液壓系統(tǒng)功率的工況設(shè)計(jì)的。在單純的鏟裝運(yùn)輸時(shí)，變矩器并不能吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的全部輸出功率，此時(shí)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(jì)就是針對(duì)此種情況，用兩個(gè)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(gè)系統(tǒng)間來(lái)回倒騰。

這張表格是國(guó)產(chǎn)5噸級(jí)裝載機(jī)上用的最多的YJSW315-6型液力變矩器的試驗(yàn)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(dòng)機(jī)油門(mén)全開(kāi)的狀態(tài)下得到的，實(shí)際工作中沒(méi)有人會(huì)一直踩著不松的，該表格表示了油門(mén)到底時(shí)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(shí)，發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)放大的功能，保證轉(zhuǎn)向輕便靈活，同時(shí)還具有特殊的人力轉(zhuǎn)向功能,通俗的來(lái)講如按一般的施工強(qiáng)度來(lái)講,裝載機(jī)裝卸作業(yè)是前車(chē)架從最左邊轉(zhuǎn)向到最右邊,方向盤(pán)均數(shù)的打方向盤(pán)需要打三圈半,但如果施工緊急,快速的打方向盤(pán)只需要兩圈半就能把前車(chē)架實(shí)現(xiàn)從左到右的轉(zhuǎn)向,操作起來(lái)安全、非常靈活。
同時(shí)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(shí)，雙泵更加輕便靈活，同時(shí)，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(huì)與工作液壓系統(tǒng)合流，實(shí)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(dòng)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?yàn)橛羞@個(gè)功能，龍工的產(chǎn)品比同行業(yè)的同樣的機(jī)型在滿(mǎn)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(jì)的使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)成本低。這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)狀態(tài)是轉(zhuǎn)向器中始終有少量壓力油流過(guò)，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(kāi)芯無(wú)反應(yīng)型全型壓轉(zhuǎn)向器實(shí)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(diǎn)就是減小了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量，應(yīng)對(duì)高壓溢流做的不夠，但是高壓溢流這種工況持續(xù)時(shí)間一般都不會(huì)長(zhǎng)，常見(jiàn)的使用工況下對(duì)液壓油溫的影響不大。

該款裝載機(jī)的另一個(gè)缺點(diǎn)是短軸距、空載時(shí)前后車(chē)架尺寸重量差距大，而傳動(dòng)軸和車(chē)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(dòng)力前輪易滑轉(zhuǎn)，最明顯的是在斜向推進(jìn)被頂住的時(shí)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(shí)對(duì)路面的平整度比較敏感。
總結(jié)，總體設(shè)計(jì)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(chǎng)地分布廣的個(gè)體用戶(hù)需求的。

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