4WG-6582型液压动力机械变速箱挡位变换电气控制分析.pdf

铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i n g Ma r c h． 2 01 0 文章 编号 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 0 0 3 - 0 0 9 2 0 3 4 WG- 6 5 B 2型液压动力机械 变速箱 挡位变换 电气控制分析 贾 剑 ， 李玉华 济南铁路局 工务机械段 ， 济南2 5 0 0 2 2 摘要 德 国z F公 司生产的4 WG ． 6 5 B 2型变速箱配以完善的控制 系统 ， 应用于大型养路机械 ， 具有操作简 便 、 作业及 运行安全 系数 高等优 点 ， 针 对其挡位 控制 复杂 、 联 锁精 细、 故 障 处理难 度 大的 特点 ， 从 其 挡位 实现 、 挡位 闭锁 、 性能联 锁等 方面进行 了分析 。 关键词 变速 箱 控制 分析 大型养路机械 中图分 类号 U 2 1 6 ． 6 1 文献标识 码 B 1 4 WG- 6 5 B 2型液压动力机械变速箱概述 2 4 WG- 6 5 B 2型变速箱挡位功能的电液控制 在我 国引进 的大 型养路 机 械 中 ， 其 动 力传 动 系统 主要包括 两 种方 式 机 械 动 力 传 动 和 液压 动 力 传 动 。 在机械动力传动系统 中， 使用了德国 Z F公司生产 的 4 WG - 6 5 B 2型液力机械变速箱 ， 该变速箱分前行 、 后行 各 4挡。大型养路机械在使用时没有使用其前进和后 退 的一 挡 ， 把二 、 三 、 四挡 改 为一 、 二 、 三挡 使用 。前 后 司机室各 有一控 制盒 ， 实 现两个位 置的双 向控制 ， 其 挡 位转换采 用 Z F公 司独 立设 计 的 E模块 ， 接 受 液 力变 矩器涡轮转 速和挡位 信 号 ， 进 而控 制液 力 变矩 器 动力 传动方式转换 ， 即由液力传动转换为机械传动 ， 使其提 速和动力传动非常平稳 ， 又能提高传动效率。顺利实 现挡 位转换顺 畅 、 挡位 闭锁可靠 、 作业机 械机构状 态联 锁项 目齐全 、 运 行速度挡位 联锁安 全等功 能 ， 对保护 发 动机及确保 安全生产 提供 了基础保 障。 牧稿 日期 2 0 0 9 - 1 2 - 0 8 ； 修回日期 2 0 1 0 -02 - 2 5 作者简介 贾剑 1 9 7 5 一 ， 男， 济南市人， 工程师。 换挡机构采用电液换挡控制系统 ， 变速箱内有一 套包含泵 、 电磁阀、 液压 阀、 离合器控制油缸在内的液 压控 制系统 。每一 挡位 都 有 固定 的 电磁 阀得 电 ， 打开 控制油路， 高压油推动离合器控制油缸 ， 使相应的液压 离合器结合 ， 形成符合该挡位传动比的传动线路 ， 实现 齿轮与轴连接、 变速和功率传递 。WG型 四挡机械动 力 换挡变 速箱各 挡位 电磁阀及 离合 器结 合情 况如表 1 所示 。 液力变 矩有两 种力 矩工 况 、 三种 状态 液 力 变矩 ， 液力偶 合 和机 械 连 接 ， 其 闭 锁 离 合 器 WK的 锁 闭是 用速度传感器和电子控制程序组件 自动操作的， 只有 涡轮转速降到1 4 0 0 r ／ m i n以下且传动比 ≤0 ． 6 5时， 方 可降低 挡位 ， 否则 ， 换 挡选 择 器被 锁定 ， 目的是 防止 变矩器涡轮速度过高时降挡造成发动机飞车， 所 以降 速 时 ， 应先 降低发 动机转速 并必 要时施加风 制动 ， 当变 矩器闭锁离合器和换挡选择器的自动控制锁闭机构被 释放后 ， 才可降低挡位。挡位与速度最佳匹配标准见 表 2 联结螺栓进行强度分析 ， 可得到如下结论和建议 1 螺栓 扭 矩 在 1 0 0 0 N m及 以上 时 ， 钢轨 的垂 向 变形 在 2 iT l m 以下 ， 结 构 联 结 稳 定 可 靠 ； 螺 栓 扭 矩 在 5 0 0 N IT I 及 以 上 时 ， 螺 栓 的最 大 应 力 小 于 屈 服 强 度 9 4 0 MP a ， 不 发生屈 服。 2 为 实现螺栓对 结 构 的可靠 联 结 ， 保 证 合金 钢组 合 辙叉 的长期稳定 、 联 结螺 栓 不屈 服 、 不 断裂 ， 建 议在 运 营过程 中 ， 经常检查 螺栓 的扭 紧状 态 ， 使螺栓 的扭矩 保 持在设 计值 1 0 0 0 N m。 参 考 文 献 [ 1 ] 刘语 冰．铁路 道 岔论文 集 [ M] ．北 京 中 国铁 道 出版社 ， 2 00 4． [ 2 ] 陈小平．高速道岔轨道刚度理论及应用研究[ D] ．成都 西 南交通大学博士研究 生学位论文 ， 2 0 0 8 ． 责任 审编 王红 2 0 1 0年第 3期4 WG - 6 5 B 2型液压动力机械变速箱挡位变换电气控制分析 9 3 表 1 wG型 四挡机械动 力换挡变 速箱 各 挡 位 电磁 阀及 离 合 器 工 况 表 2 大 型 养 路机 械 4 W G- 6 5 B 2型 变速箱挡位与速度最佳 匹配标准 3 WG-6 5 B 2型变速箱挡位转换 电气控 制过 程 3 ． 1 2 8 U1控制 E模块 的功 能说 明 2 8 U1 控制 E模 块 有 六个 脚 ， 其 功 能见 图 1 Z F控 制 系统 。1脚是 输 出挂 挡 盒 锁 闭 电磁 铁 信 号 ， 此 信 号 由 2 8 u 1内部 电路 产 生 ； 2脚 是 接 地 ； 3脚 是 由挂 挡 盒 输 出一个 信 号到这 里 ， 此 信 号 为一 个 确 定 目前 挡位 的 信 号 ， 由 2 8 u 1内部 电路 控 制 ， 该 信号 与接 到 2 8 u l 第 4 脚 的涡 轮转速 信号 1 f 3 5进行 比 较 ， 确 定 2 8 U 1的 1脚 输 出 为 十 2 4 V或 0 V； 4脚是 由 1 t 3 5输 入 Z F所接 受 的 涡轮转速 变化 信号 ， 是 一个 脉 冲 信号 ； 5脚 是 输 出 G 3 9 变换离合 信 号 ， 控 制 Z F变换 离合 器 的动作 ， 此 脚 的输 出完全 由 2 8 u l的 4脚 输 入 信 号 经 2 8 U 1的 内部 电路 识 别后决 定输 出 2 4 V还 是 0 V； 6脚 是 由转 挡 盒 输 出一个变 换离 合 电源到 这里 。 3 ． 2挂挡 盒 1 U1 1 、 1 U1 1 a 的功 能说 明 E、 D、 C、 B脚 是挂 挡 盒挡 位变 换信 号输 出脚 ， 其 中 E脚输出到 M 4的信号为 向后 驱动信号， B脚输 出到 M1的信号为向前驱动信号 ， E或 B与 D、 c的不 同组 合 成为 不 同挡位 的控制 信 号去 驱 动 Z F内部 换 挡 电磁 阀 ， 使 Z F形 成不 同 的传 动 比。 F脚 是 接 地 端 ； J脚 为 电源输入端； S M 脚是挂挡盒锁 闭电磁铁 的信号输入 端 ； W 脚输 出一个 变换 离 合 电源 ， 换 挡 瞬 间 ， w 脚 为 0 V， 0 ． 4 S 后 ， 换挡 动作 结束 ， 输 出为 2 4 V； R脚对 外输 出挡位确认信号到 2 8 u 1的 3脚 ； A S脚为空挡联锁信 号 ， 空 挡时 A S为 2 4 V， 在其 它任 意挡位 其均 为 0 V。 3 ． 3 W G- 6 5 B 2型变 速箱 挡位转 换控 制过 程 正 常操作 Z F， 在 前 司机室 打开 Z F电源钥匙 开关 ， 1 1 B 2 ， 2 8 U 2 ／ D、 2 8 d l 、 2 8 d 4继 电器 动 作 ， 1 U 1 1 ， A J 端 接 通 电源 。切 断后 司机 室 挂 挡 盒 1 U 1 1 ， B 电源 ， 将 挂 挡 盒 1 U 1 1 ， A从 空 挡换 到 1挡 时 ， 1 U 1 1 ， A 的 B、 D脚 为 2 4 V， 输 出至 M1和 M 3 ， 实 现前 行 1挡 功 能 。 当换 挡 瞬 间 A S电压 由 2 4 V变 为 0 V， W 脚 从 2 4 V变 为 0 V， 维持 0 ． 4 S 后 又变 为 2 4 V， G 3 5输 出一 个 确 认 为 1挡 的电平 。2 8 U 1的 3脚得 到此 电平 ， 当发动 机 转速升 到 1 3 0 0～1 4 0 0 r ／ mi n 不大 于1 4 0 0 r ／ m i n 时 ， 2 8 U 1的 4脚信号与 3脚信 号比较 ， 其 内部 电路动作， 2 8 U 1的 t脚 输 出 十2 4 V 去 控 制 1 U 1 1的 S M 脚 ， 使 1 U 1 l内部锁闭电磁铁动作 ， 换挡手柄将无法向空挡移 动 ， 实 现挡位 锁定 功 能 ； 2 8 U 1接 收 1 t 3 5信 号 及 由 G 3 5 提供 的 1挡 的 电平信 号 经 电路处 理 后输 出 Z F离合 器 控制信 号 G 3 9， 进 而控 制 涡 轮 变矩 器 由液 压传 递 动 力 到刚性连接传递动力 ， 在 1挡运行 ， 当行 车速度达到 1 8 k m ／ h时 ， 涡 轮变矩 器实 现刚 性连 接传 递 动力 ， 相 对 于电磁铁 闭锁信号， 此信号稍滞后一点。1挡 向 2挡 进程 ， 2挡 向 3挡进挡 ， 情 况 同上述类 似 。 只有 当转速 降 到 1 3 0 0～1 4 0 0 r ／ rai n时 ， 1 U 1 1的 S M端 才 为 0 V， 其 内部 锁闭 电磁 铁失 电 ， 手 柄解 锁 ， 方 能实现 3挡 向 2挡转 换 ， 2挡 向 1挡转 换 类 似 ， 要 由 1 挡退 至空挡 ， 必需 发动 机停 机或施 以 空气制 动 。 若 在后 司机 室操 作 ， 打开 Z F电源 钥 匙 开 关 5 B 2 ， 2 8 U 2 ／ E、 2 8 d 2 、 2 8 d 3继 电器 动作 ， 1 U 1 l ， B的 J 端 接 通 电源 ， 切 断 前 司 机 室 挂 挡 盒 1 U 1 1 ， A 电源 ， 将 挂 挡 盒 1 U 1 1 ， B从 空挡换 到 1挡 时 ， 1 U1 1 ， B的 B、 D脚 为 2 4 V， 输 出至 M1和 M3 ， 实现 前行 1挡功 能 ， Q Q其他 功能 控制 过程 与在前 司机 室挂挡 过程 相 同。 4 点动控制与 Z F封锁信号 5 s延时控 制 G 4、 G 4 7分别 为捣 固车 液 压挂 挡 封 锁 信 号 和小 车 解锁 、 变矩 器液压 系 统油 压 和 油 温 过高 及 滤 清器 堵 塞 报警 封锁信 号 ； 对 于 稳 定 车 上 述 两 种 信 号 仅 由 G 4表 达 ； 所 谓封 锁信 号 是 指 此信 号一 旦 产 生将 使 Z F走 行 控制 不能实 现 。 当 2 8 U 2 ／ C的 6脚出现封锁信号即接地时 ， 有两 种情况 ①如果按下了点动开关 ， G 4 6接地 ， 则 2 8 U 2 ／ C 继 电器 动 作 ， 常 闭 触 点 1和 6将 断 开 ， 5 S延 时 电 路 2 8 U 6输入端 Y1 1没有接地信号输入， 其输 出端 Y 1也 没有信 号 输 出 ， 那 么 2 8 U 2 ／ A 继 电 器 将 不 会 动 作 ， z F 铁道建筑 Ma r c h ， 2 0 1 0 图 1 Z F控制系统 走行 控制将 会 正 常 实 现 控 制 。② 如果 不 按 下 点 动 开 关 ， 2 8 U 2 ／ C继 电器不 动作 ， 其 常闭触 点 1和 6呈 闭合 状态， 封锁信号将传至 2 8 U 6的 Y 1 1输入端 ， 经过其 内 部集成电路 5 S 延时 ， 使其控制继电器 R E I在 5 s 后 动作 ， 则使 Y1 输出接地信号 ， 2 8 U 2 ／ A继电器动作 ， 其 常闭触点 1与 6 、 3与 5将 断开 ， 将 Z F走行钥 匙来 的控 制 电源切 断 ， 使 Z F走行控制 失效 。 此 电路 的作用是 为 了避 免不 足 5 s 的不 稳定 的 封 锁信号对 Z F走行系统 的控制， 使其走走停停 。另一 方面， 如果 z F挂上挡位， 用点动开关使车走起来 ， 后 又释放点动开关 ， 车将走 5 s 后 ， 待此 电路延时到 Y 1 输出接地信号时才将 z F动力脱开。 5 结束语 4 WG 一 6 5 B 2型动力换 挡变 速箱 利用 液力 变矩 器和 机械变速箱配以巧妙完善的电气控制， 操作简单 ， 提高 了提速平稳性和高速状态下的传动效率， 同时也提高 了大型养路机械作业及高速运行的安全系数， 但是其 控 制 系统 的复杂 性也 同时给 其故障分 析处理带来 了一 定 难度 。 参 考 文 献 [ 1 ] 毛必显． 大型养路机 械电子 电路技术基础 [ M] ．成都 西南 交大 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 杨新军 ， 张文东 ， 胡 跃进 ， 等．大型养路机 械检修技术基 础 [ M] ． 成都 西南交大出版社 ， 2 0 0 5 ． 责任 审编 王红