2.2　推土机变速器典型结构

2.2.1　T160、T180推土机变速器

图2-1为该变速器的传动简图。

变速器传动比计算公式见表2-2。

该变速器为前进五挡，倒退四挡机械换挡变速器。变速器由四根轴，十六个齿轮和四个啮合套组成。四根轴包括输入轴，输出轴，中间轴和副轴。输入轴和输出轴在同一轴线上，输出轴的一端支承在输入轴的齿轮上。该变速器为常啮合齿轮，可提高齿轮的强度和寿命。采用啮合套换挡，换挡时可减少噪声和动载荷。三个啮合套毂通过花键固定在副轴上，一个啮合套毂通过花键固定在中间轴上。四个啮合套分别与四个啮合套毂啮合。齿轮z_B与输入轴连成一体，齿轮z_A通过花键固定在输入轴上。六个空套齿轮z_H、z_I、z_J、z_K、z_L、z_M通过轴承支承在副轴上。输出轴与小螺旋锥齿轮z_Q连成一体。

T160推土机变速器和T180推土机变速器的结构相同。仅一对齿轮的齿数不同。见表2-3。

2.2.2　T220推土机变速器

图2-2为该变速器的传动简图。

变速器传动比计算公式见表2-4。

该变速器为前进五挡，倒退四挡机械换挡变速器。该变速器由三根轴（输入轴，输出轴，中间轴），十五个齿轮和四个啮合套组成。该变速器为常啮合齿轮，这可提高齿轮的强度和寿命。采用啮合套换挡，换挡时可减少噪声和动载荷。带有外齿的三个啮合套毂通过花键固定在中间轴上。带有外齿的一个啮合套毂通过花键固定在输入轴上。带有内齿的四个啮合套与四个啮合套毂啮合并可随拨叉移动。

齿轮z_E和齿轮z_D为双联齿轮，通过轴承空套在输出轴上。齿轮z_C通过轴承空套在输入轴上。齿轮z_K，z_L，z_M，z_N，z_O，z_P均通过轴承空套在中间轴上。齿轮z_A，z_B通过花键固定在输入轴上。齿轮z_F、z_G、z_H、z_I，z_J通过花键固定在输出轴上。输出轴与小螺旋锥齿轮z_Q连成一体。

2.2.3　TY160、TY180推土机变速器

该变速器通过传动轴与液力变矩器相连。变矩器直接与发动机相连。

图2-3为变矩器—变速器的传动简图。

变速器传动比计算公式见表2-5。

该变矩器为单级、双导轮、三相、四元件变矩器、两导轮内装有超越离合器。

驱动齿轮与发动机飞轮内齿啮合。发动机动力通过驱动齿轮传至泵轮、泵轮的转动，使液流靠离心力沿泵轮叶片流向涡轮，使涡轮旋转。涡轮通过花键与涡轮轴固定在一起，涡轮的转动通过涡轮轴传至输出法兰盘。驱泵从动轮驱动回油泵。回油泵将变矩器泄漏到变矩器壳内的液压油抽回到变速器油底壳。

该变速器为行星式动力换挡变速器，由五个行星排，五个离合器（其中四个制动器，一个闭锁离合器）组成。该变速器为前进三挡，倒退三挡，完成一个挡位需同时结合两个离合器。

五个行星排中，3号太阳轮z_G通过花键与输入轴相连。1号太阳轮z_A和2号太阳轮z_D为双联齿轮，空套在输入轴上。3号离合器毂，4号太阳轮z_K，5号太阳轮z_N通过花键与输出轴相连。1号行星架用螺栓固定在变速器箱体上。

五个行星排齿轮齿数见表2-6。

2.2.4　TY220、TY320推土机变速器

变速器通过传动轴与液力变矩器相连。变矩器直接与发动机相连。

图2-4为变矩器—变速器的传动简图。

变速器传动比计算公式见表2-7。

该变矩器为单级、单相，三元件变矩器。驱动齿轮与发动机飞轮上的内齿啮合，将动力传至泵轮。泵轮的转动使液流受离心力沿泵轮叶片流向涡轮，使涡轮旋转。涡轮通过涡轮毂用花键与涡轮轴相连，涡轮轴通过花键与变矩器输出法兰盘相连。涡轮的转动通过涡轮轴传至输出法兰盘。导轮通过螺栓与导轮毂相连，导轮毂通过花键与导轮座相连，导轮座用螺栓固定在变矩器壳体上。

TY320推土机变速器与TY220推土机变速器结构相同。由于输出主动齿轮z_O和输出从动齿轮z_P的齿数不同，获得了不同的传动比。输出齿轮齿数见表2-8。

离合器摩擦片和钢片的数目也不相同。见表2-9。

TY220、TY320推土机变速器为行星式动力换挡变速器。该变速器由四个行星排，五个离合器（其中四个为制动器、一个为闭锁离合器）组成。该变速器为前进三挡，倒退三挡。完成一个挡位需同时结合两个离合器。

四个行星排的齿轮齿数见表2-10。

2.2.5　TL210A推土机变速器

该变速器通过传动轴与液力变矩器相连。变矩器通过内齿圈与发动机飞轮相连。

变速器传动比计算公式见表2-11。

图2-5为变矩器—变速器的传动简图。

该变矩器为单级、双导轮、三相，四元件变矩器，最大变矩系数为3.7。

内齿圈与发动机飞轮相连，发动机动力通过内齿圈→外齿轮→罩轮→泵轮。泵轮旋转，使液流靠离心力沿泵轮叶片流向涡轮，使涡轮旋转，动力由涡轮轴输出。从涡轮出来的液体一部分通过变矩器出口流入冷却器，另一部分经第一，二导轮传给泵轮，循环工作。当液体冲向导轮叶片时，导轮给予液体以一定的反作用转矩，这个转矩和泵轮给予液体的转矩，全部传给涡轮，因此涡轮起到了增大转矩的作用。第二导轮和第一导轮与超越离合器外圈固定在一起，超越离合器是棘轮结构。导轮旋转时，变矩器为偶合工况，可提高高速行驶时的传动效率。

装配时，第一导轮（叶片数37片）与第二导轮（叶片数31片）的位置不能错，应使导轮的旋转方向与发动机的旋转方向相同，另一方向转动导轮时，导轮固定不动。

该变速器为定轴式动力换挡变速器。由四个离合器、五根轴、十一个齿轮组成。四个离合器完成两个前进挡，两个倒退挡，再与高低挡配合得到四个前进挡和四个倒退挡。

2.2.6　TY系列履带式推土机的行星式动力换挡变速器

如图2-6所示的为功率p=300kW推土机四进四退变速器传动图。由六个行星排、六个操纵元件（均为制动器）构成。分析时要将其分解为前（行星排Ⅰ、Ⅱ）、中（行星排Ⅲ、Ⅳ）、后（行星排Ⅴ、Ⅵ）三变速器进行自由度及挡数分析、计算各挡的传动比。要注意的是Ⅱ、Ⅴ两行星排亦系双星行星排。

但是，液力机械传动的履带式推土机，其挡数多为三进三退。图2-7为TY-240（320）型推土机的行星变速器传动图。它是具有四个行星排、五个操纵元件（四制动器、 一离合器）的三进三退变速箱，其第二排是双星行星排。图2-8为其中的一种结构。

从推土机的使用要求考虑，应具备较多的倒退挡，因此三进三退变速器比四进两退变速器好，故广为采用。

2.2.7　卡特彼勒（Caterpillar）公司行星式动换挡变速器

2.2.7.1　941B、951C、D4E之动力换挡变速器

图2-9为D4E型推土机上采用的行星式动力换挡变速器，其表示行星变速器拆开的大致情况。

表2-12与图2-10为四川齿轮厂引进之941B、951C型装载机，D4E型推土机的行星式动力换挡变速器行星排传动参数与结构。

这是一个三进三退的变速箱。

2.2.7.2　920、930、613B、G系列之行星式动力换挡变速器

图2-11为四川齿轮厂引进之卡特彼勒920、930型装载机和613B型铲运机所用之行星式动力换挡变速器。图2-11与图2-10相比较，只是在其输入端串入一个离合器，其余部分，包括各挡行星排的运动学参数均不变。因此，增加了一个高速前进挡，得到四个前进挡，改善了行驶性能。图2-12为Caterpillar G系列六挡平地机（12G、120G、130G、140G）用的动力换挡变速箱。可将此变速箱（不含进退挡箱）用简图2-13表示。图2-14则为其不同挡位的传动路线图。

对于平地机，这种作业时精度要求高的机械设备，以不采用液力机械传动而采用机械传动为宜；它需要多个前进挡、多个后退挡，应具备进退各六个挡，重型平地机甚至具备进退各八个挡，发动机动力先传入一个定轴式进退挡箱，再传入此行星式六挡变速器。然后经主传动、差速器、左右链传动箱驱动后轮。而标准结构的平地机，前桥只是转向桥，不装转向驱动桥，使传动系简化。

2.2.8　Caterpillar D8R型推土机的行星式动力换挡变速器

图2-15为D8（D8N、D8R）型推土机的行星式动力换挡变速器。

此变速器各行星排的原始传动参数见表2-13，供读者参考。

这种三进三退变速器亦由五个（2+3）操纵元件实现进退共六个挡位（2×3=6），但没有双星行星排。它与转矩分流器的组合，用于Caterpillar高位驱动轮系列的履带式推土机中。

2.2.9　动力换挡变速器的检测与维护

动力换挡变速器是传动系统的核心部分，价格昂贵、结构复杂。在实际使用中，司机往往在机器已不能正常工作时才不得不将其拆下进行维修，以致丧失了最佳维修时机，降低了变速器的使用寿命。在此根据实际使用者的经验，介绍变速器需进行维修时出现的异常现象。

动力换挡变速箱中的离合器属于易损部件。为了防止损坏变速箱中价格昂贵的轴承和齿轮，应定期检查和保养变速箱。国外典型变速箱的维修时间间隔是5000～10000h。根据我国情况，在正常使用下，每隔2500～5000h即应检查离合器的磨损情况，但更重要的是随时把握异常信号。由于动力换挡变速器不可能很快失效，在摩擦片首次出现磨损痕迹后，通常离合器还能继续使用750～1000h。如在此期间进行检查和保养，并及时更换摩擦片、密封件和个别轴承，则可挽救大部分未损坏的零件，如钢片、齿轮、轴、液压缸和大部分轴承等。

首先分析离合器损坏的原因，动力换挡变速器的离合器接合时，液压力经活塞克服弹簧力并压紧摩擦片。其过程是随着液压力的增加，摩擦片与金属盘接触并逐渐压紧。每次换挡时，摩擦片都要与钢片发生摩擦，设计中虽已考虑用冷却液散发摩擦产生的热量，但冷却的作用有限。当变薄时，离合器就需要更多的液压油使摩擦片与钢片充分接合，此时就必须进一步使发动机加速。当发动机加速到很高的空转速度时，摩擦片在钢片上的打滑时间也随之延长，由此而产生的摩擦热量会更大，当液压油变热时间和温度的增长足以改变变速器中的密封特性时，变速箱就会产生内泄漏。而内泄漏又从两个方面引起热量迅速增加：第一，高压油经损坏的密封泄漏而引起摩擦，使油温继续升高；第二，由于漏油会减少系统中油液的流量，为了充分接合离合器，液压泵就要输送更多的油液来产生接合离合器所必需的油压，也即需要发动机再行加速，使液压泵输出更大的流量，如此恶性循环，最终导致离合器过热或烧损，直至完全失效。

实际上，离合器在失效前往往出现以下异常情况。

①离合器失效以前，机器虽然还可以工作，但变速器内的油液已变质，黏度下降并含有金属杂质。因此，应在推荐的换油间隔以前更为频繁地分析变速箱的油样。离合器的磨损是变速箱故障扩大的标志，如果金属杂质进入齿轮或卡住齿轮使其不能对中，再不停车就会研碎变速箱中的其他构件。

②换挡性能下降是离合器损坏前的征兆。开始打滑时，离合器被黏住，当平稳加速时，机器会向前冲击，此时应停机检修。

③离合器操纵油压下降。当机器必须加速才能使离合器接合时，就说明离合器已出现过度磨损或密封失效现象。因此，测量变速器的油压和观察油温的上升就可判定离合器的磨损情况。与此同时还应分析油质，若油液中出现铁或铬的微粒，则表明齿轮已开始磨损。