裝載機變速操縱閥的技術改進

目前國產ZL40／50型裝載機，大多配用由雙渦輪四元件變矩器和2進1退行星式變速器構成的行星式動力換擋變速器。該種變速器雖然性能優良，但因長期在惡劣的環境中連續作業，仍暴露出不少技術問題。為此，我們在不改變其安裝和連接尺寸的前提下，對其逐項進行了技術改進。改進后的新型變速操縱閥的性能達到同型產品中的先進水平。

1 增加過載保護裝置

裝載機使用過程中，其變速器油中產生的焦化物、變速器傳動齒輪及變矩器葉輪磨損產生的金屬沫等，經常堵塞變速操縱閥內推動減壓閥減壓的增壓孔，甚至使減壓閥卡滯，從而導致變速操縱閥減壓系統失效，主油壓瞬間升高，嚴重時甚至造成變速器箱體碎裂。

針對上述頻發的故障現象，我們在變速操縱閥主油路上加裝了過載保護裝置(專利號：ZL200920302027.0)。其結構如圖1所示，主要由安全閥、彈簧、螺塞和密封墊片組成。過載保護裝置安裝在變速操縱閥閥體底面，其進油口連通變速操縱閥主油槽，回油口連通變速操縱閥回油腔。在變速操縱閥減壓系統失效、主油壓瞬間升高至工作壓力的1.5倍時，該裝置的安全閥開啟卸壓，以確保變速器使用安全。

2 改進密封裝置

由于頻繁換擋，裝載機變速操縱閥的閥芯長期工作在高溫狀態下，這使得油封唇口常發生老化磨損、失效漏油現象。針對上述故障現象，我們設計了變速操縱閥組合密封裝置(專利號：ZL201020161116.0)。

該裝置根據液壓靜態密封與動態密封相結合的原理，在閥孔與閥芯拉柄之間安裝有鋼制密封支架。密封支架設置徑向內、外溝槽，內、外溝槽中嵌裝FKM橡膠材料O形圈，組成組合密封環，作為閥孔與閥芯拉柄的基礎密封，其結構如圖2所示。

組合密封環可在40℃～+200℃溫度、5MPa以上的壓力、0.5m／s運動速度范圍工作。而變速操縱閥實際工作溫度范圍為20℃～+120℃，工作壓力為1.1～1.5MPa，閥芯動作時的軸向移動速度小于0.1m／s，因此選用該種密封環完全適用。

在密封環外安裝雙唇口骨架油封作為閥孔與閥芯的輔助密封件。骨架油封的內唇口可阻斷閥芯拉柄上的微量殘油，其外唇口可防止粉塵等有害物質進入閥體。在閥體與閥芯拉柄頭部設有徑向環形槽，用以嵌裝外扣伸縮式防護罩，以防噴涂油漆和作業時粉塵等有害物質侵蝕閥芯拉柄表面。

為提高閥芯拉柄的密封性，組合密封裝置采用多重阻斷結構。這使得變速操縱閥閥芯漏油現象得到了有效控制，使用壽命得以延長。

3 阻斷結合面滲油結構

由于變速操縱閥長期工作在高溫狀態和惡劣工況中，導致閥體與變速器箱體之間結合面的密封墊老化現象嚴重，變速操縱閥與變速器箱體結合面的平面度變差，最終造成變速操縱閥與變速器箱體結合面滲油。

針對上述故障，在變速操縱閥與變速器箱體之間結合面上設計了阻斷結合面滲油結構，從而解決了變速操縱閥滲油以及因缺油而失壓等問題(專利號：ZL201020256830.8)。

變速操縱閥上的阻斷結合面滲油結構，應用液壓靜態密封技術的阻斷高壓、分流低壓原理設計，如圖3所示。其原理是在閥體底平面主油槽(工作油槽)外圍設有低壓回油槽，以阻斷主油槽(工作油槽)外滲的高壓油。高壓油滲透到低壓回油槽后降為低壓或自然狀態油液，最終流入回油腔，這樣就解決了變速操縱閥與變速器箱體結合面滲油問題。

4 采用動力切斷閥

ZL40／50型裝載機變速操縱閥的制動裝置多采用常開式液壓或氣壓制動。這種常開式結構在裝載機處于工作狀態時，可使變速操縱閥油壓保持在設定值1.1～1.5MPa，但由于變速泵、變速操縱閥的液壓系統一直處于壓力狀態下運行，容易產生油溫高、油品焦化、液壓元件磨損快和功率損耗大等問題，特別是在變速操縱閥掛擋狀態下也能啟動發動機，形成了安全隱患。

針對上述問題，我們將變速操縱閥的制動裝置采用了常閉式氣壓開啟的動力切斷閥(專利號：201120189828.8)，其結構如圖4所示。該動力切斷閥有以下3個優點：一是由于動力切斷閥處于常閉狀態(主油路被切斷)，即使變速操縱閥在掛擋狀態下啟動發動機，裝載機也不會起步行走，從而提高了安全性。二是裝載機在作業間歇時動力切斷閥關閉后，主油路被切斷，變速操縱閥主油壓變為零，變速器液壓油在低負荷狀態下循環，可達到降低油溫、延緩密封件老化、減少液壓件磨損的目的。三是當裝載機需要作業時，開啟動力切斷閥即可建立主油壓，使變速操縱閥恢復工作，能達到安全、節能的效果。