[发明专利]一种液压工程机械的变速装置及其变速器、变速方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种液压工程机械的变速装置及其变速器、变速方法。

背景技术

目前的液压工程机械(如挖掘机)一般采用以下两种变速装置传递动力：

第一种，将原动机与液压泵直接连接，实现等速传动。

这种传动方式存在的问题是：原动机的最优工作转速和液压泵的最优转速并不相等，导致大部分工况下不能充分发挥液压泵或原动机的优势。

第二种，采用一级齿轮传动系统，实现定传动比传动。

这种传动方式存在的问题是：无法实现部分工况的最优匹配，使得设备对于原动机和液压件的利用不充分，也即原动机的负荷率较低，导致原动机的效率较差。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的液压工程机械的变速装置进行优化设计，以实现原动机与液压泵的传动速比的智能变化，提高原动机的效率，实现节能的目的。

发明内容

本发明的目的为提供一种液压工程机械的变速装置及其变速器，以实现原动机与液压泵的传动速比的智能变化，提高液压泵在负载较小时原动机的负荷率，也即提高原动机的效率，达到节能的目的。此外，本发明的另一目的还提供一种液压工程机械的变速方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种液压工程机械的变速器，包括壳体和设于所述壳体内依次啮合的太阳轮、至少一个行星轮、内外圆均有啮合齿的双面齿圈和输出齿轮，还包括连接至少一个所述行星轮的行星架，所述变速器的输入轴设于所述行星架上，所述变速器还包括第一离合器、第二离合器；

当所述第一离合器、所述第二离合器都分离时，所述输入轴转速为零，所述变速器处于空档；

当所述第一离合器结合、所述第二离合器分离时，所述行星轮、所述太阳轮和所述齿圈连接为一体，所述变速器处于低档；

当所述第一离合器分离、所述第二离合器结合时，所述太阳轮转速为零，所述变速器处于高档。

工作过程中，当液压工程机械为空载时，可以调节第一离合器、第二离合器以使二者均呈分离状态，此时不输入动力，液压工程机械呈怠速运转；

当液压工程机械的负载较大时，可以调整原动机至较高转速，并调节第一离合器结合、第二离合器分离，以使太阳轮、行星轮和齿圈三者连接为一个整体结构，此时变速器的输入动力由该一体式整体结构直接传递给输出齿轮，实现一级定传动比传动，传动比＝齿圈的外齿圈齿数/输出齿轮的齿数。此为变速器的低档。

当液压工程机械的负载较小时，可以调整原动机至较低转速，并调节第一离合器使其分离、第二离合器使其结合，以固定太阳轮，使太阳轮的转速为零，此时变速器的输入动力由行星轮传递给齿圈的内齿圈，再由齿圈的外齿圈传递给输出齿轮，传动比＝((1+a)/a)*外齿圈齿数/泵齿轮齿数，其中a＝内齿圈齿数/太阳轮齿数。此传动比相比较低档状态时的传动比有所增大，因此为变速器的高档。

由上述工作过程可知，该变速器能够通过第一离合器、第二离合器的不同状态而实现不同的动力传动比，实现了原动机与液压泵的传动速比的智能变化，与现有技术中等速传动、定传动比传动的变速器相比，操作人员能够根据液压工程机械的当前负载情况选择合适的档位，尤其能够在负载较小时选择较高变速器的高档，提高原动机的负荷率，即提高原动机的效率，实现了节能的目的。

优选地，所述第一离合器的一端与所述太阳轮的中心轴分离或结合，所述第一离合器的另一端与所述行星架连接。

优选地，所述第二离合器的一端与所述太阳轮的中心轴分离或结合，所述第二离合器的另一端与所述壳体连接。

优选地，所述输出齿轮的数目为一个或两个。

优选地，所述行星轮的数目为三个或四个，三个或四个所述行星轮对称啮合于所述太阳轮的外周。

本发明还提供一种液压工程机械的变速装置，包括依次连接的原动机、变速器和液压泵，所述变速器为上所述的变速器；所述变速装置还包括分别与所述原动机、所述变速器、所述液压泵连接的原动机控制器、变速器控制器、液压泵控制器，且三个控制器也相互连接；

所述液压泵控制器用于检测所述液压泵的负载；

所述变速器控制器用于当所述液压泵空载时，控制所述变速器至空档；

所述变速器控制器、原动机控制器还用于当所述液压泵的负载大于预设负载时，控制所述变速器至低档，并控制所述原动机的转速大于预设转速；

所述变速器控制器、原动机控制器还用于当所述液压泵的负载小于所述预设负载时，控制所述变速器至高档，并控制所述原动机的转速小于所述预设转速。

优选地，所述液压泵的数目为一个或两个。