汽车全地面起重机ZF变速箱气路安全防护技术创新论文

气路安全防护设备技术创新

摘要： 在汽车工业100多年的发展史中 ，动力传动系的技术进步一直处于一个举足轻重的地位。车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上依赖于变速器及变速器与发动机的匹配。为了有效的提高车辆的动力性和燃油经济性，便产生了适应时代需求的自动变速技术。随着电子技术和自动控制技术的发展，自动变速技术已经越来越成熟，自动变速器的种类和形式也日益多样化。计算机与换档变速技术的结合，有力的推动了汽车工业的发展。

本课题的研究针对汽车全地面起重机采用的是德国ZF电控机械式自动变速器，变速箱在使用过程中压缩气体中的水分，通过气路进水到变速箱内部，使润滑油变质损坏严重影响变速箱结构部件和档位自动控制系统的问题，进行的技术创新改造。结合多年工作实际，对起重机ZF变速箱气路安全防护设备的技术展开了一系列创新性研究。给气路加装压缩空气除水清净器，可以过滤气体中的水分和杂质防止进到变速箱内部，实现保护变速箱各系统正常运行的目的。

为了在气路安全防护设备技术创新的过程尽量的解决问题，对自动变速器应有充足的了解，而本课题则是主要介绍了汽车全地面起重机的自动变速器气路安全防护设备技术创新的主要方向以及办法，应此本课题的研究具有重要的现实意义，有利的确保起重机械使用安全。

关键词： 汽车全地面起重机ZF变速箱气路安全防护设备技术

一、 德国ZF变速箱概述

德国ZF公司全bai名ZFFRIEDRICHSHAFENAG（弗里德里西港duZF股份公司，简称ZF公司），是当zhi今世界上最重要的传动系统产品专业制造dao厂家之一。ZF公司是一九一五年由德国人齐柏林伯爵创建，专门制造飞艇传动系统的，后来迅速发展成为当时新兴的汽车工业的重要伙伴，并以其不断创新的产品向传动技术的其它领域逐渐扩展．其主要产品除了机械式变速器、波力自动变速器和各式齿轮传动箱外，还有转向机、驱动桥、泵、悬挂系统及电磁离合器等。

广泛用于汽车、坦克、特种车辆、飞机、船艇、工程机械、农用机…

ZF变速箱是采用电控机械式自动变速器，是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论来实现机电一体化协调控制的。车辆起步、换档的自动操纵是以电控单元（ECU）为核心，通过液压或气压执行机构来控制离合器的分离与接合、选换档操作以及发动机节气门的调节的。ECU根据车辆的运行状况（发动机转速、变速器输入轴转速、车速）、驾驶员意图（油门开度、制动踏板行程）和道路路面状况（坡道、弯道）等因素，按预先设定的由模拟熟练驾驶员的驾驶规律（换档规律、离合器接合规律），借助于相应的执行机构（发动机油门控制执行机构、离合器执行机构、变速器换档执行机构），对发动机、离合器、变速器的协调动作进行自动操纵。

12档ZF变速器内部结构如下图所示：

AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。它揉合了二者优点，是非常适合我国国情的机电一体化高新技术产品。它是在现生产的机械变速器上进行改造的，保留了绝大部分原总成部件，只改变其中手动操作系统的换档杆部分，生产继承性好，改造的投入费用少，非常容易被生产厂家接受。它的缺点是非动力换档，这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。

ZF AMT变速器气动换档机械机构如下图所示：

自动操纵是以电控单元（ECU）为核心如下图所示：

ZF AMT变速器换档电磁阀控制机构如下图所示：

ZF AMT16档变速箱，ZF AMT12档变速箱，他们都是采用双中间轴结构，使得变速器承载能力更强，可靠性更高。同时由于是自动换档机构，所以取消了手动变速器通常使用的同步器设计，完全消除了因为正常磨损以及误操作等原因引起的同步器故障，同时 ZF AMT 延续了 ZF集团手动变速器在齿轮加工与装配方面的一致性，全磨齿设计，大大提高了变速箱的可靠性。（1）全整合变速箱系统（2）无离合器踏板（2 踏板技术）；（3）换档和离合器操作全自动化；（4）电控模块整合在变速箱内部，外部线束最少化；

二、 剖析起重机变速箱故障特性

公司两台大吨位汽车全地面起重机160吨吊车采用ZF AMT16档变速箱，80吨吊车采用ZF AMT12档变速箱，现阶段由于我公司两台大吨位汽车全地面起重机经常在南方沿海地区使用，空气中水分过大原车上面的空气干燥器处理能力小，造成气路中有水分存在，通过气路进到变速箱内部，导致变速箱经常出现各种故障出现，导致车辆正在行走或者吊装作业时发生故障无法正常运行，严重影响了吊装安全使用性能。在科学技术影响下，起重机械的安全运营、安全生产等发生了非常明显的变化，随之便提高了对安全生产的要求。为了更好的确保起重机使用稳定性，下面将对其变速箱进行介绍和存在的各种安全隐患进行分析，以便从源头上确保设备运营安全。

变速箱内部进水腐蚀换挡机构情况如下图所示：

（一）作业范围大

两台大吨位汽车全地面起重机160吨和80吨汽车起重机属于大型机械设备，常用于惠州石化设备吊装对接和公司内部的设备装卸车和材料搬运工作，由于公司业务发展起重机作业的范围也逐步扩增，但是更加需要我们注意的是，尽早发现车辆问题尽早消除安全隐患。

（二）作业条件相对复杂

起重机械自身存在着非常明显的特殊性，进入不同的作业场地有着不同的工作环境，车辆面对各种施工场地路况对车辆变速箱使用要求变的更加严格，因而便对变速箱使用可靠性提出了更高要求。此外，起重机械因所占体积较大，常年需要在露天环境下完成作业，而环境的复杂性、变速箱使用的可靠性极大地限制了其作业范围及作业完成质量。

（三）变速箱故障出现频繁

因为160吨及80吨吊车是徐工早期生产的型号，厂家没有考虑南方天气空气湿度大，原厂装配的空气干燥器无法完全过滤空气中水分，导致水分通过气管进入变速箱电子控制系统及齿轮箱内部，使电子元件损坏和润滑油变质损坏齿轮箱，严重影响变速箱结构部件和档位自动控制系统。

变速箱内部进水腐蚀及离合器摩擦片脱落情况如下图所示：

三、创新改造加装新型空气除水清净器

（一）新加装的空气除水清净器装置特性

现阶段，空气除水清净器可以说是当前最有效的一种起重机变速箱安全防护方面效果非常好。分析其特性主要如下：

1、工作原理

待处理的压缩空气经进气口进入净化器，当穿越高效过滤层时，压缩空气通过拦截、惯性、扩散及吸附等效应，使其中的水、粉尘、油被阻隔截留并存积于净化器的底部，纯净的压缩空气经排气孔排出。该系列净化器装有压力表、安全阀，当净化器的压缩空气压力超过额定压力的1.08倍时，安全阀自动开启排气，确保使用安全。

2、使用方法使用前准备

根据使用用途，适用合适的输气管;2、根据使用需要，选用合适的输气管接头;3、可靠的连接好各输气管道。开机前的检查准备好后，便可以开机使用;正式使用前应检查放水阀、安全阀、压力表、排气阀及各输气管道是否有漏气现象，确认各零部件均正常时，便可投入正式使用。

3、使用注意事项

所用气动设备之所需气量不得大于净化器所处理的气量。2、所选用之净化器型号应与待处理的压缩空气之气量相匹配。3、每使用8小时应将泄水阀打开，将净化器内的油水排尽(应在排尽压缩空气后进行)。

4、常见故障及排除对策

净化器内部过滤层采用了优质耐用材料和超耐用设计，内部无需修理、清洗，如泄水阀、安全阀、排气阀、压力表有漏气或失灵现象时，维修非常简单、方便，可自行修理或换新。

（二）起重机加装安全防护设备空气除水清净器技术参数如下表所示：

（三）主要的技术创新点

对两台起重机加装安全防护设备空气除水清净器，将相关气路进行优化使变速箱气管与车辆主气管进行隔离，改造气管走向使气管经过加装空气除水清净器位置，接通空气除水清净器进气管，空气除水清净器出气口接通变速箱气管，使气体经过过滤水分后在进入变速箱内部，使变速箱内部系统不在因为有水存在而损坏消除了隐患。

四、总结

这次变速箱进气系统经过技术创新改造，在运行在仔细观察与分析空气除水清净器装置，可发现其整个装置的结构相对稳定，不易损坏，且只需在定期进行底部排水就行，通过半年的运行两台吊车变速箱没有出现过任何故障，有效控制住主变速箱主电路板与齿轮箱的水分进入确保整个设备运行安全。通过这次变速箱进气系统技术创新改造后每减少一次维修，可以节约10万左右的维修费用，给公司在车辆使用成本上节约不少的维修费用。一次性创新改造消除了安全隐患，使车辆在使用上能正常工作给公司创造更多的经济效益。

参考文献来自网络

名称：捷豹空气清净除水器使用说明书

德国ZF变速箱使用说明书

来源：太古路