一种液压工程机械的变速装置及其变速器、变速方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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:
[0003]第一种，将原动机与液压泵直接连接，实现等速传动。
[0004]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。
[0005]第二种，采用一级齿轮传动系统，实现定传动比传动。
[0006]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。
[0007]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】
[0008]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。
[0009]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嗤合的太阳轮、至少一个行星轮、内外圆均有嗤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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]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；
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]优选地，所述输出齿轮的数目为一个或两个。
[0020]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。
[0021]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；
[0022]所述液压泵控制器用于检测所述液压泵的负载；
[0023]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；
[0024]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；
[0025]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。
[0026]优选地，所述液压泵的数目为一个或两个。
[0027]此外，本发明还提供一种液压工程机械的变速方法，采用如上所述的变速器；所述变速方法包括如下步骤:
[0028]检测液压泵的负载，并
[0029]当所述液压泵空载时，控制所述变速器至空档；
[0030]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；
[0031]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。
[0032]由于上述变速器具有如上技术效果，因此，应用该变速器的变速装置、与该变速装置对应的变速方法也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。
【附图说明】
[0033]图1为本发明所提供变速器的一种【具体实施方式】的机械原理结构图；
[0034]图2为图1所示变速器的齿轮部分的平面结构示意图；
[0035]图3为本发明所提供变速装置的一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0036]图4为本发明所提供变速方法的一种【具体实施方式】的流程框图。
[0037]其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0038]原动机I ;变速器2 ;液压泵3 ;原动机控制器4 ;变速器控制器5 ;液压泵控制器6 ;
[0039]太阳轮21 ;行星轮22 ;齿圈23 ;输出齿轮24 ;行星架25 ;第一离合器26 ;第二离合器27 ;壳体28 ；
【具体实施方式】
[0040]本发明的核心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。
[0041]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0042]请参考图1和图2，图1为本发明所提供变速器的一种【具体实施方式】的机械原理结构图；图2为图1所示变速器的齿轮部分的平面结构示意图。
[0043]在一种【具体实施方式】中，如图1和图2所示，本发明提供一种液压工程机械的变速器2，包括壳体28和设于壳体28内依次啮合的太阳轮21、至少一个行星轮22、内外圆均有啮合齿的双面齿圈23和输出齿轮24，还包括连接至少一个行星轮22的行星架25，变速器2的输入轴设于行星架25上，变速器2还包括第一离合器26、第二离合器27。
[0044]当第一离合器26、第二离合器27都分离时，输入轴转速为零，变速器2处于空档；当第一离合器26结合、第二离合器27分离时，行星轮22、太阳轮21和齿圈23连接为一体，变速器2处于低档；当第一离合器26分离、第二离合器27结合时，太阳轮21转速为零，变速器2处于高档。
[0045]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26、第二离合器27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；
[0046]当液压工程机械的负载较大时，可以调整原动机I至较高转速，并调节第一离合器26结合、第二离合器27分离，以使太阳轮21、行星轮22和齿圈23三者连接为一个整体结构，此时变速器2的输入动力由该一体式整体结构直接传递给输出齿轮24，实现一级定传动比传动，传动比=齿圈23的外齿圈齿数/输出齿轮24的齿数。此为变速器2的低档。
[0047]当液压工程机械的负载较小时，可以调整原动机I至较低转速，并调节第一离合器26使其分离、第二离合器27使其结合，以固定太阳轮21，使太阳轮21的转速为零，此时变速器2的输入动力由行星轮22传递给齿圈23的内齿圈23，再由齿圈23的外齿圈23传递给输出齿轮24，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21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2的高档。
[0048]由上述工作过程可知，该变速器2能够通过第一离合器26、第二离合器27的不同状态而实现不同的动力传动比，实现了原动机I与液压泵3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2相比，操作人员能够根据液压工程机械的当前负载情况