2.5　行走裝置

以下是日立EX125W-5型輪式挖掘機行走裝置的結構與原理敘述。

行走裝置由行走馬達、變速器、前傳動軸、后傳動軸、前橋和后橋組成。行走馬達為斜軸式軸向柱塞變量馬達。馬達由來自泵的壓力油驅動并帶動變速器。行走馬達上配有調節器，用于調節傳遞到變速器的扭矩。通過來自先導泵的壓力，可在變速器中選擇行走模式（高速和低速）。行走馬達的轉動傳遞到傳動軸和車橋，如圖2-72所示。

2.5.1　變速器

變速器主要包括輸入軸1、齒輪3、齒輪7、齒輪10、輸出軸6和停放制動器5，輸入軸1連接到行走馬達的輸入軸上，輸入軸1和低速齒輪2是一個整體。高速齒輪3是用花鍵連接到輸入軸1上，如圖2-73所示。

齒輪2與齒輪10以及齒輪3與齒輪7為長嚙合齒輪。輸出軸6上的齒輪7和齒輪10由滾針軸承11支承。

行走馬達的轉動通過套筒4而傳遞到輸出軸6，停放制動器5安裝在輸出軸6的后橋一側。

（1）當選擇高速時

當行走方式開關轉到高速位置時，從變速器轉換電磁閥到變速器轉換氣缸9的壓縮空氣回路關閉，故沒有壓縮空氣供應。變速器轉換氣缸被彈簧力推到右邊，撥叉8也被移動到右邊。由于撥叉8的運動，輸出軸6和齒輪7連接上，如圖2-74所示。

行走馬達的輸出運動，通過輸入軸1上的齒輪3而傳遞到輸出軸6，通過套筒4而傳遞到輸出軸6上的齒輪7。因此，輸出軸6以高速轉動。

（2）當選擇低速時

當行走方式開關轉到低速位置時，壓縮空氣從變速器轉換電磁閥供應到變速器轉換氣缸9。由于被壓縮空氣所推動，撥叉8移動到左邊。由于撥叉8的運動，輸出軸6與齒輪10連接上，如圖2-75所示。

行走馬達的旋轉輸出通過輸入軸1上的齒輪2而傳遞到輸出軸上的齒輪10，因此輸出軸6以低速轉動。

2.5.2　停放制動器

停放制動器安裝在變速器的輸出軸上，它是內脹式的閘瓦制動器，使后橋一側上的傳動軸停止轉動。停放制動器主要包括制動鼓、制動閘瓦、凸輪軸、杠桿、調整器和復位彈簧。

（1）制動操作

當制動開關轉到停放或工作位置時，供應到空氣腔的壓縮空氣被停放制動電磁閥所切斷。由于空氣腔內的彈簧的彈力作用，推桿被向左拉動，如圖2-76所示。所以停放制動器的杠桿被拉，從而使停放制動器工作。

（2）釋放操作

當制動開關轉到向左或懸掛鎖緊位置時，壓縮空氣通過停放制動電磁閥而供應到空氣腔。壓縮空氣推動空氣腔內的彈簧，故推桿被推動。所以停放制動器的杠桿被推，從而使停放制動器釋放。

（3）空氣腔

當壓縮空氣不供應到空氣腔時，推桿被彈簧拉到左邊（停放制動器制動位置），如圖2-77所示。當壓縮空氣供應到空氣腔時，壓縮空氣克服了彈簧力，把推桿推到右邊（停放制動器釋放的位置）。

2.5.3　前、后傳動軸

前、后傳動軸結構如圖2-78所示。

接頭采用最普通的萬向接頭聯軸器。萬向接頭聯軸器由一對叉子和一個十字頭組成。叉子和十字頭由滾針軸承固定在指定的地方。

2.5.4　車橋

（1）前車橋

前車橋用以改變機器的方向，支承著機器的重量，并把前傳動軸的動力傳送到車輪上。在前車橋的兩側安裝了轉向節8，以便通過操作方向盤而使機器改變方向，如圖2-79所示。前輪通過減速齒輪1而安裝在轉向節8上。

（2）后車橋

后車橋用以支承機器的重量和把動力從后傳動軸傳遞到車輪，如圖2-80所示。

2.5.5　輪位對準

機器在工作時，為使方向盤的操作容易和保證機器方向的穩定性，前輪部件安裝成彼此成一專門的角度。這種調整稱為輪位對準，它包括以下幾個要素。

（1）反翹

反翹是一種安裝方法，在安裝前輪時讓它從垂直位置向外傾斜，如圖2-81所示。反翹的主要目的是防止因轉向銷襯套或輪轂軸承的間隙過大而引起車輪向內傾斜，或防止因載荷而使車橋變形。

反翹的第二個目的是讓車輪與地面的接觸點更靠近于轉向銷中心的延長線與地面的接觸點。如圖2-81（c）、（d）所示，車體重量向下施加在轉向銷上，而向下的反作用力是從地面接觸點施加在輪胎上的。

如果沒有反翹，如圖2-81（c）所示，在輪胎中心和轉向銷之間的距離D（偏移）使得產生一個分離（它以箭頭所示的方向推著車輪）。這個分力作用在轉向銷的頂部和端部，妨礙了轉向節的運動。如果有了反翹，讓車體重量的作用線對準轉向銷的中心線，就可以消除這個妨礙轉向節運動的分力。

反翹的第三個目的是防止車輪偏離指定位置。反翹可以產生一個指向車軸內側的力，所以，即使車輪上的銷子螺母有些松動，車輪也不會從車軸上跑出去。

如上所述，反翹的作用是防止車橋變形，減少轉向節的旋轉力和防止車輪松動。但是，正如圖2-82所示，具有反翹的車輪有一個特點，它的轉動是圍繞其中心點A的一個圓圈而進行的。因此，當機器直行時，輪胎有一部分在打滑。這個缺點可以通過車輪的前束來消除。

（2）前束

前輪在筆直向前的位置上稍有一點轉向，從上面俯視，兩個車輪前部和后部之間的距離不相同。如果車輪前部的距離小于后部的距離，這就是前束。距離A和B之間的差就是實際的前束量，前束量的調整是通過把轉向拉桿長度減小或增加而進行的，如圖2-83所示。

前束的主要目的是通過消除前輪反翹的傾向而使齒輪筆直向前滾動。因此，前束量要根據反翹角度來確定。前束的調整應對是在反翹角和主銷（轉向銷）角已正確調整完之后進行的，因為這兩種角度是互相有影響的。如果前輪有反翹，即從垂直位置向外傾斜，那么車輪就有向外轉動的傾向（從頂部俯視）。當有了適當的前束量時，前輪就筆直向前滾動，因為前束有使它向內轉動的作用。

前束的第二個目的是，當機器筆直向前運動時，消除前輪向外的特性。通過采取這個措施，可以使拉桿不受到額外的力。

2.5.6　差速器

當機器在在轉彎時或在崎嶇不平的地面上行走時，差速器可以使左、右驅動輪以不同的速度轉動。圖2-84是差速器的結構。

（1）功能

準雙曲面小齒輪軸和環形齒輪在安裝時是對中心有偏移的，如圖2-85所示。

差速器的作用：當機器轉彎（或在崎嶇地面行走）時，車輪的軌跡呈圓形，其中心是在后輪中心的延長線上，如圖2-86所示，所以，外輪要比內輪轉動得更快一些。如果齒輪之間安裝在傳動軸上而沒有差速器，則外輪和內輪就同樣轉動（當驅動后輪時）。當機器在轉彎時，外輪要比內輪轉動得更多一些，因此，輪胎就發生打滑或磨損。此外，還有扭曲應力，使驅動功率的傳送不穩定。如果安裝了差速器，內輪和外輪就可以用不同的轉動頻率轉動，上述問題就得以避免。

（2）差速器的原理

這里利用圖中的齒條和小齒輪來說明差速器的工作原理。當載荷W均勻地作用在齒條A和齒條B上，C向上移動的高度為H，齒條A和齒條B移動高度為H，與小齒輪成為一體，如圖2-87所示。

當C移動時，作用在齒條B上的載荷撤走，小齒輪在齒條A上滾動（有載荷），使齒條B向上移動。這里，齒條B的移動長度大于小齒輪在齒條A上的滾動長度。齒條B的移動長度為H+H=2H。這種原理可應用到差速器上。

（3）差速器的工作

后橋的軸6、7是以花鍵連接到差速器的側齒輪2、3上的。當這兩根軸的阻力相同時，或當機器在平地上行走時，差速器的小齒輪1、4是不轉動的，如圖2-88所示。

差速器小齒輪1、4和側齒輪2、3是與連接到環形齒輪8上的殼體5作為一個整體而轉動的，彼此嚙合和固定。

如上所述，當所有的部件都作為一個整體而轉動時，差速器的差速功能沒有發揮出來，故齒輪1～4只起到連接后橋的軸6、7的作用。

當機器轉彎時，不均勻的阻力作用在驅動輪上。由于作用在內輪和外輪上的阻力有差異，差動小齒輪1、4在自己的軸線上旋轉，與小齒輪軸成為一體，并繞側齒輪旋轉。于是，當軸6的阻力大時，小齒輪在自己的軸線上旋轉，其方向與在軸6的側齒輪的旋轉方向相同，故軸6的轉動減小。減小的轉動作用在軸7上，使差速器起作用，如圖2-89所示。

假設環形齒輪8被驅動小齒輪9所驅動的速度為100，當機器直行時，兩個驅動輪以同樣的速度轉動。但是，當機器轉彎時，右驅動輪的轉動降低到90，減少的速度10（100-90=10）則加到左驅動輪上，所以作驅動輪的轉動速度為100+10=110。

當環形齒輪以100來轉動時，車輪總的轉動頻率為200，不論這兩個輪的情況怎樣都是如此。

2.5.7　減速裝置

減速裝置是一種行星一級減速裝置，用于把驅動力從差速器傳遞到車輪，其結構如圖2-90所示。

2.5.8　制動器

當踩下制動踏板時，壓縮空氣通過制動閥而供應到主氣缸，主氣缸被壓縮空氣所開動，把制動液排出。因此，制動液供應到制動器上的車輪油缸，把制動器開動。

制動器的結構如圖2-91所示，它是領先-尾隨式閘瓦制動器。

當制動鼓以圖2-92中箭頭所示方向轉動時，領先側的閘瓦以固定銷A為支點進一步接觸到制動鼓，使制動力增大。同時，尾隨側閘瓦上的襯墊接觸壓力比尾隨側閘瓦上的襯墊接觸壓力大3倍以上（圖中斜線部分表示接觸壓力）。

2.5.9　行走馬達

行走馬達是斜軸式軸向柱塞可變排量馬達，它由旋轉組件和調節器組成，如圖2-93所示。

（1）旋轉組件

旋轉組件的輸出軸有兩個軸承支承在馬達外殼上。把中心銷插進轉子的中心孔內，將輸出軸與轉子連接起來。閥塊安裝在轉子頂部。彈簧以足夠的力量作用在轉子上，使轉子和閥塊緊密接觸，如圖2-94所示。

轉子有7個柱塞，來自泵的壓力油經閥板上的AM油口流進轉子。當壓力油推動柱塞時，推力F的分力F_V驅動輸出軸轉動，如圖2-95所示。轉子隨著輸出軸的轉動，當柱塞到達BM油口時，液壓油液流回油箱。

前進、后退的轉換通過對油口AM或BM供應的壓力油來實現。

（2）變量機構

①高速時　當馬達的工作壓力降低到26.5MPa或以下時，先導活塞被彈簧推向上方，故油口A和油口B之間的通道被先導活塞堵住，如圖2-96所示。油口B和內部通道都連接到排放油路，故大腔也連接到排放油路。油口A連接到小腔，馬達的工作壓力始終如一地作用在小油腔上，故小腔里的馬達工作壓力把伺服活塞向下推。連接到伺服活塞上的控制桿移動閥板和轉子，以把馬達的斜盤角度調整到最小位置。這樣，柱塞行程變為最小，故馬達以高速轉動。

②低速時　當馬達的工作壓力升高到24.5MPa或以上時，馬達里的工作壓力通過小油腔流進油口A，如圖2-97所示。當工作壓力大于彈簧的彈力時，先導活塞被向下推動。由于先導活塞向下移動，油口A和B接通，壓力油液通過油口A、油口B和內部通道流進大油腔。由于大腔和小腔的有效作業面積差，伺服活塞向上移動。與伺服活塞相連的控制桿推動閥板和轉子，把馬達的角度調整到最大傾斜角度位置。這樣，柱塞的行程變成最大，馬達以低速轉動。

2.5.10　制動閥

制動閥位于行走馬達的頭部，由平衡閥、溢流閥和補償閥組成。每個閥的功能如下：

平衡閥：使行走馬達平穩地啟動和停止，并防止軌跡偏離。

溢流閥（R1、R2、R3）：用以釋放因突然操作而產生的沖擊壓力，并能保護行走馬達免受外力損壞。當溢流閥R3啟動時，溢流閥R1和R2的設定壓力在低壓區。

補償閥：防止馬達產生氣穴現象。

（1）當行走啟動時

當行走啟動時，來自控制閥的壓力油供應到制動閥的油口BV。它把平衡閥閥柱里的提動頭B打開，然后通過油口BM流進行走馬達。馬達回油流進油口AM，但均被平衡閥閥柱里的提動頭A堵住。當壓力油被提動頭B堵住時，油口BM里的壓力升高，壓力油經過通道B和單向閥B而流到腔B。當腔B里的壓力克服了彈簧A的彈力時，平衡閥閥柱移到左邊，因此，油口AM與油口AV接通，故行走馬達轉動。來自腔A的回油通過噴口A，使得平衡閥閥柱慢慢移動，如圖2-98所示。

由此，油口BV的壓力，通過往復閥S1而作用在溢流閥R3的油腔C。由于壓力油流到油腔C，先導提動頭C被向上推動，使得彈簧腔a或溢流閥R1、R2和往復閥S1之間的油路關閉。

來自油口BM的壓力作用在溢流閥R2的提動頭上。由于溢流閥R2的彈簧腔a和往復閥S1之間的油路關閉，提動頭不能打開，壓力油通過提動頭的噴口流到彈簧腔a，所以彈簧腔a里的壓力等于油口BM的壓力。

當油口BM內的壓力升高，R2彈簧腔a里的壓力克服彈簧b的壓縮力，先導提動頭打開。由于先導提動頭打開，彈簧腔a里的壓力降低，故提動頭打開。來自油口BM的壓力通過提動頭而流到油口T，并流回油箱。因此，溢流閥R2的功能相當于高壓操作的溢流閥。

此外，來自油口BV的壓力油作用在行走馬達的調節器上，把行走馬達的斜盤角度切換到最大。因此當啟動時和在大負載情況時，行走馬達變為低速。

（2）當減速或下坡行走時

①用平衡閥進行制動操作　當減速或下坡行走時，機器靠慣性力運動，故行走馬達被強迫進行轉動。因此，油口BV里的壓力降低，故推動往復閥S1而作用在腔C的壓力消失，如圖2-99所示。平衡閥閥柱被彈簧A推回到右邊。由于腔B里的油受到平衡閥上的噴口A和噴口B的限制，平衡閥閥柱慢慢移動。由于平衡閥閥柱的返回緩慢，來自行走馬達的壓力油逐漸受到限制，故制動時慢慢作用在行走馬達上。

②用溢流閥進行制動操作　當來自行走馬達的壓力油被平衡閥閥柱限制時，油口AM里的壓力再次升高。油口AM里的壓力油通過提動頭上的噴口而進入到溢流閥R1的彈簧腔a里。彈簧腔a里的壓力油通過噴口和往復閥S2而流到溢流閥R3。當來自彈簧腔a的壓力油克服了溢流閥R3的彈簧C，先導提動頭C打開。因此，溢流閥R1的彈簧腔a里的壓力降低，故提動頭打開。油口AM里的壓力油通過提動頭而流到油口T，然后流回液壓油箱。

由于上述溢流閥R1和R3的操作反復進行，故制動功能就施加到行走馬達上。

③制動器工作時的補償　與壓力升高油路相反，有的油路壓力降低。來自補償閥的液壓油可以防止壓力降低油路產生氣穴。

（3）當停放時

當機器在停放時，如果行走馬達因受到外力而轉動，則油口AM或BM里的壓力就升高。

當油口BM里的壓力升高，油口BM里的壓力油通過提動頭上的噴口而進入溢流閥R2的彈簧腔a。彈簧腔a里的壓力油通過噴口和往復閥S2而流到溢流閥R3，如圖2-100所示。

當停放時，油口BV和AV里是沒有壓力的，故沒有壓力作用在腔C。當來自彈簧腔a的壓力油克服了溢流閥R3里的彈簧C的彈力時，先導提動頭打開，溢流閥R2的彈簧腔a里的壓力降低，故提動頭打開。油口BM里的壓力油，通過提動頭而流到油口T，并返回到液壓油箱。

此外，當機器停放時，如果行走馬達因受到外力而運動，壓力升高側的相反側油路的壓力會降低，就會產生氣穴。補償閥的作用就是為了防止產生氣穴。