半自动电控箱装载机FNR 功能的应用研究

2021-05-21邵晖

设备管理与维修 2021年8期

邵晖

（广西柳工机械股份有限公司，广西柳州 545007）

0 引言

随着装载机技术的不断进步，人们的观念不断转变，装载机操作者越来越关注操作舒适程度和劳动强度。因此，装载机FNR（前进挡、空挡、后退挡）功能应运而生，旨在降低操作者的劳动强度，给操作者提供一种结构简单的变速操作方式。目前，FNR 功能已经在装载机上得到应用并推广。半自动电控箱实现方式是增加FNR控制器，成本较高，在装载机日益降价的背景下，很难大规模推广。因此迫切需要降低设计成本，研发出经济实惠的设计方案。

1 FNR 功能概要

FNR 功能是指当变速操纵手柄处于空挡时，激活换向功能使能开关后，通过右手操作换向（FNR）开关，控制整机前进、空挡和后退。这样操作者左手不用脱离方向盘，只用右手即可完成换向、换挡及对工作装置的操作，可以提高整机作业效率和安全性，降低操作者疲劳度。目前FNR 控制器实现方式如图1 所示。

图1 FNR 控制器实现方式

2 FNR 控制器逻辑分析

FNR 装置主要包括变速箱、控制变速箱的变速控制器、FNR控制器、变速操作手柄、FNR 操作手柄。FRN 控制器采集变速操纵手柄方向、挡位信号，换向功能使能开关信号、换向开关信号。根据其电控特性，FNR 控制器判断变速操纵手柄是否处于空挡，当变速操作手柄处于空挡时，激活FNR 使能键，启用FNR 功能。FNR 控制器向变速控制器输出FNR 方向挡位的信号，挡位信号还是由变速箱控制器（TCU）控制，根据车速自动升降挡，从而实现变速操纵手柄当前期望挡位。当变速操纵手柄不处于空挡时，FNR 控制器退出FNR 功能，以当前变速操纵方向行驶，即左手优先原则。FNR 控制器控制逻辑见图2。

图2 FNR 控制器控制逻辑

3 FNR 功能硬件电路逻辑分析

FNR 硬件电路由变速操纵手柄、FNR 使能开关、继电器硬件电路、FNR 开关和变速控制器组成。FNR 使能信号、FNR 开关信号及变速操纵手柄的方向信号输入继电器硬件电路，由继电器硬件电路输出FNR 方向信号给变速控制器。变速控制器根据FNR 继电器硬件电路的方向信号和变速操纵手柄的挡位信号，进行变速控制。当变速操纵手柄不处于空挡时，FNR 硬件电路退出FNR 功能控制，以当前变速操纵手柄方向行驶，亦可实现左手优先原则。硬件电路设计的难点在于解决变速操纵手柄中方向挡位及变速挡位的时序问题，保证这两个信号组不出现信号中断问题，避免变速控制器接收到非法的挡位逻辑信号，将变速箱强制回空挡。换向继电器控制系统只控制方向信号，不控制挡位信号，挡位信号由变速操纵手柄直接输入给变速控制器，当变速操纵手柄处于空挡时，将换向功能开关闭合，前进挡继电器、空挡继电器和倒退继电器线圈得电，FNR 开关的方向信号通过继电器控制系统输入给变速控制器，变速控制器控制整机的前进、空挡、后退；当FNR 使能开关断开或变速操纵手柄不处于空挡时，前进挡、空挡、倒退挡继电器未得电，变速操纵手柄的方向信号通过换向硬件模块输入给变速控制器，变速控制器控制整机前进、空挡、后退及挡位。FNR 功能硬件功能模块原理见图3。

图3 FNR 功能硬件功能模块原理

4 FNR 功能硬件电路设计

FNR 功能硬件电路由空挡、倒退挡、前进挡继电器及换向功能使能开关、换向开关组成，采集变速操纵手柄方向信号，具体电路如图4 所示。控制原理如下：

图4 继电器硬件电路

（1）当变速操纵手柄与换向开关同时处于空挡时，可以启用变速换向功能。

（2）按下换向功能使能开关，FNR 功能激活。

（3）使用换向开关控制装载机的前进、空挡和后退挡。

（4）继电器控制系统由继电器组成，用于将变速操纵手柄信号或FNR 开关信号输入给变速控制器。变速控制器控制装载机前进、空挡和后退。

（5）当变速操纵手柄处于非空挡时，换向功能失效，变速操纵系统由变速操纵手柄直接控制，从而实现FNR 及左手优先控制功能。

换向继电器控制系统只控制方向信号，不控制挡位信号。挡位信号由变速操纵手柄直接输入给变速控制器，当变速操纵手柄处于空挡时，将换向功能开关闭合，前进挡继电器、空挡继电器和倒挡继电器线圈得电。换向开关的方向信号通过继电器控制系统输入给变速控制器，变速控制器控制整机的前进、空挡和后退；当换向功能使能开关断开或变速操纵手柄不处于空挡时，前进挡、空挡、倒退挡继电器未得电，变速操纵手柄的方向信号通过换向硬件模块输入给变速控制器，变速控制器控制整机前进、空挡、后退及挡位。