电液操纵动力换挡变速器已经成功用于ZL50和ZL60装载机上，其动力控制采用电液换挡操纵阀，通过控制不同电磁阀的通断来结合相应挡位。换挡操纵阀的设计直接影响变速器的换挡品质，即换挡过程中的平稳性、冲击性以及传动部件的寿命等。
天津工程机械研究院开发的YB1502变速器为定轴式动力换挡变速器，挡位数为前进四挡，后退三挡。并在此基础上，自行研制了电液换挡操纵阀。以此为研究对象，建立主调压系统的AMESim仿真模型，分析其换挡过程中的压力变化，并通过变速器台架试验，进一步分析换挡过程油压的动态特性，以此来验证仿真模型的准确性。这些分析研究为该电液换挡操纵阀的参数化设计，奠定了研究基础。
1 主调压阀工作原理
变速器的压力油首先进入换挡操纵阀，经过操纵阀的调压部分进行压力调节后，再进入各挡位离合器，系统压力与各挡位压力变化过程理论上是一致的。调节压力的方法有很多种，在此采用主调压阀调压。图1为主调压阀调压的原理示意图，为双弹簧结构，P1代表操纵阀调节的系统主压力，P2代表蓄能器的压力；其余各处所代表的意义在图1中进行说明。
1.主阀芯 2.蓄能活塞 3.调压弹簧 4.蓄能弹簧 5.蓄能器节流孔
6.单向阀 7.蓄能活塞限位面 8.通往变矩器油路的排油口
图1 主调压阀原理示意图
主调压阀的工作过程如下：当变速器处于某一挡位时，蓄能活塞2在主油压的作用下左移至该腔最左端的限位面7，此时蓄能弹簧4达到最大工作压缩量，系统压力P1达到最大值Pm，主阀芯1右移至接通变矩器TC油路的位置。如果在t1时刻换挡，接入另一挡位，需要对新接通的离合器油缸充油，而使系统压力P1由最大值Pm瞬间下降（对于新接通的挡位压力则从0开始上升），主阀芯1左移关闭通往变矩器TC的油路，同时，蓄能活塞2在蓄能弹簧4的作用下右移，右腔中的油经单向阀6排出；在t2时刻，新接通的离合器油缸充油结束，自由行程消失，系统压力上升到弹簧3和4的预压缩量决定的压力值Pp；油压进一步上升，主阀芯1右移开启通往变矩器TC的油路8，与此同时，油压经节流孔5作用在蓄能活塞2的右端，使其左移，增大弹簧3和4的压缩量，重新关小排油口8，致使系统油压P1进一步上升，排油口8继续打开，同时升高的系统油压P1又使蓄能活塞2左移，继续压缩弹簧3和4，使油压进一步上升，如此反复，直至t3时刻蓄能活塞2左移至限位面7为止，最后系统油压保持在最大值Pm。
2 理论油压变化过程
研究新接通挡位的油压增长曲线理论示意图如图2所示。t1时刻换挡，接通新的挡位离合器，整个充油阶段油压上升过程可以分为以下几个阶段：
图2 离合器换挡过程系统油压增长曲线示意图
(1) c—d开始充油阶段 新挡位离合器的供油管路接通，向油道及剩余空间充油，至d点离合器活塞与摩擦片开始接触。
(2) d—e油压初步上升阶段 新接通的离合器油道及剩余空间充油结束，油压迅速上升，直至使离合器活塞克服回位弹簧张力开始移动为止。
(3) e—f自由行程阶段 离合器活塞克服回位弹簧张力开始移动，直到消除摩擦片间隙开始接触为止。
(4) f—g结合升压阶段 摩擦片间隙消除，全部接触，活塞停止移动，油压迅速升高至压力稳定点。换挡过程结束。
