隨著我國經濟的高速發展,各種工程建設的混凝土需求旺盛,混凝土攪拌車需求量大增,與之配套攪拌車減速機需求量也隨之升高。而現階段國內的攪拌減速機市場多為外國品牌占據,和進口產品相比,國內產品有些問題沒能很好解決,其中,減速機軸向受力問題就是一個比較嚴重的問題。
1 攪拌減速機的工作組成、原理及其受力問題
攪拌減速機一般采用行星減速傳動形式。行星減速機安裝形式有:水平安裝、豎直安裝和傾斜安裝,其中水平安裝和豎直安裝為常規的、普通的安裝方式,受力情況比較簡單,傾斜安裝受力情況最為復雜。而混凝土運輸車因為其實際情況,要求攪拌減速機傾斜安裝。一般攪拌減速機由兩級或是三級行星傳動構成,為了滿足行星機構均載要求,各級中心輪和行星架采用浮動機構。HJX311R3攪拌減速機浮動機構和傾斜安裝就產生了各級中心輪之間軸向受力的問題,解決軸向受力問題就是攪拌減速機能否正常工作和使用壽命的關鍵。
們按照常規的多級行星減速機來進行設計,即讓兩級中心輪端面直接相互接觸,并且在相互接觸的端面銑油槽潤滑,這種安裝方式,因為簡單、經濟、實用,行星減速機中最為常用。設計完成后,進行了試制、空載試驗和負載試驗。空載實驗減速機正常工作,但是在負載以后,攪拌減速機很快就冒煙并且噪音比較大,拆檢以后發現一級中心輪和二級中心輪接觸端面磨損非常嚴重,并且有燒結、發藍等現象;二級中心輪和三級中心輪接觸的兩個端面磨損比較嚴重;三級中心輪和三級行星架接觸的兩個端面也有磨損。為了解決以上問題,我們對攪拌減速機設計進行了受力分析。在減速機工作運轉過程中,由于各部件的自重和各個嚙合齒輪之間齒側間隙的存在,使減速機各級都產生比較大的斜向下的推力;各級推力累積,在減速機輸入止口出處有較大的推力存在。結合圖1 進行詳細說明:1 輸出法蘭和2 鼓型連接盤固定在一起,在23 底座殼體和24 大軸承作用下,在靜止狀態下對幾級傳動部分不產生推力;運動狀態下,1輸出法蘭和3 三級行星架之間,2鼓型連接盤和3 三級行星架之間存在相對運動,兩個關節副均為球面,理論上不產生推力,但由于加工和裝配存在誤差,會產生一定的推力并且推力會向三級傳動部分傳遞。三級傳動部分浮動且傾斜安裝,自重會產生一個指向二級出動部分的軸向分力;由于齒側間隙、加工誤差、裝配誤差的存在,在轉動的過程中也會產生一個指向二級傳動部分的軸向分力;這兩個力再加上輸出部分關節副產生的力,三力合成、疊加后傳到二級傳動部分;4 三級中心輪為軸向限位件,力會通過三級中心輪向前一級傳遞。同理:二級中心輪為軸向限位件,在4 三級中心輪上累積的力和二級傳動部分產生的力就通過8 二級中心輪向前傳遞;一級中心輪為軸向限位件,在8 二級中心輪上累積的力和一級動部分產生的力就通過12 一級中心輪向前傳遞。16 軸用擋圈55、15 球軸承6011、14孔用擋圈90 對12 一級中心輪進行軸向限位,并且將一級中心輪上的累積的力傳遞到減速機外殼上。攪拌減速機中,在3 三級行星架和4 三級中心輪之間,在4 三級中心輪和8 二級中心輪之間,在8 二級中心輪和12 一級中心輪之間存在著軸向力和速度差。特別是8 二級中心輪和12 一級中心輪之間,8一級中心輪做為高速輸入端和軸向力最后承受端,8二級中心輪和12 一級中心輪之間有比較大的軸向力和和速度差。而且負載實驗充分表明,這種普通的行星傳動結構并不適用于攪拌車減速機。
2 改進缺陷的方法
為了解決以上問題,我們對攪拌減速機方案進行了重新設計,在各級中心輪之間增加了一個軸承結構:在8 二級中心輪和12 一級中心輪之間,增加17 軸承頂軸和18 角接觸球軸承7005C;在8 二級中心輪和4 三級中心輪之間增加19 角接觸球軸承7005C 和20 軸承頂軸;在4 三級中心輪和3 三級行星架之間增加21 角接觸球軸承7005C 和22 軸承頂軸。角接觸球軸承可以高速轉動并且可以承受較大的軸向力,以此來解決攪拌減速機各級中心輪之間的軸向受力問題。按照新的設計思路,我們進行試制、空載和負載試驗。空載試驗情況良好,負載試驗時減速機轉動平穩,噪音比較低,沒有出現冒煙情況。為了進一步驗證新的設計方案,我們進行型式實驗,即負載長跑,在負載長跑實驗中,攪拌減速機轉動始終平穩且噪音比較低,符合使用和壽命要求,達到了設計改進的目的。之后,又進行了裝車實驗,達到主機廠的使用要求。
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