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基于混凝土搅拌运输车的减速机的设计分析

出处:论文网
时间:2017-09-14

基于混凝土搅拌运输车的减速机的设计分析

  减速机是混凝土搅拌运输车的核心部件,它主要将液压输出转矩,利用减速机经过减速传给搅拌筒,以促进稳定、可靠的工作原理,从而完成对混凝土的搅拌工作。该减速机与传统的搅拌设备不同,它的外形简单、维护方便,由于系统的传动速度慢,能够在恶劣的工作环境下运行,所以该产品在我国被大量采用。

  1 搅拌车减速机的工作原理

  1.1 搅拌车的工作原理

  搅拌车主要是依据汽车发动机作为源头的,它能作为搅拌车的运输动力,也能作为取力装置的系统中的变量泵,不仅保证了马达的输出转度,还促进了混凝土的自身质量。搅拌车能够实现四种功能,一种为搅拌功能,在搅拌过程中能够保证混凝土的质量。其二为装料功能,对混凝土进行搅拌转速期间,能够保证其与运输过程转动方向的一致性。其三为卸料功能,通过取力器、液压泵以及减速机等装置,将其传输带搅拌罐,能够加快卸料的速度。其四为清洗功能,为了防止混凝土粘在搅拌筒上,在完成卸料后,还要做好清洗工作。

  1.2 搅拌车用减速机的工作原理

  搅拌车利用的减速机是采用行星齿轮的传动结构来完成的,不仅能形成紧凑的结构、较大的承载力,还能促进较强的抵抗冲击力以及振动能力[1]。最为典型的传动为三级传动的减速机,它是由两个并排的行星组成的二级减速机,然后为了增大传动比,输入另一极的定轴转动,以完成三级传动的减速机。在市场上,还有一些传动方案的减速机,例如:一级NW行星齿轮、一级NGW行星齿轮传动,不仅要求具有较大的传动比,还要形成较高的承载能力。这些传动结构在使用过程中,各个齿轮上的受力情况都比较均匀,具有较高的承载力。例如:意大利的邦飞利减速机,它主要是内齿圈带动外部部件传递动力的,能够实现较小的轴向尺寸,不仅能够在要求比较苛刻的场所使用,还具有封闭式行星减速机的使用的较大的优势特征。所以说,封闭式行星减速机在工程机械中得到普遍使用,为了提高我国的设计水平,就要仔细分析传动结构的相关原理。

  2 混凝土搅拌运输车的减速机的设计分析

  2.1 减速机传动方案的设计

  2.1.1 确定传动比

  确定传动比,主要就是确定传动比的大小。混凝土搅拌运输车在运行以及等待卸料期间,都是利用取力装置对发动机的动力取出,并将驱动液压系统变量泵的机械能转化为定量马达,最后在减速机驱动搅拌筒装置实施混凝土的搅拌行为。为了保证混凝土在搅拌期间的质量,在运输过程中,不仅要保证搅拌筒的转动,还要控制精度,为避免在运行期间出现浪费现象。这期间,就要对搅拌车的马达参数进行确定,特别是工作的排量、工作形成的连续压力以及峰值压力。要控制液压马达的转速,一般要控制搅拌筒以及减速机的传动比。对传动比数值进行计算,一般是在封闭式系统内部,根据运动中的相关原理以及传动的轮系进行计算。

  2.1.2 确定参数

  确定参数主要确定出三种参数,其一,确定行星轮数目,行星轮的数目与传动比相关。在动力传输过程中,行星轮的个数并不是越多就能获得较大的传动优点,一般会保持在2个到5个之间,如果选择的行星轮数目比较多,就会增加载荷均载的困难程度。而且,增加了行星轮的个数还能减少星架的刚度,从而制约实际的加工制造。一般情况下,要选择较多的行星轮个数,是在个别的低速级传动中实现的。其二,确定齿轮模数,首先,对行星轮的受力进行分析,根据减速机在实际使用的情况,对减速机的各个受力部位进行分析。然后,分析行星传动的齿轮强度设计要点,根据行星传动的结构特点以及运动特点,掌握应力的循环次数、动载系数以及速度系数。最后,对各个齿轮的模数进行计算,因为减速机容易冲击载荷的影响,具有较高的强度、韧性,所以在行星轮中,对轮系模数进行计算就要考虑齿根弯曲疲劳强度。其三,确定齿轮齿数,在行星传动设计中,对齿轮的齿数确定主要分析传动比的实际条件、同心条件、装配条件以及邻接条件[2]。

  2.1.3 计算封闭式行星齿轮传动效率

  影响封闭式行星齿轮传动效率的因素主要为四点,其一为啮合损失,它主要是由于齿廓间存在的摩擦产生的功率损失。其二为轴承的摩擦损失,因为齿轮在安装轴上受固定支撑的作用,容易产生较大误差。其三为液力损失,该损失的产生主要是由于齿轮啮合传动带动润滑油,在搅动与飞溅中产生的。其四为封闭功率损失,因为封闭功率主要存在于轮系内部,不仅与传动系数,与部件的摩擦速度、摩擦力都有较大关系。在对封闭式行星齿轮的传动效率计算期间,首先,要划分传动单元,然后对传动比进行分配,并计算出各个支路上的传动功率。

  2.1.4 选择均载方法

  由于行星齿轮传动形成的体积小,具有较高的承载能力,导致该特点的主要原因是多个行星轮进行的是分摊载荷,并形成功率分流。齿轮在实际传动期间,容易产生制造、装配等误差。在减速机转动过程中,利用的均载方法是行星架浮动方法,该方法不需要设计支撑,能够简化结构,促进了多级行星齿轮在传动过程中的合理布局。

  2.2 摆动机构的设计

  2.2.1 摆动形式

  减速机的摆动机构是采用调心轴承、弧形齿摆动的方式形成的,该结构的体现是利用连接齿轮以及主轴承完成的,在实际工作中,不仅能有效的缓冲轴向力,还能提高浮动效果。但该结构的设计由于对鼓形齿的加工成本比较高,对设备形成较大的依赖性,要进行单独维修与更换[3]。对法兰摆动形式的输出,该结构主要是放在减速机的机壳上,不仅减速机的尺寸要减少,还要与摆动结构形成一体,以减少零部件的数量。对于靠减震动摆动,该结构的设计为搅拌车以及其他设备保留出了较大空间,能够满足工作的实际需要。

  2.2.2 摆动机构设计

  摆动机构的设计主要有三种形式。其一为底座球摆动,它主要减速机底部的支座上,并在底座以摆动球进行摆动动作。这种摆动方式能够将减速机、摆动机构分开,如果某个部分的零件出现损坏,不仅不会影响整个减速机,还能方便维修。特别对于弧形齿摆动,能够形成更大角度的摆动形式。而且,为了减少减速机的轴向尺寸,还能够为搅拌车上的其他零部件部分提供更大的空间。对于前支撑球摆动,它能促进摆动的角度,降低搅拌筒的重心,但由于支座为剖分结构,它与螺栓固结合在一起,容易引起支座的强度和摆动球。对于球窝摆动,该结构形式节省了鼓形齿的连接以及调心滚子轴承,不仅减少了减速机的轴向尺寸,减轻其重量,还大大的节省了成本,从而在维修过程中,简单的结构形成促进了较大的方便性。

  3 结束语

  减速机作为搅拌车最关键的一个部件,不仅能够搅拌,还能起到支撑搅拌桶的作用。我国使用的搅拌车减速机多是进口,在维修过程中形成了较大的不便,所以为了发展我国的搅拌车减速机,就应对该机械设备的设计原理进行思考,根据工况的实际要求,不仅要减轻减速机的本身重量和体积,还要降低机械设备的制造成本。

基于混凝土搅拌运输车的减速机的设计分析

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