【科技論壇】
關(guān)于混凝土攪拌運(yùn)輸車減速機(jī)的設(shè)計(jì)探討
葉子力
（浙江格爾減速機(jī)械有限公司）
摘 要 本文簡(jiǎn)要闡述了攪拌車減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，針對(duì)減速機(jī)的傳動(dòng)形式以及擺動(dòng)形式的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞 混凝土 攪拌運(yùn)輸車 減速機(jī) 設(shè)計(jì)
混凝土攪拌運(yùn)輸車的核心部件減速機(jī)與傳統(tǒng)用于攪拌設(shè)備的減速機(jī)不同，其特點(diǎn)是系統(tǒng)的傳動(dòng)速度慢，但傳遞扭矩大工作穩(wěn)定，且能夠在惡劣的工作環(huán)境下運(yùn)行。
1 攪拌車的工作特點(diǎn)及減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征
1.1 攪拌車的工作特點(diǎn)
攪拌車能夠?qū)崿F(xiàn)四種功能：其一為攪拌功能，在減速機(jī)帶動(dòng)罐筒轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中實(shí)現(xiàn)混凝土的攪拌。其二為裝料功能，在罐筒轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行裝料。其三為卸料功能，通過取力器、液壓泵以及減速機(jī)等裝置達(dá)到快速卸料。其四為清洗功能，為了防止混凝土粘在攪拌罐筒上，在完成卸料后進(jìn)行清洗工作。
1.2 攪拌車減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征。
攪拌車減速機(jī)是采用行星齒輪傳動(dòng)形式，其結(jié)構(gòu)緊湊承載力大，具有較強(qiáng)的抵抗沖擊力以及防振動(dòng)力。傳動(dòng)為三級(jí)的減速機(jī)，一級(jí)NGW行星齒輪傳動(dòng)，二級(jí)是由兩個(gè)并排的行星組成，要求有較大的傳動(dòng)比，具備較高的承載能力，各個(gè)齒輪上的受力情況都比較均勻，這是行星減速機(jī)的優(yōu)勢(shì)特征，在工程機(jī)械傳動(dòng)中普遍應(yīng)用。
2 減速機(jī)的設(shè)計(jì)分析
2.1. 確定傳動(dòng)比
確定減速機(jī)傳動(dòng)比是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，要考慮混凝土攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)行以及等待卸料時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力取出；驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)變量泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)化；保證混凝土的攪拌質(zhì)量；在運(yùn)輸過程中保證攪拌筒的轉(zhuǎn)動(dòng)控制精度；避免在運(yùn)行過程中出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象；工作排量形成的連續(xù)壓力以及峰值壓力；控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速等等因素綜合分析來確定減速機(jī)的傳動(dòng)比。
2.2 確定設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)參數(shù)主要有三部分：其一，確定行星輪數(shù)目，行星輪的數(shù)目與傳動(dòng)比相關(guān)，在動(dòng)力傳輸過程中，行星輪的個(gè)數(shù)并不是越多就能有較大的傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)，一般會(huì)保持在2個(gè)到5個(gè)之間，如果選擇的行星輪數(shù)目比較多，就會(huì)增加均載荷的困難程度，而且增加了行星輪的個(gè)數(shù)還會(huì)降低星架的剛度并制約加工制造。一般情況下，如要選擇較多的行星輪個(gè)數(shù)是在個(gè)別的低速級(jí)傳動(dòng)中。其二，確定齒輪模數(shù)，首先對(duì)行星輪
的受力進(jìn)行分析，根據(jù)減速機(jī)在實(shí)際使用的情況，對(duì)減速機(jī)的各個(gè)受力部位進(jìn)行分析。然后分析行星傳動(dòng)
相齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)要點(diǎn)，根據(jù)行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，掌握應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)、動(dòng)載系數(shù)以及速度系數(shù)，最后對(duì)各個(gè)齒輪的模數(shù)進(jìn)行計(jì)算。由于減速機(jī)容易受沖擊載荷的影響，需具有較高的強(qiáng)度韌性，所以在行星輪中對(duì)輪系模數(shù)進(jìn)行計(jì)算就要考慮齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。其三，確定齒輪齒數(shù)，在行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，對(duì)齒輪的齒數(shù)確定主要是分析傳動(dòng)比的實(shí)際條件、同心條件、裝配條件以及領(lǐng)接條件等。
2.3 計(jì)算封閉式行星齒輪傳動(dòng)效率
影響封閉式行星齒輪傳動(dòng)效率主要為四點(diǎn)：第一為嚙合損失，它主要是由于齒廓間存在的摩擦產(chǎn)生的功率損失。第二為軸承的摩擦損失，因?yàn)辇X輪在安裝軸上受支撐的作用，容易產(chǎn)生較大誤差。第三為液力損失，該損失的產(chǎn)生主要是由于齒輪嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)潤(rùn)滑油在攪動(dòng)與飛濺中產(chǎn)生的。第四為封閉功率損失，因?yàn)榉忾]功率主要存在于輪系內(nèi)部，與傳動(dòng)系數(shù)、部件的摩擦速度、摩擦力都有較大關(guān)系。在對(duì)封閉式行星齒輪的傳動(dòng)效率計(jì)算時(shí)，首先要?jiǎng)澐謧鲃?dòng)單位，然后對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行分配，并計(jì)算出各個(gè)支路上的傳動(dòng)功率。
2. 4 選擇均載方法
由于行星齒輪傳動(dòng)形成的體積小具有較高的承載能力，該結(jié)構(gòu)運(yùn)行受力特點(diǎn)是由多個(gè)行星輪進(jìn)行分?jǐn)傒d荷，并形成功率分流。在減速機(jī)傳動(dòng)過程中，利用的均載方法是行星架浮動(dòng)方法，該方法不需要設(shè)計(jì)支撐，能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多級(jí)行星齒輪在傳動(dòng)過程中的合理布局。
3 減速機(jī)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
3.1 減速機(jī)擺動(dòng)結(jié)構(gòu)
減速機(jī)的擺動(dòng)結(jié)構(gòu)有三種：一是采用調(diào)心軸承弧形齒擺動(dòng)的方式形成的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)是利用連接齒輪以及主軸承完成的，在實(shí)際工作中不僅能有效的緩沖軸向力還能提高浮動(dòng)效果。但該結(jié)構(gòu)對(duì)弧形齒的加工成本比較高。二是法蘭擺動(dòng)形式輸出結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是放在減速機(jī)的機(jī)殼上，不僅減速機(jī)的尺寸要減少，還要與擺動(dòng)結(jié)構(gòu)形成一體。三是減震動(dòng)擺動(dòng)形式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要保留出較大的空間，滿足工況的實(shí)際需要。
3 2 擺動(dòng)形式設(shè)計(jì)
擺動(dòng)形式設(shè)計(jì)主要有三種：第一種為底座球擺動(dòng)，它位于減速機(jī)底部的支座上，并在底座以擺動(dòng)球進(jìn)行擺動(dòng)動(dòng)作。這種擺動(dòng)形式能夠?qū)p速機(jī)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)分開，如果某個(gè)部分的零件出現(xiàn)損壞，不僅不會(huì)影響整個(gè)減速機(jī)，還能方便維修。特別對(duì)于弧形齒擺動(dòng)，能夠形成更大角度的擺動(dòng)形式。而且為了減少減速機(jī)的軸向尺寸，還能夠?yàn)閿嚢柢嚿系钠渌悴考糠痔峁└蟮目臻g。第二種前支撐球擺動(dòng)形式，它能促進(jìn)擺動(dòng)的角度，降低攪拌筒的重心，但由于支座與螺栓緊固結(jié)合在一起，容易影響支座和擺動(dòng)球。第三種球窩擺動(dòng)形式，該方式節(jié)省了弧齒的連接以及調(diào)心滾子的軸承，不僅減少了減速機(jī)的軸向尺寸減輕其重量，
還大大的節(jié)省了成本，特別是在維修過程中簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提供了較大的方便性。
4 結(jié)束語
減速機(jī)作為攪拌車關(guān)鍵性的核心部件，不僅要滿足工況的實(shí)際要求，而且要減輕減速機(jī)的本體重量和體積，降低制造成本。我國(guó)使用的攪拌車減速機(jī)大多是進(jìn)口，在維修過程中形成了較大的不便，所以要加快研究開發(fā)國(guó)產(chǎn)的攪拌車減速機(jī)來替代進(jìn)口產(chǎn)品。
參 考 文 獻(xiàn)
1 錢利霞，江玲玲.混凝土攪拌運(yùn)輸車傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011，33(3):154-155,166.
2 陸賽杰,鄒旻,潘月仙等.混凝土攪拌運(yùn)輸車減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].常州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,25(4):41-43
3 孟祥龍.基于Ansys的混凝土攪拌運(yùn)輸車減速機(jī)的破壞機(jī)理研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2014.
本文單位介紹：浙江格爾減速機(jī)械有限公司為溫州市機(jī)械工程學(xué)會(huì)理事單位，該單位長(zhǎng)期從事工程用減速機(jī)裝備的研究開發(fā)生產(chǎn)，具有較為豐富的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，每年都有創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。