本站原创摘 要：
和国外相比,我国的商品混凝土在开发和应用上时间较晚,对于关键技术必须从国外进口.我国不断引进国外的混凝土搅拌运输车,并根据自身实际对其进行仿制,使在这方面的生产上也实现国有化.以下主要对混凝土搅拌运输车减速机的性能进行探讨,并提出相关优化方案.
1.现状
和国外相比,我国的商品混凝土在开发和应用上时间较晚,对于关键技术必须从国外进口.我国不断引进国外的混凝土搅拌运输车,并根据自身实际对其进行仿制,使在这方面的生产上也实现国有化.随着改革开放进程的加快,经济和科技等各方面都得到极大的发展,这对于基础设施建设的发展而言不失为一种契机.为了加快施工速度和提高施工质量,必须不断提高械化施工的数量和水平.其中,在施工建设中,水泥混凝土是极为重要的施工材料.人们的环保意识逐渐增强,商品混凝土逐渐取代了混凝土现场搅拌这种方式,在这种基础上,混凝土施工机械也越来越环保高效.
混凝土搅拌运输车载重量大,运行速度较低.由于安装方式的影响,行星齿轮传动结构的减速机对于混凝土搅拌运输车而言是一个不错的选择.根据混凝土搅拌运输车的特点,对其结构原理进行适当分析,以得出减速机在关键易损部位的受力情况,并给出优化方案.
2.混凝土搅拌运输车减速机的性能研究
2.1混凝土搅拌运输车的基本情况
混凝土搅拌运输车主要包括二类通用汽车底盘以及搅拌运输装置.对于运输而言,运输半径在70km左右,而时间则小于100分钟.最常见的混凝土搅拌运输车包含取力机构、减速机、液压驱动系统、搅拌筒等装置,利用取力机构将发动机的动力取出,并驱动变量泵进行工作,将转化而来的液压能传送给定量马达,再将液压能转化成机械能对对减速机进行驱动,最后实现对混凝土料的搅拌工作.
2.2减速机的工作原理与结构特点
在混凝土搅拌运输车中,减速机属于末级传动装置,它主要是降低定量液压马达在工作中所输出的转速,并将其传送给搅拌筒,使其处于低速运转状态.此外,搅拌筒和减速机中的输出法兰盘相互连接,对搅拌筒前端部分予以支撑,并保持搅拌筒的安装角度.
该减速机运用行星齿轮传动结构,承载强,易操作.在下文将介绍两级NGW型行星齿轮传动的减速机,主要利用花键轴对一级行星齿轮机构的太阳轮进行驱动,使一级齿圈固定；然后通过一级行星架带动二级行星齿轮机构的太阳轮,并使二级齿圈固定；接着依靠二级行星架对鼓型盘进行驱动,将动力传输给法兰盘,使罐体旋转,实现搅拌或卸料功能.两级NGW型行星齿轮传动的减速机具有几个特点：结构紧凑,各齿轮传动力矩均匀；维护操作简单,通过齿轮油润滑即可；法兰盘的角度摆角能够适应不同工况；齿圈和壳体加工上的一体化.
2.3减速机的常见故障及其受力分析
混凝土搅拌运输车在运输过程中,为了避免混凝土凝固,搅拌简要通过不停旋转,来确保混凝土的质量.然而搅拌筒转速不能过高,否则会导致混凝土搅拌运输车稳定性变差,也可能导致混凝土从搅拌筒内溢出.对于液压传动而言,其低速性能不稳定,仅依靠液压系统是无法实现搅拌筒低速运转的.所以当前混凝土搅拌运输车都采用具有液压机械混合传动方式的减速机,以保证液压系统实现减速.
经过测试我们可以知道,减速机对搅拌筒起着支撑作用,受路况和驾驶员操作等因素的影响,减速机在运行时具有复杂的受力情况,在混凝土搅拌运输车易发生故障,而最常见的故障发生部位包括一级行星太阳齿轮、箱体以及法兰盘大轴承等装置.
2.4减速机静载荷分析和动载荷分析
2.4.1减速机静载荷分析
减速机法兰盘和搅拌筒相连,减速机是搅拌筒的前端支撑.搅拌筒的安装角度是10°,且在施工运输时双列圆锥滚子轴承在轴承以外利用球形结构的调心方式和座孔相互配合,使法兰盘能够实现角度调整,以适应不同工况需求.在搅拌筒后端利用滚轮方式,使前端双列圆锥滚子轴承承受全部轴向力.利用多级的减速机构,单体减速机可以实现减速,其减速比在100到140之间变动,总机械效率维持在0.92-0.98之间.
2.4.2减速机动载荷分析
水泥混凝土搅拌运输车在运输时受到城区道路的影响,要经常避开行人车辆.受搅拌筒安装方式的影响,该运输车的重心明显较高.同时由于在运输途中搅拌筒不断旋转,也可能造成搅拌筒重心偏离纵轴线.这样一来,在急转弯时,受到惯性和车辆自身因素的影响,就可能造成车身倾翻现象发生.由于我国规定车辆靠道路右侧行驶,所以运输车中的搅拌筒旋转方向朝右,搅拌叶片朝左,这样布置的目的也是为了适应公路截面左高右低的路况.车辆在转向时重力产生的稳定力矩大于离心力产生的侧方力矩,就不会造成侧翻现象.
3.减速机结构改进及分析
3.1行星齿轮的改进与分析
由于行星齿轮传动利用多个行星轮对载荷进行均匀分担,使功率分流,外加合理利用内啮合传动,使得行星齿轮传动结构紧凑,承载能力较大.由于各种因素的作用,行星齿轮无法绝对均匀地分配载荷,甚至可能使载荷过于集中,这也使得行星减速器容易出现故障,破坏太阳轮的运转.由此看来,在对行星齿轮传动进行设计时,要对行星齿轮间的载荷均匀分配.为了对这一问题进行解决,均载机构出现,使得各行星轮间均载目的得以实现.经过不断的实践和尝试,对机械方式的均载机构进行创新设计,使制造装配的难度和成本大大降低,也能同时分流功率.目前,行星齿轮减速机的机械均载机构有静定系统和静不定系统两种类型.
就实际情况而言,不采取均载措施,就无法使行星轮间的载荷均匀分布.装置的制造和安装误差会使太阳轮和行星轮之间的各个中心距不一致.基本构件和行星轮轴线的位移可能会使得太阳轮与行星轮啮合时出现齿轮侧隙不均匀现象.对于这一装置的改进,可以采用增加浮动机构或采取提高太阳轮加工精度（如磨齿）使太阳轮更好地浮动,或使太阳轮轴线能够自行调整,各啮合力相等,各行星轮间载荷分布均匀.
3.2箱体结构的改进及分析
对于箱体加工而言,如果维护不及时或者采取方法不当,就可能在一定时间内使齿圈磨损过度,从而最终造成箱体报废.在之前的箱体结构中,人们往往对于行星内齿圈是和箱体采用整体结构,而采用的材料由于成本原因往往不够好,这样制作出的内齿圈往往强度较低,使用寿命也不够长.因此在对这一装置进行改进时,要对齿圈与箱体采用分体结构,采用更优质的材料和热处理工艺加工齿圈,并提高其加工精度提高,采用一般的材料加工箱体,然后将两者连接起来整体使用,不仅提高了齿圈部分的强度也综合考虑了成本因素,给后来的维护工作带来便利.齿圈与箱体的连接方式如下：在保证加工精度的前提下分别加工,箱体和内齿圈利用过盈配合的方式连接；用螺栓配以圆柱销这种方式进行周向固定连接,但螺栓和圆柱销必须做好防松；考虑到各种因素,应该要求轮缘厚度较大,可以较好的保证装入箱体的齿圈的圆柱度,以利于内齿在啮合时均匀受力.
3.3法兰盘螺纹预紧结构的改进及分析
将螺纹连接结构作为法兰盘的大轴承轴向预紧机构存在不当之处.通常,在实际操作中减速机大轴承极易遭受损坏,而这往往与螺纹结构的损坏有关.因此,对于此结构的改进,将轴更改为圆锥形,同时利用常用设备配合锥度.对于安装而言,则应该以剖分锥套为挡圈,在锥套上均匀布置四个螺纹孔,对预紧螺钉进行安装.锥螺纹具有自锁功能,锥套的外圈利用螺母和米制锥螺纹相连.剖分锥套圆锥面承受轴承的轴向分力,锥螺母箍紧剖分锥套.在上述的四个螺纹孔中对预紧螺钉予以安装,预紧螺钉对轴承的预紧力进行调整.
4.结语
混凝土搅拌运输车减速机在运输中有着恶劣的运行工况,对于设计和制造都有着极高的要求.对减速机中的结构和装置进行相关的分析,我们可以发现其中存在诸多弊端,可以对其进行优化设计.本文主要对减速机的易损部位进行探讨,并提出改进意见.因此我们要从实际情况出发,分析搅拌筒的支撑方式以及液压系统的运行情况.由于各种因素,混凝土搅拌运输车存在急转弯或急刹车时差的安全隐患,造成减速机损坏现象发生.