混凝土攪拌運(yùn)輸車傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

錢利霞，江玲玲

QIAN LI-xia，JIANG Ling-ling

（重慶三峽學(xué)院，萬(wàn)州 404000）

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速增長(zhǎng)，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，混凝土的需求量越來越大。為了把混凝土從混凝土攪拌站運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土攪拌運(yùn)輸車應(yīng)運(yùn)而生，且需求量逐年增加，并且逐漸向大型化重載型發(fā)展。而目前在國(guó)內(nèi)，小型輕載攪拌運(yùn)輸車攪拌筒的傳動(dòng)裝置主要采用定軸輪系和鏈傳動(dòng)開式減速裝置，結(jié)構(gòu)龐大，輸出扭矩有限，無(wú)法滿足快速、高效的大型建筑工地的需求。中大型重載攪拌運(yùn)輸車攪拌筒（容量不小于7m3）的傳動(dòng)裝置主要依賴成套進(jìn)口減速機(jī)設(shè)備，成本高、維修不方便，制約了攪拌運(yùn)輸車的發(fā)展。為填補(bǔ)國(guó)內(nèi)無(wú)中大型重載攪拌運(yùn)輸車攪拌筒傳動(dòng)裝置的空白，現(xiàn)設(shè)計(jì)了一臺(tái)高性能的混凝土攪拌車傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。

1 原理與主要性能參數(shù)

混凝土攪拌運(yùn)輸車采用主車發(fā)動(dòng)機(jī)取力方式，液壓系統(tǒng)經(jīng)取力器取出發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，經(jīng)泵轉(zhuǎn)化為液壓能（流量和壓力），再經(jīng)馬達(dá)輸出為機(jī)械能（轉(zhuǎn)速和扭矩），通過YF-F9行星減速機(jī)減速后為攪拌筒轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。

主要性能參數(shù)為：

液壓泵的排量：71cm3/r

液壓馬達(dá)排量：80cm3/r

系統(tǒng)額定壓力：40MPa

系統(tǒng)最高壓力：45MPa

減速機(jī)最大輸出扭矩：54KNm

減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速范圍：0～18r/min

減速機(jī)速比：135.3

液壓馬達(dá)最大輸出轉(zhuǎn)速：2500r/min；

最大攪拌筒攪拌容量：9m3

減速機(jī)重量：340Kg（不含油）

加油量：11.5dm3

2 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

如圖1所示，液壓系統(tǒng)采用閉式回路，由雙向變量柱塞泵和定量柱塞馬達(dá)、冷卻系統(tǒng)等組成，采用雙泵供油，其中雙向變量泵進(jìn)行容積式無(wú)級(jí)調(diào)速，與之并聯(lián)成一體的輔助泵一方面向主回路低壓區(qū)補(bǔ)油，另一方面油路進(jìn)入泵和液壓馬達(dá)殼體，經(jīng)冷卻器回到油箱，對(duì)工作中的泵和馬達(dá)進(jìn)行冷卻保護(hù)。為完成工作所需的性能，在主回路中設(shè)置手動(dòng)換向閥，并在換向閥操作手柄的面板上相應(yīng)注明加料攪拌—攪動(dòng)—停止—卸料四個(gè)具體位置，使其調(diào)速操作簡(jiǎn)單方便，動(dòng)作靈敏、工作平穩(wěn)性好。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

2.2 減速機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖2所示，YF-F9行星減速機(jī)是混凝土攪拌運(yùn)輸車傳動(dòng)裝置的專用設(shè)備，采用兩級(jí)行星傳動(dòng)減速，其中高速級(jí)為NW型，由一對(duì)內(nèi)嚙合和一對(duì)外嚙合齒輪組成，把行星輪設(shè)計(jì)成雙聯(lián)齒輪，使其為雙排內(nèi)外嚙合而沒有公用齒輪，實(shí)現(xiàn)減速比19.5，NW型傳動(dòng)大，效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，但徑向尺寸顯著減小。低速級(jí)為NGW型，由內(nèi)外嚙合和公用行星輪組成，實(shí)現(xiàn)減速比6.94，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，然而傳動(dòng)比小。YF-F9減速機(jī)一方面既滿足高性能要求，另一方面具有輸出扭矩大、承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性高、噪音低、操作安全、易于安裝維護(hù)等特點(diǎn)。

圖2 YF-F9行星減速機(jī)安裝示意圖

2.2.1 減速機(jī)底座①

安裝底座必須穩(wěn)固可靠，所使用材料的抗拉強(qiáng)度不得小于400N/mm2，采用六套M20的高強(qiáng)度螺栓螺母組件，強(qiáng)度等級(jí)10.9，螺栓擰緊扭矩為580Nm。

將攪拌筒和減速機(jī)安裝在車架上時(shí)，必須確保攪拌筒和輸出法蘭的軸線沿軸線方向和垂直于軸線方向上的偏擺角度不得超過0.5°。

減速機(jī)安裝好后要求焊A、B兩個(gè)70×20×10mm的擋塊。

2.2.2 輸出法蘭安裝角度②

隨攪拌車攪拌筒容量的不同，須相應(yīng)調(diào)整輸出法蘭和減速機(jī)底座間夾角。其中8m3滾筒的最大允許角度為15°，9m3滾筒的最大允許角度為12°

2.2.3 減速機(jī)輸出法蘭的聯(lián)接③

攪拌筒的安裝法蘭面在螺栓孔周圍的區(qū)域與減速機(jī)輸出法蘭面必須充分結(jié)合。攪拌筒與輸出法蘭安裝聯(lián)接面的加工精度及聯(lián)接如圖3所示。要求減速機(jī)輸出法蘭端面對(duì)其旋轉(zhuǎn)軸線的跳動(dòng)量不允許超過1mm。在裝配或維修時(shí)，可以采用三個(gè)自鎖螺栓M16將輸出法蘭與攪拌筒的安裝法蘭面頂開。

圖3 攪拌筒與輸出法蘭安裝聯(lián)接面

2.2.4 制動(dòng)支架④和吊耳⑤

制動(dòng)支架主要是在減速機(jī)運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中保持輸出法蘭與箱體成一定的角度，以保護(hù)輸出法蘭密封圈不受破壞。在減速機(jī)安裝到攪拌筒及底座前嚴(yán)禁拆下制動(dòng)支架；一旦減速機(jī)被拆下，必須重新裝上制動(dòng)支架。吊耳僅在單獨(dú)運(yùn)輸起吊減速機(jī)時(shí)使用。

2.2.5 加油和油位檢查口⑥

減速機(jī)每次加油必須加至溢出加油口為止，第一次加油約需要11.5dm3。液壓油型號(hào)：重載齒輪油（供參考），可根據(jù)用戶所在地的天氣情況對(duì)型號(hào)進(jìn)行調(diào)整選用。

2.2.6 放油塞⑦和馬達(dá)連接口⑧

減速機(jī)換油時(shí)，舊油從放油塞處放出，放油塞的聯(lián)接螺紋為M22×1.5，安裝放油塞的擰緊力矩60Nm。

馬達(dá)連接口⑧為安裝凸緣直徑φ127mm，軸端為花鍵，其尺寸為16/32徑節(jié)，21齒，螺釘4-M12。

2.2.7 維修保養(yǎng)

1）用戶可以根據(jù)車輛不同的自身保養(yǎng)進(jìn)行調(diào)整換油，但必須做到：首次工作500小時(shí)后進(jìn)行換油，工作2000小時(shí)后進(jìn)行第二次換油，以后每工作2000小時(shí)或每年一次換油，用戶每次用油必須一致。

2）油更換后在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，檢查減速機(jī)的油位以確保油位達(dá)到要求。

3）每次換油后檢查所有聯(lián)接螺栓，確保聯(lián)接緊固無(wú)松脫。

4）每月檢查油位一次。

5）定期用扭力扳手檢查所有聯(lián)接螺栓，確保聯(lián)接緊固無(wú)松脫。

6）若需拆下減速機(jī)，所有的接頭處必須安上堵頭或保護(hù)蓋以防止灰塵進(jìn)入減速機(jī)。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

1）行星傳動(dòng)裝置代替普通定軸傳動(dòng)輪系，具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)功率大等特點(diǎn)，并且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。

2）行星架通過鼓形齒式聯(lián)軸器與輸出法蘭連接而實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)，達(dá)到均載的目的，使各行星齒輪均勻承受載荷，由于行星架受力較大（2倍圓周力）而有利于浮動(dòng)，行星架浮動(dòng)不需支承，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，尤其有利于多級(jí)行星傳動(dòng)。

3）行星輪軸承采用無(wú)內(nèi)外圈式非標(biāo)雙排滾針軸承，既節(jié)約了有效的空間又提高了軸承的使用壽命。

4）采用空心輸出法蘭軸、調(diào)心滾子軸承實(shí)現(xiàn)輸出法蘭可以在±6°范圍內(nèi)擺動(dòng)，以緩沖車輛在行駛中對(duì)減速機(jī)的沖擊力。調(diào)心滾子軸承作為主要承載軸承，能夠承受來自攪拌筒的巨大載荷。

5）采用碗型骨架密封輸出法蘭，一方面有效防止?jié)櫥托孤硪环矫孀柚雇饨绶蹓m、雜物進(jìn)入減速機(jī)內(nèi)部。

4 結(jié)論

該傳動(dòng)裝置的研制成功對(duì)國(guó)內(nèi)外的混凝土攪拌運(yùn)輸車行業(yè)產(chǎn)生重要的影響。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，輸出扭矩大，噪音低、維修率低。產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，經(jīng)國(guó)內(nèi)多家知名企業(yè)試用，其各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)優(yōu)越，部分指標(biāo)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，得到了眾多用戶的好評(píng)，與國(guó)外知名品牌相比，具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，是取代同類、同級(jí)別進(jìn)口產(chǎn)品的最佳選擇。

[1]陳宜通.混凝土機(jī)械[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社,2002.

[2]漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[3]雷天覺.新編液壓手冊(cè).北京：理工大學(xué)出版社.

[4]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,2004.