行星齒輪減速箱剎車結(jié)構(gòu)形式的改進

劉榮

（南通潤邦重機有限公司，江蘇 南通226013）

1 引 言

由于使用的環(huán)境、工況、安裝維護限制等條件所決定，行星齒輪減速箱因其具有效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、負載能力高、傳動比范圍大、齒輪處于封閉空間等特點和優(yōu)點，被廣泛運用于海洋和船用起重機上，作為海洋和船用起重機的卷揚、變幅減速箱和回轉(zhuǎn)減速箱。目前中小型起重機，其系統(tǒng)以液壓傳動和控制為主，由高速柱塞馬達帶動行星齒輪減速箱進行卷揚、變幅或回轉(zhuǎn)等動作。由于高速馬達的特性，為了保證卷揚、變幅和回轉(zhuǎn)等動作駐車時不溜車，需要在行星齒輪減速箱輸入端與馬達之間增加駐車制動器，也稱作剎車。本文主要就剎車的結(jié)構(gòu)形式及存在問題進行分析改進。

2 結(jié)構(gòu)形式

圖1 行星齒輪減速箱駐車制動器的剖面圖1.安裝法蘭座（包含剎車座、缸體） 2.輸入軸 3.外摩擦片4.內(nèi)摩擦片 5.O 型密封圈及擋圈 6.活塞 7.彈簧 8.螺塞 9.O 型密封圈

3 工作過程及原理

用于行星齒輪齒輪減速箱的駐車制動器，通過圓周均布裝在活塞中的彈簧產(chǎn)生軸向力，使外摩擦片和內(nèi)摩擦片產(chǎn)生摩擦力，通過摩擦力的作用將行星齒輪減速箱輸入軸轉(zhuǎn)矩傳遞到減速箱固定殼體上，從而實現(xiàn)駐車制動的目的。駐車制動器通過液壓控制管路與起重機的卷揚、變幅或回轉(zhuǎn)等動作一起進行頻繁工作，駐車時閉合，工作時通過壓力油將活塞反向移動使外摩擦片和內(nèi)摩擦片松開。

4 存在的問題、分析及改進設(shè)計

由于行星齒輪減速箱技術(shù)含量高，國內(nèi)制造時在結(jié)構(gòu)形式和剎車油缸密封形式上較多參考國外形式進行，故剎車油缸密封主要采用O 型密封圈，但由于制造精度及裝配等原因，剎車油缸密封容易失效，使控制液壓油進入減速箱內(nèi)腔，主要表現(xiàn)在O 型密封圈容易出現(xiàn)咬痕、老化、扭轉(zhuǎn)等問題。現(xiàn)按圖1 對駐車制動器的結(jié)構(gòu)及剎車油缸密封形式進行如下分析：

（1）由于剎車油缸缸體與安裝法蘭座為一整體，油缸缸體材料與本體材料一樣，缸體很難進行有效的熱處理，難于保證缸體所需的硬度，容易磨損及傷害密封圈，到一定程度時導(dǎo)致密封失效。

（2）缸體密封面磨削困難，很難達到密封面所要求的光潔度，使密封圈容易打轉(zhuǎn)及磨損并導(dǎo)致密封失效。

（3）缸體內(nèi)側(cè)密封圈安裝環(huán)槽加工和測量困難，很難達到所需的光潔度和所需的尺寸及公差要求，不能使密封效果處于最佳狀態(tài)，影響密封圈壽命。

（4）由于看不到缸體內(nèi)側(cè)密封圈及安裝環(huán)槽，密封圈存在徑向收緊力及活塞端部倒角不夠問題，裝配時容易被剪切及出現(xiàn)咬痕。

（5）由于剎車油缸缸體與安裝法蘭座為一整體，缸體較厚，不易散熱，易使密封圈長期高溫、老化。

（6）剎車油缸開啟油路復(fù)雜，加工困難，螺塞8 和O型密封圈9 容易失效滲油，影響活塞開啟效果及行程，摩擦片組拖帶轉(zhuǎn)動容易產(chǎn)生高溫，致使密封圈老化。

圖2 改進結(jié)構(gòu)剖面圖1.安裝法蘭座 2.輸入軸 3.外摩擦片 4.內(nèi)摩擦片 5.X 型密封圈及擋圈 6.活塞 7.彈簧 8.缸體 9.擋環(huán)及隔環(huán)

針對以上原因，對剎車結(jié)構(gòu)及密封形式進行了改進設(shè)計，改進結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2。主要對以下方面進行了改進：（1）剎車缸體與安裝法蘭座分開，盡量減小缸體厚度，缸體材料重新選取并提高熱處理硬度。（2）油缸內(nèi)外兩側(cè)密封圈采用同一尺寸，取消缸體及活塞密封圈安裝環(huán)槽結(jié)構(gòu)，用隔環(huán)分割和支撐內(nèi)外密封圈。（3）油缸密封圈由O 型密封圈改用X 型密封圈。（4）剎車油缸開啟油口用斜孔形式改作在缸體上。

5 結(jié) 語

通過剎車缸體與安裝法蘭座分開，減少缸體厚度，重新選取缸體材料，提高缸體硬度等改進措施，使缸體散熱更好，加工光潔度提高，減少了密封圈耐熱時間和磨損，延長了密封圈使用壽命。通過取消缸體及活塞密封圈安裝環(huán)槽結(jié)構(gòu)，使加工變得容易，精度提高，保證了密封圈裝配效果，杜絕了裝配損壞，也延長了密封圈使用壽命。通過將油缸密封圈由O 型密封圈改為X 型密封圈，使活塞工作時X 型密封圈完全處于滑動狀態(tài)，不再出現(xiàn)滑動扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。通過將剎車油缸開啟油口用斜孔形式改作在缸體上，保證油路可靠有效，使活塞始終處于完全開啟狀態(tài)，避免了因摩擦片組不能完全分離出現(xiàn)的摩擦生熱問題，延長了壽命。解決了油缸密封容易失效，密封圈容易出現(xiàn)咬痕、老化、扭轉(zhuǎn)等問題，降低了減速箱剎車零部件的加工難度及加工成本，可靠性和壽命得到顯著提高和延長，售后維修費用明顯降低，取得較好的經(jīng)濟效益。