基于混凝土攪拌運輸車的減速機的設(shè)計分析

摘 要：對混凝土攪拌機運輸車的減速進行設(shè)計與分析能夠減少產(chǎn)品的開發(fā)時間，降低實際工作的成本，提升工作的運行效率。在文章中，對攪拌車減速機的工作原理進行簡要闡述，在設(shè)計中主要針對減速機的傳動方案以及擺動機構(gòu)的設(shè)計進行分析。

關(guān)鍵詞：混凝土；攪拌運輸車；減速機；設(shè)計

減速機是混凝土攪拌運輸車的核心部件，它主要將液壓輸出轉(zhuǎn)矩，利用減速機經(jīng)過減速傳給攪拌筒，以促進穩(wěn)定、可靠的工作原理，從而完成對混凝土的攪拌工作。該減速機與傳統(tǒng)的攪拌設(shè)備不同，它的外形簡單、維護方便，由于系統(tǒng)的傳動速度慢，能夠在惡劣的工作環(huán)境下運行，所以該產(chǎn)品在我國被大量采用。

1 攪拌車減速機的工作原理

1.1 攪拌車的工作原理

攪拌車主要是依據(jù)汽車發(fā)動機作為源頭的，它能作為攪拌車的運輸動力，也能作為取力裝置的系統(tǒng)中的變量泵，不僅保證了馬達的輸出轉(zhuǎn)度，還促進了混凝土的自身質(zhì)量。攪拌車能夠?qū)崿F(xiàn)四種功能，一種為攪拌功能，在攪拌過程中能夠保證混凝土的質(zhì)量。其二為裝料功能，對混凝土進行攪拌轉(zhuǎn)速期間，能夠保證其與運輸過程轉(zhuǎn)動方向的一致性。其三為卸料功能，通過取力器、液壓泵以及減速機等裝置，將其傳輸帶攪拌罐，能夠加快卸料的速度。其四為清洗功能，為了防止混凝土粘在攪拌筒上，在完成卸料后，還要做好清洗工作。

1.2 攪拌車用減速機的工作原理

攪拌車利用的減速機是采用行星齒輪的傳動結(jié)構(gòu)來完成的，不僅能形成緊湊的結(jié)構(gòu)、較大的承載力，還能促進較強的抵抗沖擊力以及振動能力[1]。最為典型的傳動為三級傳動的減速機，它是由兩個并排的行星組成的二級減速機，然后為了增大傳動比，輸入另一極的定軸轉(zhuǎn)動，以完成三級傳動的減速機。在市場上，還有一些傳動方案的減速機，例如：一級NW行星齒輪、一級NGW行星齒輪傳動，不僅要求具有較大的傳動比，還要形成較高的承載能力。這些傳動結(jié)構(gòu)在使用過程中，各個齒輪上的受力情況都比較均勻，具有較高的承載力。例如：意大利的邦飛利減速機，它主要是內(nèi)齒圈帶動外部部件傳遞動力的，能夠?qū)崿F(xiàn)較小的軸向尺寸，不僅能夠在要求比較苛刻的場所使用，還具有封閉式行星減速機的使用的較大的優(yōu)勢特征。所以說，封閉式行星減速機在工程機械中得到普遍使用，為了提高我國的設(shè)計水平，就要仔細分析傳動結(jié)構(gòu)的相關(guān)原理。

2 混凝土攪拌運輸車的減速機的設(shè)計分析

2.1 減速機傳動方案的設(shè)計

2.1.1 確定傳動比

確定傳動比，主要就是確定傳動比的大小。混凝土攪拌運輸車在運行以及等待卸料期間，都是利用取力裝置對發(fā)動機的動力取出，并將驅(qū)動液壓系統(tǒng)變量泵的機械能轉(zhuǎn)化為定量馬達，最后在減速機驅(qū)動攪拌筒裝置實施混凝土的攪拌行為。為了保證混凝土在攪拌期間的質(zhì)量，在運輸過程中，不僅要保證攪拌筒的轉(zhuǎn)動，還要控制精度，為避免在運行期間出現(xiàn)浪費現(xiàn)象。這期間，就要對攪拌車的馬達參數(shù)進行確定，特別是工作的排量、工作形成的連續(xù)壓力以及峰值壓力。要控制液壓馬達的轉(zhuǎn)速，一般要控制攪拌筒以及減速機的傳動比。對傳動比數(shù)值進行計算，一般是在封閉式系統(tǒng)內(nèi)部，根據(jù)運動中的相關(guān)原理以及傳動的輪系進行計算。

2.1.2 確定參數(shù)

確定參數(shù)主要確定出三種參數(shù)，其一，確定行星輪數(shù)目，行星輪的數(shù)目與傳動比相關(guān)。在動力傳輸過程中，行星輪的個數(shù)并不是越多就能獲得較大的傳動優(yōu)點，一般會保持在2個到5個之間，如果選擇的行星輪數(shù)目比較多，就會增加載荷均載的困難程度。而且，增加了行星輪的個數(shù)還能減少星架的剛度，從而制約實際的加工制造。一般情況下，要選擇較多的行星輪個數(shù)，是在個別的低速級傳動中實現(xiàn)的。其二，確定齒輪模數(shù)，首先，對行星輪的受力進行分析，根據(jù)減速機在實際使用的情況，對減速機的各個受力部位進行分析。然后，分析行星傳動的齒輪強度設(shè)計要點，根據(jù)行星傳動的結(jié)構(gòu)特點以及運動特點，掌握應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)、動載系數(shù)以及速度系數(shù)。最后，對各個齒輪的模數(shù)進行計算，因為減速機容易沖擊載荷的影響，具有較高的強度、韌性，所以在行星輪中，對輪系模數(shù)進行計算就要考慮齒根彎曲疲勞強度。其三，確定齒輪齒數(shù)，在行星傳動設(shè)計中，對齒輪的齒數(shù)確定主要分析傳動比的實際條件、同心條件、裝配條件以及鄰接條件[2]。

2.1.3 計算封閉式行星齒輪傳動效率

影響封閉式行星齒輪傳動效率的因素主要為四點，其一為嚙合損失，它主要是由于齒廓間存在的摩擦產(chǎn)生的功率損失。其二為軸承的摩擦損失，因為齒輪在安裝軸上受固定支撐的作用，容易產(chǎn)生較大誤差。其三為液力損失，該損失的產(chǎn)生主要是由于齒輪嚙合傳動帶動潤滑油，在攪動與飛濺中產(chǎn)生的。其四為封閉功率損失，因為封閉功率主要存在于輪系內(nèi)部，不僅與傳動系數(shù)，與部件的摩擦速度、摩擦力都有較大關(guān)系。在對封閉式行星齒輪的傳動效率計算期間，首先，要劃分傳動單元，然后對傳動比進行分配，并計算出各個支路上的傳動功率。

2.1.4 選擇均載方法

由于行星齒輪傳動形成的體積小，具有較高的承載能力，導(dǎo)致該特點的主要原因是多個行星輪進行的是分攤載荷，并形成功率分流。齒輪在實際傳動期間，容易產(chǎn)生制造、裝配等誤差。在減速機轉(zhuǎn)動過程中，利用的均載方法是行星架浮動方法，該方法不需要設(shè)計支撐，能夠簡化結(jié)構(gòu)，促進了多級行星齒輪在傳動過程中的合理布局。

2.2 擺動機構(gòu)的設(shè)計

2.2.1 擺動形式

減速機的擺動機構(gòu)是采用調(diào)心軸承、弧形齒擺動的方式形成的，該結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)是利用連接齒輪以及主軸承完成的，在實際工作中，不僅能有效的緩沖軸向力，還能提高浮動效果。但該結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于對鼓形齒的加工成本比較高，對設(shè)備形成較大的依賴性，要進行單獨維修與更換[3]。對法蘭擺動形式的輸出，該結(jié)構(gòu)主要是放在減速機的機殼上，不僅減速機的尺寸要減少，還要與擺動結(jié)構(gòu)形成一體，以減少零部件的數(shù)量。對于靠減震動擺動，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計為攪拌車以及其他設(shè)備保留出了較大空間，能夠滿足工作的實際需要。

2.2.2 擺動機構(gòu)設(shè)計

擺動機構(gòu)的設(shè)計主要有三種形式。其一為底座球擺動，它主要減速機底部的支座上，并在底座以擺動球進行擺動動作。這種擺動方式能夠?qū)p速機、擺動機構(gòu)分開，如果某個部分的零件出現(xiàn)損壞，不僅不會影響整個減速機，還能方便維修。特別對于弧形齒擺動，能夠形成更大角度的擺動形式。而且，為了減少減速機的軸向尺寸，還能夠為攪拌車上的其他零部件部分提供更大的空間。對于前支撐球擺動，它能促進擺動的角度，降低攪拌筒的重心，但由于支座為剖分結(jié)構(gòu)，它與螺栓固結(jié)合在一起，容易引起支座的強度和擺動球。對于球窩擺動，該結(jié)構(gòu)形式節(jié)省了鼓形齒的連接以及調(diào)心滾子軸承，不僅減少了減速機的軸向尺寸，減輕其重量，還大大的節(jié)省了成本，從而在維修過程中，簡單的結(jié)構(gòu)形成促進了較大的方便性。

3 結(jié)束語

減速機作為攪拌車最關(guān)鍵的一個部件，不僅能夠攪拌，還能起到支撐攪拌桶的作用。我國使用的攪拌車減速機多是進口，在維修過程中形成了較大的不便，所以為了發(fā)展我國的攪拌車減速機，就應(yīng)對該機械設(shè)備的設(shè)計原理進行思考，根據(jù)工況的實際要求，不僅要減輕減速機的本身重量和體積，還要降低機械設(shè)備的制造成本。

參考文獻

[1]錢利霞，江玲玲.混凝土攪拌運輸車傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2011，33（3）：154-155+166.

[2]陸賽杰，鄒 ，潘月仙，等.混凝土攪拌運輸車減速器的優(yōu)化設(shè)計[J].常州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，25（4）：41-43.

[3]孟祥龍.基于Ansys的混凝土攪拌運輸車減速機的破壞機理研究[D].長安大學(xué)，2014.