北京航空航天大學交通科學與工程學院 王春艷

基于活齒傳動電動輪自卸車輪邊減速器方案探討

北京航空航天大學交通科學與工程學院 王春艷

由于重型礦用電動輪自卸車輪邊減速器工作條件惡劣且需承受較大的工作和沖擊載荷,造成故障率居高不下。活齒傳動具有體積小、承載能力大等多方面的優(yōu)點,針對GE788電動輪自卸車輪邊減速器,對活齒傳動技術(shù)應用到電動輪自卸車輪邊減速器上進行了理論探討。

電動輪自卸車輪邊減速器活齒傳動

引言

由于電動輪自卸車的使用環(huán)境惡劣,其輪邊減速器故障率居高不下,如何更好的的設(shè)計、制造和維護輪邊減速器已經(jīng)成為電動輪自卸車研發(fā)領(lǐng)域急需解決的難題。與傳統(tǒng)齒輪傳動相比,由于活齒傳動具有承載能力大、單級速比高、抗沖擊能力強、傳動效率高、扭矩波動小的優(yōu)越性。本文通過介紹活齒傳動的傳動原理和特點,對活齒傳動技術(shù)應用于電動輪自卸車輪邊減速器的可行性和優(yōu)越性進行了探討。

一、電動輪自卸車輪邊減速器的應用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外重型電動輪自卸車的傳動方案都是采用雙級行星齒輪減速器。主要由1個太陽輪、3個大行星齒輪、3個小行星齒輪和1個內(nèi)齒圈組成,具有一內(nèi)嚙合和一外嚙合。

直流電機驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn),太陽輪帶動3個大行星輪,并通過與大行星輪同軸的小行星輪帶動位于扭力管上的內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動,最后經(jīng)輪轂帶動車輪轉(zhuǎn)動。

大型礦用電動輪自卸車在世界范圍內(nèi)有著非常廣泛的應用。由于其減速器高負荷運轉(zhuǎn)并承受較大沖擊,易造成齒輪斷裂,壞修率較高。

二、活齒傳動優(yōu)勢

由活齒傳動的基本結(jié)構(gòu)和類型可知,活齒傳動具有以下幾方面優(yōu)點:

(1)活齒傳動結(jié)構(gòu)新穎,構(gòu)造簡單,軸向和徑向尺寸小,重量輕,且為同軸傳動,其減速運動直接由活齒架輸出;

(2)采用多齒嚙合,最多可以有1/2的活齒參加嚙合,因此其抗沖擊能力強,承載能力高,傳動平穩(wěn)無噪聲;

(3)活齒傳動屬于K-H-V型少齒差行星齒輪傳動范疇,其傳動比大,可調(diào)范圍廣。

(4)傳動效率高。輸出軸和活齒架可設(shè)計成整體結(jié)構(gòu),以縮短由輸入軸到輸出軸之間得運動鏈,減少動力傳遞損失[2]。

由于活齒傳動具有上述突出的優(yōu)點,已被廣泛應用到許多場合里,但是還未見將活齒傳動應用于電動輪自卸車輪邊減速器。

三、活齒傳動設(shè)計方案

如圖1所示,輸入軸11與電機相聯(lián)接,活齒輪9與電動輪自卸車車架相連接,連接方式需根據(jù)具體參數(shù)和實際情況而定;固齒輪8通過螺栓與車輪輪轂連接。電動機帶動輸入軸,輸入軸和聯(lián)接軸采用過盈或者花鍵聯(lián)接,聯(lián)接軸通過花鍵帶動偏心軸等速旋轉(zhuǎn),偏心軸帶動套在其上的軸承,使其繞著輸入軸中心線旋轉(zhuǎn)。軸承徑向尺寸的變化產(chǎn)生徑向推力,迫使活齒與固齒圈齒廓嚙合,沿著活齒架均布的徑向?qū)Р垡苿?。由于活齒架固定,固齒輪因受活齒、活齒架的約束,以等角速度旋轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)了定速比的轉(zhuǎn)速變換。

圖1 本文設(shè)計的活齒輪邊減速器結(jié)構(gòu)圖

四、結(jié)論

針對現(xiàn)有電動輪自卸車輪邊減速器承受沖擊載荷能力能力較差、易造成機器的損壞能缺陷,本文在活齒傳動理論框架下,設(shè)計了重型礦用電動輪自卸車使用要求的活齒減速器。該設(shè)計發(fā)揮了活齒傳動在電動輪自卸車輪邊減速器上的優(yōu)勢,將原來兩級行星齒輪傳動減少為一級活齒傳動,活齒減速器體積相比減小1/ 3左右[3]。并大大提高了抗沖擊能力,約為普通齒輪傳動的5倍左右。該設(shè)計為今后將活齒傳動應用于電動輪自卸車輪邊減速器提供了參考。

[1]李劍鋒,曲繼方.活齒少齒差傳動簡介[J].機械研究與應用,1991(2):11-15

[2]曲繼方.活齒傳動理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,1993.4

[3]阮學云,欒振輝,趙研.基于活齒傳動的ORT減速器理論研究與設(shè)計[J].煤礦機械2006.1

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