謝友富，鄭壽江

XIE You-fu, ZHENG Shou-jiang

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

1 課題背景

蝸輪箱是平地機關(guān)鍵部件之一，其作用是驅(qū)動工作裝置回轉(zhuǎn)，從而調(diào)整平地機鏟刀在水平面上的角度。目前已有的蝸輪箱結(jié)構(gòu)為直接采用蝸輪蝸桿副的傳動形式（圖1）。

圖1 普通蝸輪箱結(jié)構(gòu)示意圖

平地機工作時地面對鏟刀具有一定的沖擊，產(chǎn)生的沖擊力傳遞到蝸輪箱上，由于鏟刀傳遞到蝸輪箱的沖擊力沒有經(jīng)過緩減，蝸輪和蝸桿具有自鎖特性會使蝸輪和蝸桿都受到較大的沖擊，容易造成齒輪軸、蝸桿損壞。

2 摩擦片蝸輪箱結(jié)構(gòu)原理介紹

我公司設(shè)計一種摩擦片式的新型蝸輪箱（圖2），該蝸輪箱在蝸輪-齒輪軸間新增一組類似離合器結(jié)構(gòu)的摩擦片-對偶鋼片副，摩擦片-對偶鋼片副間的摩擦力由蝶形彈簧壓力來決定，通過調(diào)整墊的數(shù)量可以使蝶形彈簧產(chǎn)生需要的壓力。

圖2 摩擦片蝸輪箱

作用于鏟刀的沖擊力傳遞到回轉(zhuǎn)圈后通過齒輪軸傳遞到摩擦片組，當外部沖擊力過大時摩擦片-對偶鋼片副間產(chǎn)生相互打滑，從而緩解沖擊，避免過早損壞，實現(xiàn)過載保護。

3 摩擦片蝸輪箱調(diào)試工藝

該蝸輪箱屬于全新產(chǎn)品，現(xiàn)有的調(diào)試手段、調(diào)試設(shè)備無法滿足摩擦片蝸輪箱苛刻的打滑要求，需要制作1臺摩擦片蝸輪箱打滑實驗臺；通過具體的實驗找到調(diào)整規(guī)律，形成一定的調(diào)試工藝，滿足設(shè)計要求的參數(shù)。

1）碟形彈簧的標準壓縮量的確定 將蝸輪箱裝到試驗臺上，調(diào)整好齒輪、齒圈的間隙，將試驗臺調(diào)到設(shè)定的壓力下，調(diào)整碟形彈簧的壓縮量，使摩擦片在該壓力下處于臨界狀態(tài)，即摩擦片剛好打滑。

2）蝸輪箱裝機，進行拉力試驗，測試拉力將蝸輪箱裝到整機上（圖3），鏟刀伸出最長時在最遠端進行拉力試驗，測試并記錄摩擦片打滑時測試點的拉力。

圖3 整機測試點要求

3）對比試驗結(jié)果 設(shè)計設(shè)定摩擦片打滑時在測試點所承受的拉力為70±2kN，若2項測試結(jié)果與70±2kN接近，則1項設(shè)定的碟形彈簧壓縮量合格。反之則需要重復(fù)1、2項的工作，直到彈簧壓縮量合格為止。

試驗過程中出現(xiàn)的試驗臺、蝸輪箱異常、故障及其處理方案均應(yīng)記錄，并體現(xiàn)在試驗報告中。

4 摩擦片蝸輪箱打滑試驗臺設(shè)計、制作

試驗臺各位部件位置為平地機蝸輪箱在回轉(zhuǎn)圈的位置、油缸模擬鏟刀伸出后最大位置布置（圖4），即充分模擬工況，減少誤差。

實驗臺分為試驗臺臺架、液壓泵站、電器控制柜三大系統(tǒng)。試驗臺臺架（圖5）主要起放置蝸輪箱、電器柜、泵站，臺架關(guān)鍵參數(shù)為回轉(zhuǎn)支撐與蝸輪箱中心距為497.2mm，油缸活塞桿中心與回轉(zhuǎn)支撐中心距為1350mm，油缸行程250mm，臺架具有足夠強度（如P向，底部焊接槽鋼）防止變形。

液壓泵站（圖6）型號為臺灣WINNER制造，帶補償型調(diào)速閥，可無級調(diào)速，通過電器控制三位四通電磁閥實現(xiàn)回轉(zhuǎn)圈正反轉(zhuǎn)。

圖4 實驗總體布局圖

圖5 臺架總成

圖6 液壓泵站原理圖

5 摩擦片蝸輪箱調(diào)試過程

1）空載跑合實驗 蝸輪箱空載跑合試驗臺，按《平地機蝸輪箱裝配工藝規(guī)范》進行裝配，將裝配好的蝸輪箱注入重負荷車輪齒輪油進行空載運轉(zhuǎn)試驗，此時蝸桿轉(zhuǎn)速200r/min；2個方向各運轉(zhuǎn)10min。

實驗過程應(yīng)平穩(wěn)無撞擊和異響，無滲漏，殼體溫升不超過40℃，方可上摩擦片蝸輪箱打滑試驗臺實驗。

2）摩擦片-對偶鋼片副打滑實驗 通過實驗得到數(shù)據(jù)見表1。

表1 試驗臺打滑實驗數(shù)據(jù)表

通過分析得出結(jié)論：當增加或減少調(diào)試墊厚度0.1mm，壓力下降或上升0.3MPa；后續(xù)在整機上測試上述不同厚度調(diào)整墊對應(yīng)的實驗打滑壓力。

3）整機打滑實驗 圖7為整機打磨實驗現(xiàn)場，將滿足打滑實驗要求的蝸輪箱裝在平地機工作裝置上；當鏟刀伸出最長時在最遠端施加70±2kN的力，使摩擦片打滑。

試驗結(jié)果：鏟刀伸出左邊和右邊最長時最遠端所承受的力、蝶形彈簧調(diào)整墊厚度見表2。

6 結(jié) 語

圖7 整機打磨實驗現(xiàn)場

表2 整機打滑實驗數(shù)據(jù)記錄表

通過摩擦片蝸輪箱打滑實驗臺設(shè)計、制作，滿足設(shè)計要求的70±2kN力下摩擦片打滑的要求，此時試驗臺所測壓力為2.3±0.3MPa；采用實驗臺形式進行調(diào)試，極大的提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本；摩擦片蝸輪箱打滑試驗臺及調(diào)試工藝達到國內(nèi)同行業(yè)先進水平。

[1]成大先.機械設(shè)計手冊（第三版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

[2]李文耀.工程機械底盤構(gòu)造與維修[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.