摘 要：本公司設(shè)計、生產(chǎn)的混凝土攪拌減速機，在負載試驗中，遇到了噪音、冒煙、中心輪磨損嚴重等問題。為了解決這些問題，我們對整個減速機的工況、傳動、受力進行了分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生以上各種問題的主要原因是：各級中心輪之間軸向力過大，據(jù)此，提出新的設(shè)計方案，并且按新方案，我們進行了試制、空載試驗、型式試驗、裝車實驗、小批量生產(chǎn)，從而保證了整個項目的順利完成。

關(guān)鍵詞：混凝土攪拌減速機；軸向力；分析

前言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種工程建設(shè)的混凝土需求旺盛，混凝土攪拌車需求量大增，與之配套攪拌車減速機需求量也隨之升高。而現(xiàn)階段國內(nèi)的攪拌減速機市場多為外國品牌占據(jù)，和進口產(chǎn)品相比，國內(nèi)產(chǎn)品有些問題沒能很好解決，其中，減速機軸向受力問題就是一個比較嚴重的問題。

1 攪拌減速機的工作組成、原理及其受力問題

攪拌減速機一般采用行星減速傳動形式。行星減速機安裝形式有：水平安裝、豎直安裝和傾斜安裝，其中水平安裝和豎直安裝為常規(guī)的、普通的安裝方式，受力情況比較簡單，傾斜安裝受力情況最為復(fù)雜。而混凝土運輸車因為其實際情況，要求攪拌減速機傾斜安裝。一般攪拌減速機由兩級或是三級行星傳動構(gòu)成，為了滿足行星機構(gòu)均載要求，各級中心輪和行星架采用浮動機構(gòu)。浮動機構(gòu)和傾斜安裝就產(chǎn)生了各級中心輪之間軸向受力的問題，解決軸向受力問題就是攪拌減速機能否正常工作和使用壽命的關(guān)鍵。

在最先的設(shè)計中，我們按照常規(guī)的多級行星減速機來進行設(shè)計，即讓兩級中心輪端面直接相互接觸，并且在相互接觸的端面銑油槽潤滑，這種安裝方式，因為簡單、經(jīng)濟、實用，行星減速機中最為常用。設(shè)計完成后，進行了試制、空載試驗和負載試驗?？蛰d實驗減速機正常工作，但是在負載以后，攪拌減速機很快就冒煙并且噪音比較大，拆檢以后發(fā)現(xiàn)一級中心輪和二級中心輪接觸端面磨損非常嚴重，并且有燒結(jié)、發(fā)藍等現(xiàn)象；二級中心輪和三級中心輪接觸的兩個端面磨損比較嚴重；三級中心輪和三級行星架接觸的兩個端面也有磨損。為了解決以上問題，我們對攪拌減速機設(shè)計進行了受力分析。在減速機工作運轉(zhuǎn)過程中，由于各部件的自重和各個嚙合齒輪之間齒側(cè)間隙的存在，使減速機各級都產(chǎn)生比較大的斜向下的推力；各級推力累積，在減速機輸入止口出處有較大的推力存在。結(jié)合圖1進行詳細說明：1輸出法蘭和2鼓型連接盤固定在一起，在23底座殼體和24大軸承作用下，在靜止狀態(tài)下對幾級傳動部分不產(chǎn)生推力；運動狀態(tài)下，1輸出法蘭和3三級行星架之間，2鼓型連接盤和3三級行星架之間存在相對運動，兩個關(guān)節(jié)副均為球面，理論上不產(chǎn)生推力，但由于加工和裝配存在誤差，會產(chǎn)生一定的推力并且推力會向三級傳動部分傳遞。三級傳動部分浮動且傾斜安裝，自重會產(chǎn)生一個指向二級出動部分的軸向分力；由于齒側(cè)間隙、加工誤差、裝配誤差的存在，在轉(zhuǎn)動的過程中也會產(chǎn)生一個指向二級傳動部分的軸向分力；這兩個力再加上輸出部分關(guān)節(jié)副產(chǎn)生的力，三力合成、疊加后傳到二級傳動部分；4三級中心輪為軸向限位件，力會通過三級中心輪向前一級傳遞。同理：二級中心輪為軸向限位件，在4三級中心輪上累積的力和二級傳動部分產(chǎn)生的力就通過8二級中心輪向前傳遞；一級中心輪為軸向限位件，在8二級中心輪上累積的力和一級動部分產(chǎn)生的力就通過12一級中心輪向前傳遞。16軸用擋圈55、15球軸承6011、14孔用擋圈90對12一級中心輪進行軸向限位，并且將一級中心輪上的累積的力傳遞到減速機外殼上。

攪拌減速機中，在3三級行星架和4三級中心輪之間，在4三級中心輪和8二級中心輪之間，在8二級中心輪和12一級中心輪之間存在著軸向力和速度差。特別是8二級中心輪和12一級中心輪之間，8一級中心輪做為高速輸入端和軸向力最后承受端，8二級中心輪和12一級中心輪之間有比較大的軸向力和和速度差。而且負載實驗充分表明，這種普通的行星傳動結(jié)構(gòu)并不適用于攪拌車減速機。

2 改進缺陷的方法

為了解決以上問題，我們對攪拌減速機方案進行了重新設(shè)計，在各級中心輪之間增加了一個軸承結(jié)構(gòu)：在8二級中心輪和12一級中心輪之間，增加17軸承頂軸和18角接觸球軸承7005C；在8二級中心輪和4三級中心輪之間增加19角接觸球軸承7005C和20軸承頂軸；在4三級中心輪和3三級行星架之間增加21角接觸球軸承7005C和22軸承頂軸。角接觸球軸承可以高速轉(zhuǎn)動并且可以承受較大的軸向力，以此來解決攪拌減速機各級中心輪之間的軸向受力問題。按照新的設(shè)計思路，我們進行試制、空載和負載試驗?？蛰d試驗情況良好，負載試驗時減速機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，噪音比較低，沒有出現(xiàn)冒煙情況。為了進一步驗證新的設(shè)計方案，我們進行型式實驗，即負載長跑，在負載長跑實驗中，攪拌減速機轉(zhuǎn)動始終平穩(wěn)且噪音比較低，符合使用和壽命要求，達到了設(shè)計改進的目的。之后，又進行了裝車實驗，達到主機廠的使用要求。

3 結(jié)束語

新方案的軸承結(jié)構(gòu)解決了攪拌減速機各級中心輪之間的受力較大和摩擦比較嚴重的問題，現(xiàn)實情況也證明了此點。而且我公司根據(jù)新的方案申請了實用新型專利，已經(jīng)得到批準。

1、輸出法蘭；2、鼓型連接盤；3、三級行星架；4、三級中心輪；5、三級行星輪；6、三級齒圈；7、二級行星架；8、二級中心輪；9、二級行星輪；10、一二級齒圈；11、一級行星架；12、一級中心輪；13、一級行星輪；14、孔用擋圈90；15、深溝球軸承6011；16、軸用擋圈55；17、軸承頂軸；18、角接觸球軸承7005c；19、角接觸球軸承7005c；20、軸承頂軸；21、角接觸球軸承7005c；22、軸承頂軸；23、底座；24、大軸承

作者簡介：黃春有（1983，8-），男，大學(xué)學(xué)歷，助理工程師，研究方向為減速機、液壓系統(tǒng)。