摘要：

和國外相比，我國的商品混凝土在開發(fā)和應(yīng)用上時(shí)間較晚，對于關(guān)鍵技術(shù)必須從國外進(jìn)口。我國不斷引進(jìn)國外的混凝土攪拌運(yùn)輸車，并根據(jù)自身實(shí)際對其進(jìn)行仿制，使在這方面的生產(chǎn)上也實(shí)現(xiàn)國有化。以下主要對混凝土攪拌運(yùn)輸車減速機(jī)的性能進(jìn)行探討，并提出相關(guān)優(yōu)化方案。

1.現(xiàn)狀

和國外相比，我國的商品混凝土在開發(fā)和應(yīng)用上時(shí)間較晚，對于關(guān)鍵技術(shù)必須從國外進(jìn)口。我國不斷引進(jìn)國外的混凝土攪拌運(yùn)輸車，并根據(jù)自身實(shí)際對其進(jìn)行仿制，使在這方面的生產(chǎn)上也實(shí)現(xiàn)國有化。隨著改革開放進(jìn)程的加快，經(jīng)濟(jì)和科技等各方面都得到極大的發(fā)展，這對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展而言不失為一種契機(jī)。為了加快施工速度和提高施工質(zhì)量，必須不斷提高械化施工的數(shù)量和水平。其中，在施工建設(shè)中，水泥混凝土是極為重要的施工材料。人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，商品混凝土逐漸取代了混凝土現(xiàn)場攪拌這種方式，在這種基礎(chǔ)上，混凝土施工機(jī)械也越來越環(huán)保高效。

混凝土攪拌運(yùn)輸車載重量大，運(yùn)行速度較低。由于安裝方式的影響，行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的減速機(jī)對于混凝土攪拌運(yùn)輸車而言是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。根據(jù)混凝土攪拌運(yùn)輸車的特點(diǎn)，對其結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行適當(dāng)分析，以得出減速機(jī)在關(guān)鍵易損部位的受力情況，并給出優(yōu)化方案。

2.混凝土攪拌運(yùn)輸車減速機(jī)的性能研究

2.1混凝土攪拌運(yùn)輸車的基本情況

混凝土攪拌運(yùn)輸車主要包括二類通用汽車底盤以及攪拌運(yùn)輸裝置。對于運(yùn)輸而言，運(yùn)輸半徑在70km左右，而時(shí)間則小于100分鐘。最常見的混凝土攪拌運(yùn)輸車包含取力機(jī)構(gòu)、減速機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、攪拌筒等裝置，利用取力機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力取出，并驅(qū)動(dòng)變量泵進(jìn)行工作，將轉(zhuǎn)化而來的液壓能傳送給定量馬達(dá)，再將液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能對對減速機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最后實(shí)現(xiàn)對混凝土料的攪拌工作。

2.2減速機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在混凝土攪拌運(yùn)輸車中，減速機(jī)屬于末級傳動(dòng)裝置，它主要是降低定量液壓馬達(dá)在工作中所輸出的轉(zhuǎn)速，并將其傳送給攪拌筒，使其處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。此外，攪拌筒和減速機(jī)中的輸出法蘭盤相互連接，對攪拌筒前端部分予以支撐，并保持?jǐn)嚢柰驳陌惭b角度。

該減速機(jī)運(yùn)用行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，承載強(qiáng)，易操作。在下文將介紹兩級NGW型行星齒輪傳動(dòng)的減速機(jī)，主要利用花鍵軸對一級行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使一級齒圈固定；然后通過一級行星架帶動(dòng)二級行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽輪，并使二級齒圈固定；接著依靠二級行星架對鼓型盤進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，將動(dòng)力傳輸給法蘭盤，使罐體旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攪拌或卸料功能。兩級NGW型行星齒輪傳動(dòng)的減速機(jī)具有幾個(gè)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，各齒輪傳動(dòng)力矩均勻；維護(hù)操作簡單，通過齒輪油潤滑即可；法蘭盤的角度擺角能夠適應(yīng)不同工況；齒圈和殼體加工上的一體化。

2.3減速機(jī)的常見故障及其受力分析

混凝土攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)輸過程中，為了避免混凝土凝固，攪拌簡要通過不停旋轉(zhuǎn)，來確?；炷恋馁|(zhì)量。然而攪拌筒轉(zhuǎn)速不能過高，否則會(huì)導(dǎo)致混凝土攪拌運(yùn)輸車穩(wěn)定性變差，也可能導(dǎo)致混凝土從攪拌筒內(nèi)溢出。對于液壓傳動(dòng)而言，其低速性能不穩(wěn)定，僅依靠液壓系統(tǒng)是無法實(shí)現(xiàn)攪拌筒低速運(yùn)轉(zhuǎn)的。所以當(dāng)前混凝土攪拌運(yùn)輸車都采用具有液壓機(jī)械混合傳動(dòng)方式的減速機(jī)，以保證液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減速。

經(jīng)過測試我們可以知道，減速機(jī)對攪拌筒起著支撐作用，受路況和駕駛員操作等因素的影響，減速機(jī)在運(yùn)行時(shí)具有復(fù)雜的受力情況，在混凝土攪拌運(yùn)輸車易發(fā)生故障，而最常見的故障發(fā)生部位包括一級行星太陽齒輪、箱體以及法蘭盤大軸承等裝置。

2.4減速機(jī)靜載荷分析和動(dòng)載荷分析

2.4.1減速機(jī)靜載荷分析

減速機(jī)法蘭盤和攪拌筒相連，減速機(jī)是攪拌筒的前端支撐。攪拌筒的安裝角度是10°，且在施工運(yùn)輸時(shí)雙列圓錐滾子軸承在軸承以外利用球形結(jié)構(gòu)的調(diào)心方式和座孔相互配合，使法蘭盤能夠?qū)崿F(xiàn)角度調(diào)整，以適應(yīng)不同工況需求。在攪拌筒后端利用滾輪方式，使前端雙列圓錐滾子軸承承受全部軸向力。利用多級的減速機(jī)構(gòu)，單體減速機(jī)可以實(shí)現(xiàn)減速，其減速比在100到140之間變動(dòng)，總機(jī)械效率維持在0.92-0.98之間。

2.4.2減速機(jī)動(dòng)載荷分析

水泥混凝土攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)輸時(shí)受到城區(qū)道路的影響，要經(jīng)常避開行人車輛。受攪拌筒安裝方式的影響，該運(yùn)輸車的重心明顯較高。同時(shí)由于在運(yùn)輸途中攪拌筒不斷旋轉(zhuǎn)，也可能造成攪拌筒重心偏離縱軸線。這樣一來，在急轉(zhuǎn)彎時(shí)，受到慣性和車輛自身因素的影響，就可能造成車身傾翻現(xiàn)象發(fā)生。由于我國規(guī)定車輛靠道路右側(cè)行駛，所以運(yùn)輸車中的攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向朝右，攪拌葉片朝左，這樣布置的目的也是為了適應(yīng)公路截面左高右低的路況。車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)重力產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩大于離心力產(chǎn)生的側(cè)方力矩，就不會(huì)造成側(cè)翻現(xiàn)象。

3.減速機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)及分析

3.1行星齒輪的改進(jìn)與分析

由于行星齒輪傳動(dòng)利用多個(gè)行星輪對載荷進(jìn)行均勻分擔(dān)，使功率分流，外加合理利用內(nèi)嚙合傳動(dòng)，使得行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力較大。由于各種因素的作用，行星齒輪無法絕對均勻地分配載荷，甚至可能使載荷過于集中，這也使得行星減速器容易出現(xiàn)故障，破壞太陽輪的運(yùn)轉(zhuǎn)。由此看來，在對行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對行星齒輪間的載荷均勻分配。為了對這一問題進(jìn)行解決，均載機(jī)構(gòu)出現(xiàn)，使得各行星輪間均載目的得以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過不斷的實(shí)踐和嘗試，對機(jī)械方式的均載機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使制造裝配的難度和成本大大降低，也能同時(shí)分流功率。目前，行星齒輪減速機(jī)的機(jī)械均載機(jī)構(gòu)有靜定系統(tǒng)和靜不定系統(tǒng)兩種類型。

就實(shí)際情況而言，不采取均載措施，就無法使行星輪間的載荷均勻分布。裝置的制造和安裝誤差會(huì)使太陽輪和行星輪之間的各個(gè)中心距不一致。基本構(gòu)件和行星輪軸線的位移可能會(huì)使得太陽輪與行星輪嚙合時(shí)出現(xiàn)齒輪側(cè)隙不均勻現(xiàn)象。對于這一裝置的改進(jìn)，可以采用增加浮動(dòng)機(jī)構(gòu)或采取提高太陽輪加工精度（如磨齒）使太陽輪更好地浮動(dòng)，或使太陽輪軸線能夠自行調(diào)整，各嚙合力相等，各行星輪間載荷分布均勻。

3.2箱體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及分析

對于箱體加工而言，如果維護(hù)不及時(shí)或者采取方法不當(dāng)，就可能在一定時(shí)間內(nèi)使齒圈磨損過度，從而最終造成箱體報(bào)廢。在之前的箱體結(jié)構(gòu)中，人們往往對于行星內(nèi)齒圈是和箱體采用整體結(jié)構(gòu)，而采用的材料由于成本原因往往不夠好，這樣制作出的內(nèi)齒圈往往強(qiáng)度較低，使用壽命也不夠長。因此在對這一裝置進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，要對齒圈與箱體采用分體結(jié)構(gòu)，采用更優(yōu)質(zhì)的材料和熱處理工藝加工齒圈，并提高其加工精度提高，采用一般的材料加工箱體，然后將兩者連接起來整體使用，不僅提高了齒圈部分的強(qiáng)度也綜合考慮了成本因素，給后來的維護(hù)工作帶來便利。齒圈與箱體的連接方式如下：在保證加工精度的前提下分別加工，箱體和內(nèi)齒圈利用過盈配合的方式連接；用螺栓配以圓柱銷這種方式進(jìn)行周向固定連接，但螺栓和圓柱銷必須做好防松；考慮到各種因素，應(yīng)該要求輪緣厚度較大，可以較好的保證裝入箱體的齒圈的圓柱度，以利于內(nèi)齒在嚙合時(shí)均勻受力。

3.3法蘭盤螺紋預(yù)緊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及分析

將螺紋連接結(jié)構(gòu)作為法蘭盤的大軸承軸向預(yù)緊機(jī)構(gòu)存在不當(dāng)之處。通常，在實(shí)際操作中減速機(jī)大軸承極易遭受損壞，而這往往與螺紋結(jié)構(gòu)的損壞有關(guān)。因此，對于此結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，將軸更改為圓錐形，同時(shí)利用常用設(shè)備配合錐度。對于安裝而言，則應(yīng)該以剖分錐套為擋圈，在錐套上均勻布置四個(gè)螺紋孔，對預(yù)緊螺釘進(jìn)行安裝。錐螺紋具有自鎖功能，錐套的外圈利用螺母和米制錐螺紋相連。剖分錐套圓錐面承受軸承的軸向分力，錐螺母箍緊剖分錐套。在上述的四個(gè)螺紋孔中對預(yù)緊螺釘予以安裝，預(yù)緊螺釘對軸承的預(yù)緊力進(jìn)行調(diào)整。

4.結(jié)語

混凝土攪拌運(yùn)輸車減速機(jī)在運(yùn)輸中有著惡劣的運(yùn)行工況，對于設(shè)計(jì)和制造都有著極高的要求。對減速機(jī)中的結(jié)構(gòu)和裝置進(jìn)行相關(guān)的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)其中存在諸多弊端，可以對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要對減速機(jī)的易損部位進(jìn)行探討，并提出改進(jìn)意見。因此我們要從實(shí)際情況出發(fā)，分析攪拌筒的支撐方式以及液壓系統(tǒng)的運(yùn)行情況。由于各種因素，混凝土攪拌運(yùn)輸車存在急轉(zhuǎn)彎或急剎車時(shí)差的安全隱患，造成減速機(jī)損壞現(xiàn)象發(fā)生。