摘 要：對(duì)混凝土攪拌機(jī)運(yùn)輸車的減速進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析能夠減少產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，降低實(shí)際工作的成本，提升工作的運(yùn)行效率。在文章中，對(duì)攪拌車減速機(jī)的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，在設(shè)計(jì)中主要針對(duì)減速機(jī)的傳動(dòng)方案以及擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：混凝土；攪拌運(yùn)輸車；減速機(jī)；設(shè)計(jì)

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

1 攪拌車減速機(jī)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(dòng)機(jī)作為源頭的，它能作為攪拌車的運(yùn)輸動(dòng)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(dá)的輸出轉(zhuǎn)度，還促進(jìn)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(duì)混凝土進(jìn)行攪拌轉(zhuǎn)速期間，能夠保證其與運(yùn)輸過程轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)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(jī)的工作原理

攪拌車?yán)玫臏p速機(jī)是采用行星齒輪的傳動(dòng)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(jìn)較強(qiáng)的抵抗沖擊力以及振動(dòng)能力[1]。最為典型的傳動(dòng)為三級(jí)傳動(dòng)的減速機(jī)，它是由兩個(gè)并排的行星組成的二級(jí)減速機(jī)，然后為了增大傳動(dòng)比，輸入另一極的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成三級(jí)傳動(dòng)的減速機(jī)。在市場(chǎng)上，還有一些傳動(dòng)方案的減速機(jī)，例如：一級(jí)NW行星齒輪、一級(jí)NGW行星齒輪傳動(dòng)，不僅要求具有較大的傳動(dòng)比，還要形成較高的承載能力。這些傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在使用過程中，各個(gè)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(jī)，它主要是內(nèi)齒圈帶動(dòng)外部部件傳遞動(dòng)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(chǎng)所使用，還具有封閉式行星減速機(jī)的使用的較大的優(yōu)勢(shì)特征。所以說，封閉式行星減速機(jī)在工程機(jī)械中得到普遍使用，為了提高我國(guó)的設(shè)計(jì)水平，就要仔細(xì)分析傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的相關(guān)原理。

2 混凝土攪拌運(yùn)輸車的減速機(jī)的設(shè)計(jì)分析

2.1 減速機(jī)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)

2.1.1 確定傳動(dòng)比

確定傳動(dòng)比，主要就是確定傳動(dòng)比的大小。混凝土攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)行以及等待卸料期間，都是利用取力裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力取出，并將驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)變量泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為定量馬達(dá)，最后在減速機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌筒裝置實(shí)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(yùn)輸過程中，不僅要保證攪拌筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，還要控制精度，為避免在運(yùn)行期間出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象。這期間，就要對(duì)攪拌車的馬達(dá)參數(shù)進(jìn)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(dá)的轉(zhuǎn)速，一般要控制攪拌筒以及減速機(jī)的傳動(dòng)比。對(duì)傳動(dòng)比數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，一般是在封閉式系統(tǒng)內(nèi)部，根據(jù)運(yùn)動(dòng)中的相關(guān)原理以及傳動(dòng)的輪系進(jìn)行計(jì)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(dòng)比相關(guān)。在動(dòng)力傳輸過程中，行星輪的個(gè)數(shù)并不是越多就能獲得較大的傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)，一般會(huì)保持在2個(gè)到5個(gè)之間，如果選擇的行星輪數(shù)目比較多，就會(huì)增加載荷均載的困難程度。而且，增加了行星輪的個(gè)數(shù)還能減少星架的剛度，從而制約實(shí)際的加工制造。一般情況下，要選擇較多的行星輪個(gè)數(shù)，是在個(gè)別的低速級(jí)傳動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的。其二，確定齒輪模數(shù)，首先，對(duì)行星輪的受力進(jìn)行分析，根據(jù)減速機(jī)在實(shí)際使用的情況，對(duì)減速機(jī)的各個(gè)受力部位進(jìn)行分析。然后，分析行星傳動(dòng)的齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)要點(diǎn)，根據(jù)行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，掌握應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)、動(dòng)載系數(shù)以及速度系數(shù)。最后，對(duì)各個(gè)齒輪的模數(shù)進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)闇p速機(jī)容易沖擊載荷的影響，具有較高的強(qiáng)度、韌性，所以在行星輪中，對(duì)輪系模數(shù)進(jìn)行計(jì)算就要考慮齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。其三，確定齒輪齒數(shù)，在行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，對(duì)齒輪的齒數(shù)確定主要分析傳動(dòng)比的實(shí)際條件、同心條件、裝配條件以及鄰接條件[2]。

2.1.3 計(jì)算封閉式行星齒輪傳動(dòng)效率

影響封閉式行星齒輪傳動(dòng)效率的因素主要為四點(diǎn)，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?yàn)辇X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(dòng)帶動(dòng)潤(rùn)滑油，在攪動(dòng)與飛濺中產(chǎn)生的。其四為封閉功率損失，因?yàn)榉忾]功率主要存在于輪系內(nèi)部，不僅與傳動(dòng)系數(shù)，與部件的摩擦速度、摩擦力都有較大關(guān)系。在對(duì)封閉式行星齒輪的傳動(dòng)效率計(jì)算期間，首先，要?jiǎng)澐謧鲃?dòng)單元，然后對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行分配，并計(jì)算出各個(gè)支路上的傳動(dòng)功率。

2.1.4 選擇均載方法

由于行星齒輪傳動(dòng)形成的體積小，具有較高的承載能力，導(dǎo)致該特點(diǎn)的主要原因是多個(gè)行星輪進(jìn)行的是分?jǐn)傒d荷，并形成功率分流。齒輪在實(shí)際傳動(dòng)期間，容易產(chǎn)生制造、裝配等誤差。在減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，利用的均載方法是行星架浮動(dòng)方法，該方法不需要設(shè)計(jì)支撐，能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了多級(jí)行星齒輪在傳動(dòng)過程中的合理布局。

2.2 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.2.1 擺動(dòng)形式

減速機(jī)的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)是采用調(diào)心軸承、弧形齒擺動(dòng)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(shí)際工作中，不僅能有效的緩沖軸向力，還能提高浮動(dòng)效果。但該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于對(duì)鼓形齒的加工成本比較高，對(duì)設(shè)備形成較大的依賴性，要進(jìn)行單獨(dú)維修與更換[3]。對(duì)法蘭擺動(dòng)形式的輸出，該結(jié)構(gòu)主要是放在減速機(jī)的機(jī)殼上，不僅減速機(jī)的尺寸要減少，還要與擺動(dòng)結(jié)構(gòu)形成一體，以減少零部件的數(shù)量。對(duì)于靠減震動(dòng)擺動(dòng)，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(shí)際需要。

2.2.2 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要有三種形式。其一為底座球擺動(dòng)，它主要減速機(jī)底部的支座上，并在底座以擺動(dòng)球進(jìn)行擺動(dòng)動(dòng)作。這種擺動(dòng)方式能夠?qū)p速機(jī)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)分開，如果某個(gè)部分的零件出現(xiàn)損壞，不僅不會(huì)影響整個(gè)減速機(jī)，還能方便維修。特別對(duì)于弧形齒擺動(dòng)，能夠形成更大角度的擺動(dòng)形式。而且，為了減少減速機(jī)的軸向尺寸，還能夠?yàn)閿嚢柢嚿系钠渌悴考糠痔峁└蟮目臻g。對(duì)于前支撐球擺動(dòng)，它能促進(jìn)擺動(dòng)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(qiáng)度和擺動(dòng)球。對(duì)于球窩擺動(dòng)，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(jī)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(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形成促進(jìn)了較大的方便性。

3 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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