【科技論壇】
關(guān)于混凝土攪拌運輸車減速機(jī)的設(shè)計探討
葉子力
（浙江格爾減速機(jī)械有限公司）
摘 要 本文簡要闡述了攪拌車減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，針對減速機(jī)的傳動形式以及擺動形式的設(shè)計方案進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞 混凝土 攪拌運輸車 減速機(jī) 設(shè)計
混凝土攪拌運輸車的核心部件減速機(jī)與傳統(tǒng)用于攪拌設(shè)備的減速機(jī)不同，其特點是系統(tǒng)的傳動速度慢，但傳遞扭矩大工作穩(wěn)定，且能夠在惡劣的工作環(huán)境下運行。
1 攪拌車的工作特點及減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征
1.1 攪拌車的工作特點
攪拌車能夠?qū)崿F(xiàn)四種功能：其一為攪拌功能，在減速機(jī)帶動罐筒轉(zhuǎn)動的過程中實現(xiàn)混凝土的攪拌。其二為裝料功能，在罐筒轉(zhuǎn)動的同時進(jìn)行裝料。其三為卸料功能，通過取力器、液壓泵以及減速機(jī)等裝置達(dá)到快速卸料。其四為清洗功能，為了防止混凝土粘在攪拌罐筒上，在完成卸料后進(jìn)行清洗工作。
1.2 攪拌車減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征。
攪拌車減速機(jī)是采用行星齒輪傳動形式，其結(jié)構(gòu)緊湊承載力大，具有較強(qiáng)的抵抗沖擊力以及防振動力。傳動為三級的減速機(jī)，一級NGW行星齒輪傳動，二級是由兩個并排的行星組成，要求有較大的傳動比，具備較高的承載能力，各個齒輪上的受力情況都比較均勻，這是行星減速機(jī)的優(yōu)勢特征，在工程機(jī)械傳動中普遍應(yīng)用。
2 減速機(jī)的設(shè)計分析
2.1. 確定傳動比
確定減速機(jī)傳動比是設(shè)計的關(guān)鍵，要考慮混凝土攪拌運輸車在運行以及等待卸料時發(fā)動機(jī)的動力取出；驅(qū)動液壓系統(tǒng)變量泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)化；保證混凝土的攪拌質(zhì)量；在運輸過程中保證攪拌筒的轉(zhuǎn)動控制精度；避免在運行過程中出現(xiàn)浪費現(xiàn)象；工作排量形成的連續(xù)壓力以及峰值壓力；控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速等等因素綜合分析來確定減速機(jī)的傳動比。
2.2 確定設(shè)計參數(shù)
設(shè)計參數(shù)主要有三部分：其一，確定行星輪數(shù)目，行星輪的數(shù)目與傳動比相關(guān)，在動力傳輸過程中，行星輪的個數(shù)并不是越多就能有較大的傳動優(yōu)點，一般會保持在2個到5個之間，如果選擇的行星輪數(shù)目比較多，就會增加均載荷的困難程度，而且增加了行星輪的個數(shù)還會降低星架的剛度并制約加工制造。一般情況下，如要選擇較多的行星輪個數(shù)是在個別的低速級傳動中。其二，確定齒輪模數(shù)，首先對行星輪
的受力進(jìn)行分析，根據(jù)減速機(jī)在實際使用的情況，對減速機(jī)的各個受力部位進(jìn)行分析。然后分析行星傳動
相齒輪強(qiáng)度設(shè)計要點，根據(jù)行星傳動的結(jié)構(gòu)及運動特點，掌握應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)、動載系數(shù)以及速度系數(shù)，最后對各個齒輪的模數(shù)進(jìn)行計算。由于減速機(jī)容易受沖擊載荷的影響，需具有較高的強(qiáng)度韌性，所以在行星輪中對輪系模數(shù)進(jìn)行計算就要考慮齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。其三，確定齒輪齒數(shù)，在行星傳動設(shè)計中，對齒輪的齒數(shù)確定主要是分析傳動比的實際條件、同心條件、裝配條件以及領(lǐng)接條件等。
2.3 計算封閉式行星齒輪傳動效率
影響封閉式行星齒輪傳動效率主要為四點：第一為嚙合損失，它主要是由于齒廓間存在的摩擦產(chǎn)生的功率損失。第二為軸承的摩擦損失，因為齒輪在安裝軸上受支撐的作用，容易產(chǎn)生較大誤差。第三為液力損失，該損失的產(chǎn)生主要是由于齒輪嚙合傳動帶動潤滑油在攪動與飛濺中產(chǎn)生的。第四為封閉功率損失，因為封閉功率主要存在于輪系內(nèi)部，與傳動系數(shù)、部件的摩擦速度、摩擦力都有較大關(guān)系。在對封閉式行星齒輪的傳動效率計算時，首先要劃分傳動單位，然后對傳動比進(jìn)行分配，并計算出各個支路上的傳動功率。
2. 4 選擇均載方法
由于行星齒輪傳動形成的體積小具有較高的承載能力，該結(jié)構(gòu)運行受力特點是由多個行星輪進(jìn)行分?jǐn)傒d荷，并形成功率分流。在減速機(jī)傳動過程中，利用的均載方法是行星架浮動方法，該方法不需要設(shè)計支撐，能夠簡化結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多級行星齒輪在傳動過程中的合理布局。
3 減速機(jī)擺動機(jī)構(gòu)設(shè)計分析
3.1 減速機(jī)擺動結(jié)構(gòu)
減速機(jī)的擺動結(jié)構(gòu)有三種：一是采用調(diào)心軸承弧形齒擺動的方式形成的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)是利用連接齒輪以及主軸承完成的，在實際工作中不僅能有效的緩沖軸向力還能提高浮動效果。但該結(jié)構(gòu)對弧形齒的加工成本比較高。二是法蘭擺動形式輸出結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是放在減速機(jī)的機(jī)殼上，不僅減速機(jī)的尺寸要減少，還要與擺動結(jié)構(gòu)形成一體。三是減震動擺動形式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計要保留出較大的空間，滿足工況的實際需要。
3 2 擺動形式設(shè)計
擺動形式設(shè)計主要有三種：第一種為底座球擺動，它位于減速機(jī)底部的支座上，并在底座以擺動球進(jìn)行擺動動作。這種擺動形式能夠?qū)p速機(jī)、擺動機(jī)構(gòu)分開，如果某個部分的零件出現(xiàn)損壞，不僅不會影響整個減速機(jī)，還能方便維修。特別對于弧形齒擺動，能夠形成更大角度的擺動形式。而且為了減少減速機(jī)的軸向尺寸，還能夠為攪拌車上的其他零部件部分提供更大的空間。第二種前支撐球擺動形式，它能促進(jìn)擺動的角度，降低攪拌筒的重心，但由于支座與螺栓緊固結(jié)合在一起，容易影響支座和擺動球。第三種球窩擺動形式，該方式節(jié)省了弧齒的連接以及調(diào)心滾子的軸承，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，特別是在維修過程中簡單的結(jié)構(gòu)提供了較大的方便性。
4 結(jié)束語
減速機(jī)作為攪拌車關(guān)鍵性的核心部件，不僅要滿足工況的實際要求，而且要減輕減速機(jī)的本體重量和體積，降低制造成本。我國使用的攪拌車減速機(jī)大多是進(jìn)口，在維修過程中形成了較大的不便，所以要加快研究開發(fā)國產(chǎn)的攪拌車減速機(jī)來替代進(jìn)口產(chǎn)品。
參 考 文 獻(xiàn)
1 錢利霞，江玲玲.混凝土攪拌運輸車傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2011，33(3):154-155,166.
2 陸賽杰,鄒旻,潘月仙等.混凝土攪拌運輸車減速器的優(yōu)化設(shè)計[J].常州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,25(4):41-43
3 孟祥龍.基于Ansys的混凝土攪拌運輸車減速機(jī)的破壞機(jī)理研究[D].長安大學(xué),2014.
本文單位介紹：浙江格爾減速機(jī)械有限公司為溫州市機(jī)械工程學(xué)會理事單位，該單位長期從事工程用減速機(jī)裝備的研究開發(fā)生產(chǎn)，具有較為豐富的設(shè)計制造經(jīng)驗，每年都有創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。