掘進機行走減速機改進設計研究
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再大型的機器都是由很多的部件組成的,每一個部件的設計與制造都對這個部件的壽命起著重要的作用,而掘進機也不例外,有的掘進機需要用到齒輪減速機,有的需要用到蝸輪減速機。它的主要部件有減速器、液壓馬達、張緊裝置、導向輪、支重輪、履帶架、履帶鏈等部件組成,是掘進機核心的部件之一,對主機作業的行走和調動起著主導作用,以及對主機的靈活性也有著較大的影響。部件的設計只是影響其影響因素之一,而整個系統的設計才是至關重要的。為此,作者結合實際情況,針對減速器普遍存在的體積、重量、傳動比小,機械效率過低的問題,對掘進機行走減速機的設計原理進行探討,并給出典型掘進機改進設計的方案。
1、工作原理
行走減速器的工作原理:通過高壓泵、低壓泵分別對左、右側兩側的行走馬達進行補油,以此來帶動左側行走減速機轉動,同時,通過履帶鏈條驅動右側行走減速機轉動。利用整流調壓比例閥組,對右側行走馬達出口的流量進行調節,實現改變右側馬達出口的壓力,以此來增加工作阻力,實現對左側馬達甚至左側行走減速器增加負載,達到減速的目的。
2、存在的問題
國內行走減速器主要存在以下主要問題:結構復雜,造成加工難度大,要先安裝后拆下,檢修時,導致安裝、檢修不方便;由于采用的是為線接觸的蝸輪蝸桿作傳動工件,因此,蝸輪齒面就是蝸桿齒面的包絡面,使得形成平面二次包絡環面蝸桿傳動的蝸輪齒面,變得更加復雜。由于使用中嚴格要求蝸輪中心平面的調整,以及蝸桿軸向位移存在著對承載能力的影響較敏感的問題,因此,往往易造成蝸輪副在較短時間內就發生失效。此為,實踐證明該系統的傳動效率偏低。
掘進機在掘進巷道的過程中,由于掘進機前后左右的擺動,容易造成固定行走減速器的聯接螺孔及螺釘發生損壞,以及固定行走減速器螺釘的螺紋扣發生損壞失效或者被剪斷。聯接板被的壓潰斷裂,以及其螺紋孔發生損壞失效,甚至有的螺孔被拉長變成橢圓形。
3、改進及特點
針對掘進機的使用工況,以及行走機構的使用特點等,首先,按照漸開線圓柱齒輪承載能力的計算方法,對相關數據進行計算,先對每一級的直齒傳動及行星傳動進行合理達到的逐級配齒;然后,對每一級齒輪進行適當的變位,以及其接觸強度和彎曲強度進行計算;最后,對每級傳動軸進行受力分析和強度計算,使其均保持在合理的安全系數之內。通過對其余各部件進行強度校核并進行修改,都保證在要求范圍之內。改進方法及特點如下:
3.1 材料的選擇
根據齒輪的使用工況以及對應力的需要,選用35CrMo20CrNi3滲碳鋼作為制造齒輪的材料。該材料在滲碳淬火后具良好的耐磨性、抗彎強度,以及高低溫沖擊韌性。
3.2 減速器的改進
減速器的液壓馬達的動力,通過軸套傳遞給減速器的輸入軸,經三級直齒和行星齒輪傳動到行星齒輪的傳動系桿,并由傳動系桿輸出帶動鏈輪運轉,從而使行走機構驅動履帶運動,使掘進機行走。
采用太陽輪浮動的均載機構,進行行星齒輪傳動,提高了承載能力,增大了傳動比,增強了運轉平穩可靠性,具有結構緊湊、制造簡單、均載效果好等優點。在行走減速器箱殼和鏈輪之間,增加由橡膠和迷宮油封組合而成的密封裝置,阻止了煤塵污物進入減速器內。
3.3 行走制動的改進
為了解決掘進機行走制動的問題,在減速器的輸入端增設摩擦制動器,通過利用液壓系統控制摩擦制動器的開合,實現制動的解除、開啟。只有當摩擦制動器完全被打開時,制動才能被解除,使馬達啟動工作,實現掘進機的行走。當馬達運轉停止時,尤其,當掘進機在具有坡度底板的情況下工作時,開啟制動,從而防止機器下滑。
3.4 馬達的改進
由于要求行走減速器體積要小,傳遞扭矩則要大,為了增大減速器能夠承載的徑向負荷,保證減速器可靠工作,經過精心計算、設計,除Ⅳ軸選用單列向心球軸承外,其余采用調心滾子軸承。用直齒園柱齒輪加一級行星齒輪進行傳動,利用中速馬達帶減速器驅動,取代之前的蝸輪蝸桿傳動,結構變的簡單緊湊,不僅降低了加工難度,而且,有效提高了傳動系統的效率,延長了其使用壽命。同時,也避免了解決了形狀不規整、尺寸偏大、安裝、檢修不便的問題。
4、結語
本文通過對減速器工作原理以及現階段掘進機使用中存在的問題,結合實際總結出了改進方案。改進后的掘進機減速機構,具有結構緊湊、傳動比大等特點,可在較狹小空間中,實現整動力傳動,達到了節約空間、減輕重量、提高效率的目的。
本文來自:齒輪減速機:http://www.sunlinecro.com/ 供應商