基于活齒傳動(dòng)電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器方案探討

北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院 王春艷

基于活齒傳動(dòng)電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器方案探討

北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院 王春艷

由于重型礦用電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器工作條件惡劣且需承受較大的工作和沖擊載荷,造成故障率居高不下。活齒傳動(dòng)具有體積小、承載能力大等多方面的優(yōu)點(diǎn),針對(duì)GE788電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器,對(duì)活齒傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器上進(jìn)行了理論探討。

電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器活齒傳動(dòng)

引言

由于電動(dòng)輪自卸車的使用環(huán)境惡劣,其輪邊減速器故障率居高不下,如何更好的的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)輪邊減速器已經(jīng)成為電動(dòng)輪自卸車研發(fā)領(lǐng)域急需解決的難題。與傳統(tǒng)齒輪傳動(dòng)相比,由于活齒傳動(dòng)具有承載能力大、單級(jí)速比高、抗沖擊能力強(qiáng)、傳動(dòng)效率高、扭矩波動(dòng)小的優(yōu)越性。本文通過介紹活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)原理和特點(diǎn),對(duì)活齒傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器的可行性和優(yōu)越性進(jìn)行了探討。

一、電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外重型電動(dòng)輪自卸車的傳動(dòng)方案都是采用雙級(jí)行星齒輪減速器。主要由1個(gè)太陽(yáng)輪、3個(gè)大行星齒輪、3個(gè)小行星齒輪和1個(gè)內(nèi)齒圈組成,具有一內(nèi)嚙合和一外嚙合。

直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn),太陽(yáng)輪帶動(dòng)3個(gè)大行星輪,并通過與大行星輪同軸的小行星輪帶動(dòng)位于扭力管上的內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng),最后經(jīng)輪轂帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

大型礦用電動(dòng)輪自卸車在世界范圍內(nèi)有著非常廣泛的應(yīng)用。由于其減速器高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)并承受較大沖擊,易造成齒輪斷裂,壞修率較高。

二、活齒傳動(dòng)優(yōu)勢(shì)

由活齒傳動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)和類型可知,活齒傳動(dòng)具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn):

(1)活齒傳動(dòng)結(jié)構(gòu)新穎,構(gòu)造簡(jiǎn)單,軸向和徑向尺寸小,重量輕,且為同軸傳動(dòng),其減速運(yùn)動(dòng)直接由活齒架輸出;

(2)采用多齒嚙合,最多可以有1/2的活齒參加嚙合,因此其抗沖擊能力強(qiáng),承載能力高,傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲;

(3)活齒傳動(dòng)屬于K-H-V型少齒差行星齒輪傳動(dòng)范疇,其傳動(dòng)比大,可調(diào)范圍廣。

(4)傳動(dòng)效率高。輸出軸和活齒架可設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu),以縮短由輸入軸到輸出軸之間得運(yùn)動(dòng)鏈,減少動(dòng)力傳遞損失[2]。

由于活齒傳動(dòng)具有上述突出的優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用到許多場(chǎng)合里,但是還未見將活齒傳動(dòng)應(yīng)用于電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器。

三、活齒傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案

如圖1所示,輸入軸11與電機(jī)相聯(lián)接,活齒輪9與電動(dòng)輪自卸車車架相連接,連接方式需根據(jù)具體參數(shù)和實(shí)際情況而定;固齒輪8通過螺栓與車輪輪轂連接。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輸入軸,輸入軸和聯(lián)接軸采用過盈或者花鍵聯(lián)接,聯(lián)接軸通過花鍵帶動(dòng)偏心軸等速旋轉(zhuǎn),偏心軸帶動(dòng)套在其上的軸承,使其繞著輸入軸中心線旋轉(zhuǎn)。軸承徑向尺寸的變化產(chǎn)生徑向推力,迫使活齒與固齒圈齒廓嚙合,沿著活齒架均布的徑向?qū)Р垡苿?dòng)。由于活齒架固定,固齒輪因受活齒、活齒架的約束,以等角速度旋轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)了定速比的轉(zhuǎn)速變換。

圖1 本文設(shè)計(jì)的活齒輪邊減速器結(jié)構(gòu)圖

四、結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器承受沖擊載荷能力能力較差、易造成機(jī)器的損壞能缺陷,本文在活齒傳動(dòng)理論框架下,設(shè)計(jì)了重型礦用電動(dòng)輪自卸車使用要求的活齒減速器。該設(shè)計(jì)發(fā)揮了活齒傳動(dòng)在電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器上的優(yōu)勢(shì),將原來兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)減少為一級(jí)活齒傳動(dòng),活齒減速器體積相比減小1/ 3左右[3]。并大大提高了抗沖擊能力,約為普通齒輪傳動(dòng)的5倍左右。該設(shè)計(jì)為今后將活齒傳動(dòng)應(yīng)用于電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器提供了參考。

[1]李劍鋒,曲繼方.活齒少齒差傳動(dòng)簡(jiǎn)介[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,1991(2):11-15

[2]曲繼方.活齒傳動(dòng)理論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993.4

[3]阮學(xué)云,欒振輝,趙研.基于活齒傳動(dòng)的ORT減速器理論研究與設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械2006.1

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