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混凝土搅拌运输车减速机的改进小结与与展望

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混凝土搅拌运输车减速机的改进小结与与展望

发布日期:2017-08-09 作者:泰兴市和盛传动机械制造有限公司 点击:

小结

在本章中,我们针对第三章以及第四章分析的结果,对水泥混凝土搅拌运输车减速机结构的薄弱易损部位进行了结构改进。在一级行星齿轮传动结构中,改进之前,该轮系未采用任何均载机构,由于安装加工精度的问题,很有可能造成行星轮间受力不均匀,从而导致太阳轮轮齿折断或者由于轮齿变形过大,在齿轮啮合过程中,轮齿之间产生干涉从而造成轮齿破坏。针对此问题,我们提出了采用一级太阳轮浮动的均载机构,这样不仅可以使得行星轮间受载均匀,而且可以降低减速机加工安装精度,降低成本。


对于箱体结构,在第四章结构分析中,我们可以看出,箱体整体结构是合理的,其结构强度是满足实际使用要求的,但由于其原结构中,齿圈与箱体是一体加工的,这样如果齿圈因为各种原因造成轮齿失效时,将使得箱体整体报废,而且采用此结构对于齿圈部位轮齿的加工以及表面处理都将造成很大困难,故而针对此问题,我们提出箱体与齿圈分体加工的方法。


在第三章中我们通过对法兰盘大轴承在各种工况下的受力情况进行分析,发现大轴承螺纹预紧机构是大轴承工作是否可靠的关键,在第四章中,对该螺纹预紧机构进行了有限元分析,发现在该部位使用该结构确实不是很可靠,如果螺纹部位受力不均匀或者受到过大轴向载荷冲击的情况下很容易失效,这也和实际情况是相符的。针对该问题,我们提出采用剖分锥套结构对轴承进行定位预紧,对改进结构进行有限元分析,改进结构应力大大减小,安全可靠。


展望

本文主要工作虽然是对混凝土搅拌运输车专用减速机的关键易损部位进行分析并对其结构加以改进,但是为明确其实际受力状况,我们必须要从混凝土搅拌运输车实际运行情况出发,对其搅拌筒的支撑方式及液压系统的运行情况进行分析研究。在混凝土搅拌运输车实际运行过程中,由于该型车辆结构的原因,其在急转弯、紧急刹车以及颠簸路面行驶时如果驾驶员操作不当很有可能造成侧滑翻车等事故,而在这些情况下也往往容易造成减速机损坏,我们对这些工况下减速机的受力情况做了分析,明确了在这些工况下减速机易损部位的受力状况,通过 Pro/E 软件对易损零部件(一级行星轮系、箱体、法兰盘)进行了建模,并将所建立的模型导入到 ANSYS 有限元分析软件中进行了分析,可以得到以下结论:

(1)利用实际采集的数据,经过理论计算、推导,对目前应用较多的经验公式进行了验证,对它们的实用性进行了对比,确立了搅拌每立方米混凝土所需的最大搅拌驱动力矩。通过对实际运行情况的分析表明,该驱动力矩并非实际运行过程中所需的驱动力矩,但在该驱动力矩下可能造成减速机一级太阳轮的破坏。通过理论计算得出了 12m3的搅拌筒的重心位置所在,为减速机受力做了准备。

(2)对混凝土搅拌运输车实际运行过程中的各失稳工况做了分析,并针对在这些工况下减速机箱体以及输出法兰盘大轴承的的受力做了详细计算,计算结果表明如果输出法兰盘大轴承的螺纹预紧结构失效,则大轴承必然造成破坏,这和实际情况是相符合的。

(3)通过 ANSYS 软件对箱体、一级行星轮系以及输出法兰盘的结构进行分析,分析结果表明,箱体结构以及其材料的强度是满足实际使用要求的,针对其实际破坏情况,可以得出,箱体的破坏一是由于铸造过程中所形成的沙眼或者裂纹造成,二是由于减速机行星轮系内齿圈和箱体一体加工,齿圈的破坏造成了箱体的破坏。太阳轮和行星轮的接触分析表明,太阳轮在最大驱动力矩的作用下,其强度满足实际使用要求,但轮齿变形量较大,为这有可能造成轮齿啮合干涉,此外,由于其一级行星轮系为采取均载措施,行星轮的偏载是造成轮齿折断等失效形式的主要原因。对输出法兰盘的螺纹预紧结构分析表明,螺纹结构不合理,在冲击载荷作用下很容易造成失效,从而使得大轴承失效。

(4)针对分析结果,对于一级行星轮系,提出一级行星轮系应采用浮动太阳轮的均载机构,这样降低了减速机加工制造安装成本,也可行星轮间的载荷分布均匀。对于箱体结构,提出齿圈和箱体分体加工的办法,这样可使得箱体的维修以及减速机的后期维护变的方便简单,降低了维护费用。对于输出法兰盘大轴承的螺纹预紧结构,提出采用剖分锥挡圈的结构形式,利用轴上的圆锥斜面的支撑来提高轴承的工作可靠性。


在本文中,对于箱体的破坏情况只是进行了其结构强度分析,虽然分析结果表明箱体结构以及材料强度都是满足使用要求的,但在实际使用过程中,箱体还是在某些特殊情况下会发生破裂,这应该和其铸造工艺有关,如果铸造过程中箱体中存在沙眼或者裂纹,则这些情况很有可能是造成箱体破坏的主要原因,对该情况在本文中没有分析到。对于齿轮啮合的分析,由于受计算机计算能力所限,没有对整体行星轮系进行分析,因而其齿圈受力情况没有涉及,对于齿圈安装结构也没有进行分析,这些都需要在以后的工作中进一步完善和提高。


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