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贵州快3关于挖掘机回转支承打齿的问题分析

2020-08-16 13:08

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  关于挖掘机回转支承打齿的问题分析 引言 履带式液压挖掘机在挖掘时,铲斗受到地面的反作用力, 由于回转支承内、外圈存在轴径向间隙、回转减速机驱动小 齿与减速机壳体间隙,造成回转减速机驱动小齿与回转支承 在轴向上相对倾斜。分析原因后,提出了更改了回转减速机 齿形结构及回转支承内齿圈热处理条件的方案,能够有效减 少打齿的现象。 1、问题背景和描述 履带式液压挖掘机在作业过程中,需在各个角度都可以 作业。 就需要履带式液压挖掘机在 360°转动。 回转机构 (图 1)主要由回转减速机、回转支承组成。回转减速机与回转 平台用螺栓固定,回转支承内齿圈与行走装置固定,外齿圈 与回转平台固定。高压液压油作用回转马达,使得回转马达 带动减速机驱动小齿转动,通过齿轮传动使得回转支承的内、 外齿圈相对转动,从而实现履带式液压挖掘机在工作中可以 实现 3600 转动。 当前技术系统存在的问题:履带式液压挖掘机在挖掘时, 铲斗受到地面的反作用力,使得回转支承出现打齿(图 2) 现象。 2、问题分析 因挖掘机冲击载荷较大,故回转支承经常出现打齿的现 象。造成挖掘机回转支承断齿的原因有多种,经对回转支承 内齿圈断裂截面的调研和分析发现,断齿的作用力并非是轴 向回转驱动力,而是与之啮合的驱动齿对其施加的径向挤压 力,且挤压时驱动齿的轴线与回转支承的轴线不平行。 通过对回转支承内齿圈断裂截面的分析,回转支承内、 外圈存在轴径向间隙、回转减速机驱动小齿与减速机壳体间 隙、驱动齿轴的弹性变形,造成回转减速机驱动小齿与回转 支承在轴向上相对倾斜。相对倾斜的回转减速机驱动齿,本 应回转支承滚道承担的径向载荷却由齿轮承担,在齿轮机构 啮合过程中对回转支承内齿圈向挤压力集中作用于齿宽的 上部。开始时齿轮由塑性变形来补偿齿侧间隙的不足,随着 回转支承滚道及回转减速机轴承等部件的进一步磨合,其径 向间隙渐加大,而变形量确实有限的。通过受力分析可以看 到:驱动齿对回转支承内齿圈的挤压法向力是地面对斗的发 作用力的几倍甚至是十几倍。因此,造成打齿的主要原因是 回转减速机驱动齿的轴线与回转支承的轴线相对倾斜,较大 的冲击载荷集中作用于回转支承内齿圈齿宽的上部。 3、问题解决 基于以上原因的分析,可得到以下解决方案 方案一:为了使挖掘机回转传动过程中转动相对灵活, 需要回转减速机驱动小齿与减速机壳体和回转支承内、外圈 的间隙为“正” ,但又为了挖掘机在挖掘作业时回转减速机 驱动小齿与回转支承内齿圈不产生相对倾斜,需要回转减速 机驱动小齿与减速机壳体和回转支承内、 外圈的间隙为 “负” , 即,回转减速机驱动小齿与减速机壳体和回转支承内、外圈 的间隙既要大又要小。将回转支承内齿圈每个齿进行分段热 处理方式,热处理区包括正常硬度区、过渡区、软带区。回 转减速机驱动小齿对回转支承的挤压会使回转支承内齿圈 发生塑性变形而不至于将内齿圈挤断。 方案二:原回转减速机驱动小齿为直齿轮,将驱动小齿 改进为鼓型齿:在轴向方向上直径不相等呈现上小下大的状 态,且从齿轮下边到上边有半径为 R 的圆弧状方式。带锥度 圆弧状齿轮形状,在冲击或重载荷下,回转减速机驱动小齿 与回转支承相对倾斜时,齿轮啮合过程中能够平稳的过渡, 不至于造成回转支承内齿圈局部受到较大的侧向挤压力而 折断。 4、结论 对于分段热处理的回转支承内齿圈,软带区在回转减速 机驱动小齿中心线与回转支承中心线相对倾斜时,回转减速 机驱动小齿对回转支承的挤压会使回转支承内齿圈发生塑 性变形而不至于将内齿圈挤断。能够有效的减少打齿的现象 发生。 对比直型驱动小齿轮,这样带锥度圆弧状齿轮形状,在 冲击或重载荷下,回转减速机驱动小齿与回转支承相对倾斜 时,齿轮啮合过程中能够平稳的传动。而不会因轴承、回转 支承内外齿圈的间隙引起回转减速机驱动小齿中心线与回 转支承中心线相对倾斜造成对回转支承内齿圈的侧向挤断。 (作者单位:阿特拉斯工程机械有限公司)

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