混凝土泵车回转机构故障解决方案及优化设计.pdf

Design and Calculation
工机械
第42卷2011年11月
韩峻峰,李玉惠模糊控制技术M重庆:重庆大学出版
吉林工业大学,2000
设计计算
社,2003
?易继错,侯媛彬.智能控制技术M北京:北京工业大学通信地址:安徽省合肥市屯溪路193号合肥工业大学汽车
出版社,1999
工程技术研究院116号信箱(230009)
[1?张勇.车辆自动变速系统自适应模糊控制研究[D]长春
(收稿日期:2011-06-17)
混凝土泵车回转机构故障解决方亲及化化设计
张裕生,杨勇,龙雷
三一重工股份有限公司)
摘要:回转机构发生故障,将直接影响混凝土泵车的布料功能,严重时还可能导致人员伤亡等安全
事故。如何减少或避免回转机构的故障,同时降低其生产制造成本,是企业在产品设计中一个急需解决的
重要问题。从回转机构的功能与原理出发,探讨常用回转机构的优劣,对其故障现象进行分析,给出现场解
决方案。针对短臂架、中等臂架、长臂架与超长臂架混凝土泵车,分别提出具体的设计思路及优化方案。实
际应用表明,优化方案大大减少了回转机构的故障发生率,具有一定参考价值。
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关键词:泵车;回转机构;主动齿轮;优化设计
混凝土泵车是工程建设中不可缺少的施工机
械之一,其回转机构是集支撑、旋转和连接功能于
体,由高强度螺栓、回转支承、减速器和主动齿轮
等组成的机构,见图1。混凝土泵车作业时,回转机
构有时会出现异响,严重时回转机构减速器的轴端
轴承和主动齿轮会损坏,致使泵车臂架不能回转。
图2损坏的主动齿轮
产生上述故障的原因主要是回转机构设计计
算时只考虑了回转减速器的转矩要求,而忽略了减
速器输出端的受力位置对承载能力的影响,导致减
速器输出端受载超出了其规定的承载能力。
如图3所示,混凝土泵车回转工作时,假设回
转机构中主动齿轮所受载荷保持不变,那么作用在
1.减速器2.主动齿轮3.回转支承
减速器输出轴端上的力F恒定,显而易见,点3处
图1回转机构组成
的位移δ远大于点2处的位移。主动齿轮传动过程
1故障现象及原因分析
减速器
输出轴端
混凝土泵车回转机构的故障主要表现为异响,
导致产生异响的原因是回转机构减速器输出端承
载轴承损坏,或主动齿轮和回转支承齿圈损坏(如
图2所示)。
图3减速器输出轴端力产生的位移示意图
作者简介:张裕生(1982-),男,江西人,工程师,硕士,研究方向:机械设计及理论。
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中,轴端位移过大会造成减速器输出端承载轴承、2.2简支式主动齿轮传动解决方案
主动齿轮和回转支承齿圈等损坏。因此,回转机构
设
如图5所示,简支式主动齿轮传动解决方案是
结构设计不合理是导致故障的主要原因。
通过增加支撑壳体3、支撑轴4,用滑动轴承5来支
2故障现场解决方案
撑主动齿轮,通过盖板6把主动齿轮固定在支撑売t
体上,从而使原悬臂式主动齿轮传动结构变为简支
2.1悬臂式主动齿轮传动解决方案
式主动齿轮传动结构,增强减速器轴端主动齿轮的
如图4所示,悬臂式主动齿轮传动解决方案是承载能力。到目前为止,按此方案整改的混凝土泵
通过增加过渡套5,用两个滚动轴承4来支撑改进车,其回转机构未再发生减速器输出端承载轴承
后主动齿轮,并通过盖板3和紧固件固定,从而调主动齿轮和回转支承齿圈损坏。
整悬臂式主动齿轮的受力位置,减小减速器轴端齿
6
轮的承载力。到目前为止,按此方案整改的混凝土
泵车,其回转机构未再发生减速器输出端承载轴
承、主动齿轮和回转支承齿圈损坏。
三
1.减速器2.主动齿轮3.支撑壳体4.支撑轴5.滑动
轴承6.盖板7.回转支承
图5简支式主动齿轮传动解決方案
3产品设计改进方案
1.改进后主动齿轮2.防尘罩3.盖板4滚动轴承5.
过渡套6减速器7.回转支承
3.1一级过渡传动
图4悬臂式主动齿轮传动解決方案
如图6所示,对于短臂架泵车,建议回转机构
采用一级过渡传动,即增设两个惰轮3,由两个惰轮
6
6
1.减速器2.主动齿轮3.惰轮4惰轮轴5.铜套6.铜垫7.回转支承
图6一级过渡传动
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工程机械
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来分担轴端主动齿轮和回转支承齿圈的受力。
端主动齿轮经一级、二级减速主动齿轮驱动回转支
け32二级减速传动
承齿圈转动,降低减速器的输出转矩,提高产品的
见图7,对于中等臂架泵车,建议回转机构采用可靠性。
t二级减速传动,即增设4个主动齿轮,使原来的轴
A-A
6
1.减速器2.主动齿轮3.一级减速主动齿轮4.二级减速主动齿轮5.惰轮轴6.铜套7.铜墊8.回转支承
图7二级减速传动
33双减速器直联传动
如图8所示,对长臂架泵车,回转减速器需要
较大的转矩,考虑通用性和采购经济性,建议在
设计时采用双减速器直联传动。由减速器轴端上
的主动齿轮直接驱动回转支承。
3.4双减速器过渡传动
如图9所示,对超长臂架泵车,建议参考悬臂
式主动齿轮传动解决方案,采用双减速器过渡传
动。减速器通过双花键轴3带动主动齿轮5,进而
驱动回转支承
A-A
1.减速器2滚动轴承3.双花键轴4.防尘盖5.主动齿轮
6.锁紧件7.回转支承8.防护罩
图9双减速器过渡传动
4泵车回转机构的优化设计
通过比较故障现场解决方案和产品设计改进
方案,综合考虑各方案复杂程度,所需零件数量,改
进效果和改进成本,为使产品结构更加简单,并达
到减速器轴端变形小,可靠性高等要求,得出模块
化混凝土泵车回转机构优化设计方案。
(1)当一个减速器就可满足混凝土泵车的转矩
1.减速器2.主动齿轮3.回转支承
要求时,回转机构优化方案:采用悬臂轴式主动齿
图8双减速器直联传动
轮传动结构或简支式主动齿轮传动结构。
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