關(guān)于挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承打齒的問(wèn)題分析

1、關(guān)于挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承打齒的問(wèn)題分析 引言 履帶式液壓挖掘機(jī)在挖掘時(shí)，鏟斗受到地面的反作用力， 由于回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外圈存在軸徑向間隙、回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小 齒與減速機(jī)殼體間隙，造成回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與回轉(zhuǎn)支承 在軸向上相對(duì)傾斜。分析原因后，提出了更改了回轉(zhuǎn)減速機(jī) 齒形結(jié)構(gòu)及回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈熱處理?xiàng)l件的方案，能夠有效減 少打齒的現(xiàn)象。 1、問(wèn)題背景和描述 履帶式液壓挖掘機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，需在各個(gè)角度都可以 作業(yè)。就需要履帶式液壓挖掘機(jī)在 360轉(zhuǎn)動(dòng)。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（圖 1）主要由回轉(zhuǎn)減速機(jī)、回轉(zhuǎn)支承組成。回轉(zhuǎn)減速機(jī)與回轉(zhuǎn) 平臺(tái)用螺栓固定，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈與行走裝置固定，外齒圈 與回轉(zhuǎn)平臺(tái)固定。高壓液壓油作用回轉(zhuǎn)馬達(dá)

2、，使得回轉(zhuǎn)馬達(dá) 帶動(dòng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)使得回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)、 外齒圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)履帶式液壓挖掘機(jī)在工作中可以 實(shí)現(xiàn) 3600 轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問(wèn)題：履帶式液壓挖掘機(jī)在挖掘時(shí)， 鏟斗受到地面的反作用力，使得回轉(zhuǎn)支承出現(xiàn)打齒（圖 2） 現(xiàn)象。 2、問(wèn)題分析 因挖掘機(jī)沖擊載荷較大，故回轉(zhuǎn)支承經(jīng)常出現(xiàn)打齒的現(xiàn) 象。造成挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承斷齒的原因有多種，經(jīng)對(duì)回轉(zhuǎn)支承 內(nèi)齒圈斷裂截面的調(diào)研和分析發(fā)現(xiàn)，斷齒的作用力并非是軸 向回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，而是與之嚙合的驅(qū)動(dòng)齒對(duì)其施加的徑向擠壓 力，且擠壓時(shí)驅(qū)動(dòng)齒的軸線與回轉(zhuǎn)支承的軸線不平行。 通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈斷裂截面的分析，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、 外圈存在

3、軸徑向間隙、回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與減速機(jī)殼體間 隙、驅(qū)動(dòng)齒軸的彈性變形，造成回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與回轉(zhuǎn) 支承在軸向上相對(duì)傾斜。相對(duì)傾斜的回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒，本 應(yīng)回轉(zhuǎn)支承滾道承擔(dān)的徑向載荷卻由齒輪承擔(dān)，在齒輪機(jī)構(gòu) 嚙合過(guò)程中對(duì)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈向擠壓力集中作用于齒寬的 上部。開始時(shí)齒輪由塑性變形來(lái)補(bǔ)償齒側(cè)間隙的不足，隨著 回轉(zhuǎn)支承滾道及回轉(zhuǎn)減速機(jī)軸承等部件的進(jìn)一步磨合，其徑 向間隙漸加大，而變形量確實(shí)有限的。通過(guò)受力分析可以看 到：驅(qū)動(dòng)齒對(duì)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈的擠壓法向力是地面對(duì)斗的發(fā) 作用力的幾倍甚至是十幾倍。因此，造成打齒的主要原因是 回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒的軸線與回轉(zhuǎn)支承的軸線相對(duì)傾斜，較大 的沖擊載荷集中作

4、用于回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈齒寬的上部。 3、問(wèn)題解決 基于以上原因的分析，可得到以下解決方案 方案一：為了使挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)傳動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)靈活， 需要回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與減速機(jī)殼體和回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外圈 的間隙為“正” ，但又為了挖掘機(jī)在挖掘作業(yè)時(shí)回轉(zhuǎn)減速機(jī) 驅(qū)動(dòng)小齒與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈不產(chǎn)生相對(duì)傾斜， 需要回轉(zhuǎn)減速 機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與減速機(jī)殼體和回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、 外圈的間隙為 “負(fù)”， 即，回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與減速機(jī)殼體和回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外圈 的間隙既要大又要小。將回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈每個(gè)齒進(jìn)行分段熱 處理方式， 熱處理區(qū)包括正常硬度區(qū)、過(guò)渡區(qū)、軟帶區(qū)?；?轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒對(duì)回轉(zhuǎn)支承的擠壓會(huì)使回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈 發(fā)生塑性變形而不至于

5、將內(nèi)齒圈擠斷。 方案二：原回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒為直齒輪，將驅(qū)動(dòng)小齒 改進(jìn)為鼓型齒：在軸向方向上直徑不相等呈現(xiàn)上小下大的狀 態(tài)，且從齒輪下邊到上邊有半徑為 R 的圓弧狀方式。帶錐度 圓弧狀齒輪形狀，在沖擊或重載荷下，回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒 與回轉(zhuǎn)支承相對(duì)傾斜時(shí)，齒輪嚙合過(guò)程中能夠平穩(wěn)的過(guò)渡， 不至于造成回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈局部受到較大的側(cè)向擠壓力而 折斷。 4、結(jié)論 對(duì)于分段熱處理的回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈，軟帶區(qū)在回轉(zhuǎn)減速 機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒中心線與回轉(zhuǎn)支承中心線相對(duì)傾斜時(shí)，回轉(zhuǎn)減速 機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒對(duì)回轉(zhuǎn)支承的擠壓會(huì)使回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈發(fā)生塑 性變形而不至于將內(nèi)齒圈擠斷。能夠有效的減少打齒的現(xiàn)象 發(fā)生。 對(duì)比直型驅(qū)動(dòng)小齒輪，這樣帶錐度圓弧狀齒輪形狀，在 沖擊或重載荷下，回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒與回轉(zhuǎn)支承相對(duì)傾斜 時(shí)，齒輪嚙合過(guò)程中能夠平穩(wěn)的傳動(dòng)。而