混凝土搅拌运输车传动装置的结构设计

钱利霞，江玲玲

QIAN LI-xia，JIANG Ling-ling

（重庆三峡学院，万州 404000）

0 引言

随着我国科学技术的发展和经济建设的高速增长，基础建设规模不断扩大，混凝土的需求量越来越大。为了把混凝土从混凝土搅拌站运送到施工现场，混凝土搅拌运输车应运而生，且需求量逐年增加，并且逐渐向大型化重载型发展。而目前在国内，小型轻载搅拌运输车搅拌筒的传动装置主要采用定轴轮系和链传动开式减速装置，结构庞大，输出扭矩有限，无法满足快速、高效的大型建筑工地的需求。中大型重载搅拌运输车搅拌筒（容量不小于7m3）的传动装置主要依赖成套进口减速机设备，成本高、维修不方便，制约了搅拌运输车的发展。为填补国内无中大型重载搅拌运输车搅拌筒传动装置的空白，现设计了一台高性能的混凝土搅拌车传动装置的结构。

1 原理与主要性能参数

混凝土搅拌运输车采用主车发动机取力方式，液压系统经取力器取出发动机动力，经泵转化为液压能（流量和压力），再经马达输出为机械能（转速和扭矩），通过YF-F9行星减速机减速后为搅拌筒转动提供动力。

主要性能参数为：

液压泵的排量：71cm3/r

液压马达排量：80cm3/r

系统额定压力：40MPa

系统最高压力：45MPa

减速机最大输出扭矩：54KNm

减速机输出转速范围：0～18r/min

减速机速比：135.3

液压马达最大输出转速：2500r/min；

最大搅拌筒搅拌容量：9m3

减速机重量：340Kg（不含油）

加油量：11.5dm3

2 关键部件结构设计

2.1 液压系统原理设计

如图1所示，液压系统采用闭式回路，由双向变量柱塞泵和定量柱塞马达、冷却系统等组成，采用双泵供油，其中双向变量泵进行容积式无级调速，与之并联成一体的辅助泵一方面向主回路低压区补油，另一方面油路进入泵和液压马达壳体，经冷却器回到油箱，对工作中的泵和马达进行冷却保护。为完成工作所需的性能，在主回路中设置手动换向阀，并在换向阀操作手柄的面板上相应注明加料搅拌—搅动—停止—卸料四个具体位置，使其调速操作简单方便，动作灵敏、工作平稳性好。

图1 液压系统原理图

2.2 减速机结构设计

如图2所示，YF-F9行星减速机是混凝土搅拌运输车传动装置的专用设备，采用两级行星传动减速，其中高速级为NW型，由一对内啮合和一对外啮合齿轮组成，把行星轮设计成双联齿轮，使其为双排内外啮合而没有公用齿轮，实现减速比19.5，NW型传动大，效率高，结构复杂，加工难度大，但径向尺寸显著减小。低速级为NGW型，由内外啮合和公用行星轮组成，实现减速比6.94，它的结构简单，工艺性好，然而传动比小。YF-F9减速机一方面既满足高性能要求，另一方面具有输出扭矩大、承载能力高、结构紧凑、重量轻、可靠性高、噪音低、操作安全、易于安装维护等特点。

图2 YF-F9行星减速机安装示意图

2.2.1 减速机底座①

安装底座必须稳固可靠，所使用材料的抗拉强度不得小于400N/mm2，采用六套M20的高强度螺栓螺母组件，强度等级10.9，螺栓拧紧扭矩为580Nm。

将搅拌筒和减速机安装在车架上时，必须确保搅拌筒和输出法兰的轴线沿轴线方向和垂直于轴线方向上的偏摆角度不得超过0.5°。

减速机安装好后要求焊A、B两个70×20×10mm的挡块。

2.2.2 输出法兰安装角度②

随搅拌车搅拌筒容量的不同，须相应调整输出法兰和减速机底座间夹角。其中8m3滚筒的最大允许角度为15°，9m3滚筒的最大允许角度为12°

2.2.3 减速机输出法兰的联接③

搅拌筒的安装法兰面在螺栓孔周围的区域与减速机输出法兰面必须充分结合。搅拌筒与输出法兰安装联接面的加工精度及联接如图3所示。要求减速机输出法兰端面对其旋转轴线的跳动量不允许超过1mm。在装配或维修时，可以采用三个自锁螺栓M16将输出法兰与搅拌筒的安装法兰面顶开。

图3 搅拌筒与输出法兰安装联接面

2.2.4 制动支架④和吊耳⑤

制动支架主要是在减速机运输和储存过程中保持输出法兰与箱体成一定的角度，以保护输出法兰密封圈不受破坏。在减速机安装到搅拌筒及底座前严禁拆下制动支架；一旦减速机被拆下，必须重新装上制动支架。吊耳仅在单独运输起吊减速机时使用。

2.2.5 加油和油位检查口⑥

减速机每次加油必须加至溢出加油口为止，第一次加油约需要11.5dm3。液压油型号：重载齿轮油（供参考），可根据用户所在地的天气情况对型号进行调整选用。

2.2.6 放油塞⑦和马达连接口⑧

减速机换油时，旧油从放油塞处放出，放油塞的联接螺纹为M22×1.5，安装放油塞的拧紧力矩60Nm。

马达连接口⑧为安装凸缘直径φ127mm，轴端为花键，其尺寸为16/32径节，21齿，螺钉4-M12。

2.2.7 维修保养

1）用户可以根据车辆不同的自身保养进行调整换油，但必须做到：首次工作500小时后进行换油，工作2000小时后进行第二次换油，以后每工作2000小时或每年一次换油，用户每次用油必须一致。

2）油更换后在发动机停机时，检查减速机的油位以确保油位达到要求。

3）每次换油后检查所有联接螺栓，确保联接紧固无松脱。

4）每月检查油位一次。

5）定期用扭力扳手检查所有联接螺栓，确保联接紧固无松脱。

6）若需拆下减速机，所有的接头处必须安上堵头或保护盖以防止灰尘进入减速机。

3 创新点

1）行星传动装置代替普通定轴传动轮系，具有体积小、重量轻、传动比大、传动效率高、传动功率大等特点，并且运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。

2）行星架通过鼓形齿式联轴器与输出法兰连接而实现浮动，达到均载的目的，使各行星齿轮均匀承受载荷，由于行星架受力较大（2倍圆周力）而有利于浮动，行星架浮动不需支承，简化结构，尤其有利于多级行星传动。

3）行星轮轴承采用无内外圈式非标双排滚针轴承，既节约了有效的空间又提高了轴承的使用寿命。

4）采用空心输出法兰轴、调心滚子轴承实现输出法兰可以在±6°范围内摆动，以缓冲车辆在行驶中对减速机的冲击力。调心滚子轴承作为主要承载轴承，能够承受来自搅拌筒的巨大载荷。

5）采用碗型骨架密封输出法兰，一方面有效防止润滑油泄漏，另一方面阻止外界粉尘、杂物进入减速机内部。

4 结论

该传动装置的研制成功对国内外的混凝土搅拌运输车行业产生重要的影响。该产品结构紧凑，运转可靠，输出扭矩大，噪音低、维修率低。产品投放市场后，经国内多家知名企业试用，其各项技术性能指标优越，部分指标已达国际先进水平，得到了众多用户的好评，与国外知名品牌相比，具有明显的性价比优势，是取代同类、同级别进口产品的最佳选择。

[1]陈宜通.混凝土机械[M].北京：中国建材工业出版社,2002.

[2]渐开线齿轮行星传动的设计与制造[M].北京：机械工业出版社,2002.

[3]雷天觉.新编液压手册.北京：理工大学出版社.

[4]成大先.机械设计手册.化学工业出版社,2004.