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机械传动单钢轮压路机传动系统通用化结构改进

2020-05-21
宋晓瑞 亢涛
(徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司压路机研发部)
  单钢轮压路机的传动系统主要分为机械、液力、液压3种传动方式,其中机械传动具有结构成熟、传递效率较高、工作可靠、制造成本低等优点,目前仍然广泛应用于单钢轮压路机。我公司生产机械换挡和动力换挡2种机械传动单钢轮压路机,我们在对这2种压路机进行通用化设计时,对其传动系统进行了4项通用化结构改进。
  一、传动系统结构
  机械传动单钢轮压路机动力传递路线为发动机→离合器→变速器→传动轴→驱动桥→后轮,如图1所示。机械换挡压路机与动力挡换压路机相比,其变速器、机架及驱动桥有所不同。
  二、通用化结构改进
  (1)改进变速器通用安装板
  存在问题机械换挡压路机与动力挡换压路机相比,其变速器箱体结构不同,变速器支架安装位置也不同。为了安装这2种变速器,需制作2种压路机机架,这样不仅焊接压路机机架时,焊工容易出现焊接错误,而且仓库要储存2种机架,由此占用很大空间。
  改进方法我们对这2种压路机机架统一设计了1种通用安装板。该通用安装板设有机械换挡变速器和动力换挡变速器安装支座和安装孔,将通用安装板焊接在机架上。
  组装压路机时,根据压路机选用的变速器型号,选择相应的安装孔即可安装变速器。这样可使2种机型的机架统一为1种机架,便于组织生产。变速器通用安装板结构如图2所示。
  (2)改进通用驱动桥
  存在问题机械换挡与动力挡换变速器输出轴的转动方向不同,所对应驱动桥的转动方向也不同,这样组织生产驱动桥比较繁琐,生产效率较低;售后服务需储存2种驱动桥及其零部件,使备品数量增多;2种驱动桥的主减速器总成和桥壳容易混淆,如果装错,容易造成驱动桥早期损坏。
  改进方法我们与变速器和驱动桥生产厂家联合开发出新型变速器和驱动桥,新型机械换挡和动力挡换变速器输出轴统一为1种旋向,传动比分配更加合理,适合于安装低速、大扭矩发动机的大吨位压路机,压路机行驶速度更加平稳,提高了压路机作业效率和可靠性。统一为1种旋向的驱动桥如图3所示。
  改进后只采用1种驱动桥,采购方便,零部件的销售不再出现错误,极大方便客户需求。
  (3)改进驱动桥定位安装块
  存在问题单钢轮振动压路机作业时振动较大,驱动桥安装螺栓容易松动,特别是在急速上、下坡时,驱动桥安装螺栓更容易松动。安装螺栓松动后,驱动桥与机架容易发生相对位移,造成驱动桥安装螺栓受到剪切力,导致螺栓断裂。
  改进方法为解决驱动桥安装螺栓松动问题,必须使驱动桥与机架定位牢固,使机架与驱动桥不发生相对位移。
  为此,我们在设计机架和驱动桥时,在机架7上焊接定位安装块4,在定位安装块4上设置顶丝1。
  安装驱动桥时,用顶丝1顶住驱动桥6,使其得以定位后,再用驱动桥安装螺栓5固定住驱动桥6。
  改进后机架与驱动桥不仅安装牢固,而且安装、定位、调整简单方便。驱动桥定位方法如图4所示。
  (4)改进传动轴
  存在问题如果驾驶员缺乏经验,操纵机械传动单钢轮压路机进行前进、后退、换挡时会产生较大的冲击,该冲击容易造成传动轴损坏。
  我们分析市场反馈的信息后发现,缺乏经验驾驶员较多,造成传动轴损坏概率较高,主要是螺栓松动或断裂。
  螺栓松动或断裂后,会造成传动轴高速甩动,有时甚至将变速器箱体打碎,导致重大机械事故。
  我们对传动轴螺栓松动原因分析后发现,原变速器输出轴与传动轴的接合面均为法兰盘,通过静摩擦力传递扭矩,静摩擦力靠螺栓的预紧力来保证,如图5a所示。
  压路机作业时需要经常前进、后退行驶,传动轴经常正、反转,正、反转造成的冲击,导致预紧力衰减、螺栓松动。
  螺栓松动后静摩擦力消失,使螺栓承受较大的剪切力,该剪切力容易造成螺栓疲劳断裂。
  改进方法按照螺栓松动或断裂原因分析,我们通用化设计对原传动轴的连接方式进行了改进。
  将传动轴上的法兰盘取消,在变速器输出轴和驱动桥输入轴法兰盘上制作嵌口,将传动轴十字轴上的轴承座旋转180°,使轴承座上的凸块嵌入变速器输出轴、驱动桥输入轴法兰盘上的嵌口,利用嵌入式止口定位和螺栓紧固这2种方式,使传动轴与变速器、驱动桥连接更加紧固。
  改进后传动轴结构简单、安装方便、连接强度增加,市场反馈传动轴的故障率下降了95%以上。改进后的传动轴如图5b所示。
  三、改进效果
  我们在机械换挡与动力挡换2种机械转动单钢轮压路机进行通用化设计时,对传动系统进行了以上4个方面改进,提高了其传动系统和整体的可靠性,降低了传动系统的故障率,提升了公司品牌的影响力。
  由于实行了部分零部件通用化,减少了传动系统配件种类和库存、降低了成本,减轻了服务人员劳动强度。相关改进措施已申请国家发明专利和实用新型专利。
本文选自《工程机械与维修》杂志2017年第7期
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