三种同吨位装载机驱动桥技术性能比较
轮胎式装载机驱动桥主要由主传动器、差速器、半轴、轮边减速器、盘式制动器、桥壳等零部件组成。其主要有3个功用:一是起承重作用,二是起传动、减速、增扭作用,三是使两边车轮具有差速功能。不同厂牌、不同型号装载机所配的驱动桥结构不尽不同,参数和性能也所有差异,为了使技术人员清晰地了解这些不同,本文选择国内厦工XG951、柳工ZL50C、临工LG952等3种厂牌同吨位装载机采用的驱动桥进行比较。
1.总体外形
厦工XG951、临工LG952驱动桥外形如图1所示,柳工型ZL50C驱动桥外形如图2所示。三者均由主传动器1、桥壳总成2、半轴3、制动钳4、制动盘5、轮边减速器6组成。如图1、图2所示。
2.主传动器
3种同吨位装载机驱动桥主传动结构基本一致。其前桥的主动螺旋伞齿轮为左旋,后桥的主动螺旋伞齿轮为右旋。主动小螺旋伞齿轮采用跨置式支承,轴的大端支承在2个圆锥滚子轴承上,轴的小端支承在1个滚柱轴承上。从动大螺旋伞齿轮通过螺栓固定在差速器壳体的凸缘上,差速器凸缘背部有加强筋。
差速器为圆锥齿轮差速器。整体式十字轴上套装着4个行星直齿圆锥齿轮。它们与左、右半轴齿轮相啮合,并一起装入左、右差速器壳体中。左右差速器壳体用螺栓固定在一起。这3种装载机主传动差异主要在于齿轮齿数、轴径、螺旋角大小、轴承规格和差速器壳体尺寸不同,如表1所示。
螺旋角一般范围在15~35°。柳工ZL50C型、临工LG952型螺旋角大,可承受的轴向冲击和振动力较大。加大的主动螺旋齿轮和十字轴轴径,可提高其抗弯、抗扭和抗剪切性能。
3.半轴
半轴在装载机运转中承受扭转力矩,其两端都是制有花键的实心轴。其采用的全浮动半轴,用于连接半轴锥齿轮和轮边减速器的太阳轮。这3种装载机所用半轴结构基本一致,差异在于材质、轴径、热处理工艺、热处理深度和硬度层要求不同,如表2所示。
改进后的柳工ZL50C型装载机半轴材料采用35CrMo,调质处理后中频淬火,硬度层达到6~8mm;临工LG952型装载机半轴材料沿用30CrMnTi,中频淬火,硬度层达到9~12mm。两者均有效提高了硬度层深度,保证了半轴整体强度和芯部韧性,均能避免半轴早期扭转疲劳断裂和扭转变形失效。
4.轮边减速器
这3种装载机驱动桥轮边轮边减速器结构基本一致,均采用行星齿轮传动。主动件太阳轮与半轴用花键连接,从动件行星架与车轮轮毂用螺栓连接,通过2个圆锥滚子轴承支承在桥壳上。3个行星轮则通过滚针轴承、行星轴支承在行星架上。内齿圈固定不动,与桥壳用花键连接。半轴另一端用花键与差速器的半轴齿轮连接。
这3种装载机轮边减速器均选用32221E和32024E圆锥滚子轴承,差异在于齿轮模数、齿数和传动比不同,如表3所示。
在保证驱动桥总传动比与输入载荷基本不变的前提下,设计人员将柳工ZL50C型装载机主传动器主传动速比减小,将轮边传动速比提高。采取这种设计方案,不仅降低了主传动器的载荷,增大了主传动螺旋伞齿轮及差速器的尺寸,而且改善主传动器的承载情况,提高了整个驱动桥的可靠性。
5.轮边支承轴和桥壳
3种机型轮边支承轴和桥壳结构、材质和焊接工艺基本一致。其驱动桥壳体是一根空心梁,桥壳的两边与支承轴、制动钳支架焊接成整体。三者单桥最大承受载荷以及铲取工况后桥离地时前桥最大负荷有所差异,如表4所示。
三者差异在于:厦工XG951型与临工LG952型装载机的轮边支承轴与制动钳支架分开布置;而柳工ZL50C型装载机取消了制动钳支架,将制动钳直接紧固在轮边支承轴上。柳工方案的优点是桥壳体少了2处焊缝,减少了热变形。柳工方案不足之处有2点:一是对轮边支承轴的加工精度要求较高;二是制动钳安装距较大,需布置在车轮毂内部,维修时要拆下车轮,不够方便。
6.盘式制动器与制动力
盘式制动器由活塞、制动片、密封圈、内外钳、防尘罩等组成。厦工XG951型与临工LG952型装载机盘式制动器采用双缸对置固定夹钳式,夹钳固定在桥壳体的制动钳支架上,制动盘固定在轮毂上,随车轮一起转动,如图3所示。柳工Z L50C型装载机盘式制动器采用双缸对置固定夹钳式,夹钳固定在桥壳体的支承轴上,制动盘固定在轮毂上,随车轮一起转动,如图4所示。
每个车轮的制动力矩M0与制动气压P1、加力泵增压比u、制动钳活塞数量n、制动钳活塞直径d1、制动盘制动半径R1、摩擦系数f、车轮自由半径R等参数有关。3种机型相关的参数以及制动力对比如表5所示。
通过计算可以看出,3种机型制动距离均能满足GB/T21152-2007标准要求。其中厦工XG951与临工LG952型装载机因制动半径R、活塞直径较大,制动力储备相对较高。厦工XG951型装载机临工LG952型装载机制动钳布置在车轮毂外部,制动力大,维修方便。
总之,临工LG952型装载机改进主动螺旋齿轮螺旋角、十字轴轴径和半轴热处理工艺后,其抗弯扭、抗剪切、抗变形、桥荷等力学性能与柳工ZL50装载机的驱动桥相当。其部分零件和厦工XG951驱动桥通用。
责任编辑:Quasimodo
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