电动轮汽车悬挂油缸翻转机的研制

2013-05-05罗序文钟国庆朱家俊

采矿技术 2013年2期

罗序文，钟国庆，朱家俊

（1.江西铜业公司德兴铜矿，江西德兴市 334224；2.江西理工大学，江西赣州市 341000）

0 前言

在我国的大型露天采矿企业，已广泛采用运输能力大、机动性能好的大型电动轮汽车作为运输设备，其数量现已超过800台［1］，仅就江西铜业公司德兴铜矿而言，现有各种型号电动轮汽车60多台。在德兴铜矿，随着电动轮汽车使用年限的增加，其前（后）悬挂油缸的维修量不断增加。悬挂油缸在维修中，需要多次翻转、调整其维修位置，由于油缸重量及体积较大，通常采用桥式起重机对维修件进行翻转、调整，给整个维修工作带来诸多不便，而且维修效率低、劳动强度大，同时容易造成安全隐患。因此，针对730E、830E电动轮汽车悬挂油缸的结构特点及维修工艺过程对悬挂油缸的翻转位置要求，研制悬挂油缸翻转机，对于提高维修效率和保障维修质量具有实际意义。

1 油缸翻转机设计依据及要求

（1）前悬挂油缸、后悬挂油缸外形如图1所示，其结构尺寸参数由现场测绘得出。

（2）能满足830E（730E）电动轮汽车前（后）悬挂油缸总成在本油缸翻转机上实施拆卸和组装的要求。

（3）可保证在对装夹了前（后）悬挂油缸缸体实施维修时，翻转机上被夹持的悬挂油缸缸体，能按顺时针（或逆时针）方向，匀速平稳地旋转，并在预定的位置准确地停位。

图1 电动轮汽车前（后）悬挂油缸

（4）主轴旋转速度大约为1r／min。

（5）翻转过程中，悬挂油缸最小离地间隙大于100mm。

2 油缸翻转机的设计［2－3］

2.1 油缸翻转机传动系统的配置设计

电动机→带制动轮弹性套柱销联轴器→电磁制动器→蜗轮蜗杆减速机→凸缘联轴器→单级卧式摆线针轮减速器→十字滑块联轴器→滑动轴承→主轴→夹具总成→830E（730E）前（后）悬挂油缸。悬挂油缸翻转机结构示意见图2［4－5］。

2.2 主要零部件的选型设计与计算

2.2.1 运动学分析计算

预选：电动机Y100L－6，额定功率1.5kW，同步转速1000r／min。

图2 悬挂油缸翻转机结构示意

预定：悬挂油缸转速≈1r／min，则转动系统的总速比≈1000。

选择二级变速方案：第一级选择蜗轮蜗杆减速机，速比31.5；第二级选择单级摆线针轮减速机，速比35（29）；总速比1102.5（913.5），则悬挂油缸转速≈0.91（1.1）r／min。

2.2.2 主轴动力学分析计算

本悬挂油缸翻转机的研制，取830E前悬挂油缸总成的重量（比830E后悬挂油缸及730E前（后）悬挂油缸总成重）为主轴载荷，作为主轴强度计算的依据。

首先，对载荷三维实体采用CAD／CAM／CAE一体化的三维软件Pro／ENGINEER，绘制三维实体图，并确定该三维实体上的物理重心点［6－8］。其次，因对本悬挂油缸翻转机的载荷三维实体而言，均存在一垂直且左右对称的中心截面，故把该中心截面设置为与主轴轴线重合，并把处于该中心截面上的重心设置为与主轴轴心重合（平面投影），理论上可实现主轴因载荷偏心产生的扭转力矩为零，而主轴所承受的扭转力矩仅为回转副产生的摩擦力矩。

（1）主轴受力分析及计算［9］。如图3（a）所示，主传动系统的简化力学模型为左外伸端为自由端的连续梁；Q为载荷，是悬挂油缸的重量产生的；Mn为扭矩，仅考虑支撑主轴的回转副产生的摩擦力矩。主轴的力学模型可进一步简化为图3（b）所示的左外伸端为自由端的一次静不定梁，图中自由端D点的弯矩M是由载荷Q平移至主轴左外伸端产生的。为了求出A、B和C点处的支撑反力，把图3（b）中C点的支座作为多余支座，接触多余支座并代以多余反力RC，如图3（c）所示，原来的静不定梁转化为两端外伸的外伸梁。

根据变形谐调条件，C点的绕度fc＝（fc）RC＋（fc）Q＋（fc）M＝0，即：