平地机摩擦片蜗轮箱调试技术研究

谢友富，郑寿江

XIE You-fu, ZHENG Shou-jiang

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007）

1 课题背景

蜗轮箱是平地机关键部件之一，其作用是驱动工作装置回转，从而调整平地机铲刀在水平面上的角度。目前已有的蜗轮箱结构为直接采用蜗轮蜗杆副的传动形式（图1）。

图1 普通蜗轮箱结构示意图

平地机工作时地面对铲刀具有一定的冲击，产生的冲击力传递到蜗轮箱上，由于铲刀传递到蜗轮箱的冲击力没有经过缓减，蜗轮和蜗杆具有自锁特性会使蜗轮和蜗杆都受到较大的冲击，容易造成齿轮轴、蜗杆损坏。

2 摩擦片蜗轮箱结构原理介绍

我公司设计一种摩擦片式的新型蜗轮箱（图2），该蜗轮箱在蜗轮-齿轮轴间新增一组类似离合器结构的摩擦片-对偶钢片副，摩擦片-对偶钢片副间的摩擦力由蝶形弹簧压力来决定，通过调整垫的数量可以使蝶形弹簧产生需要的压力。

图2 摩擦片蜗轮箱

作用于铲刀的冲击力传递到回转圈后通过齿轮轴传递到摩擦片组，当外部冲击力过大时摩擦片-对偶钢片副间产生相互打滑，从而缓解冲击，避免过早损坏，实现过载保护。

3 摩擦片蜗轮箱调试工艺

该蜗轮箱属于全新产品，现有的调试手段、调试设备无法满足摩擦片蜗轮箱苛刻的打滑要求，需要制作1台摩擦片蜗轮箱打滑实验台；通过具体的实验找到调整规律，形成一定的调试工艺，满足设计要求的参数。

1）碟形弹簧的标准压缩量的确定 将蜗轮箱装到试验台上，调整好齿轮、齿圈的间隙，将试验台调到设定的压力下，调整碟形弹簧的压缩量，使摩擦片在该压力下处于临界状态，即摩擦片刚好打滑。

2）蜗轮箱装机，进行拉力试验，测试拉力将蜗轮箱装到整机上（图3），铲刀伸出最长时在最远端进行拉力试验，测试并记录摩擦片打滑时测试点的拉力。

图3 整机测试点要求

3）对比试验结果 设计设定摩擦片打滑时在测试点所承受的拉力为70±2kN，若2项测试结果与70±2kN接近，则1项设定的碟形弹簧压缩量合格。反之则需要重复1、2项的工作，直到弹簧压缩量合格为止。

试验过程中出现的试验台、蜗轮箱异常、故障及其处理方案均应记录，并体现在试验报告中。

4 摩擦片蜗轮箱打滑试验台设计、制作

试验台各位部件位置为平地机蜗轮箱在回转圈的位置、油缸模拟铲刀伸出后最大位置布置（图4），即充分模拟工况，减少误差。

实验台分为试验台台架、液压泵站、电器控制柜三大系统。试验台台架（图5）主要起放置蜗轮箱、电器柜、泵站，台架关键参数为回转支撑与蜗轮箱中心距为497.2mm，油缸活塞杆中心与回转支撑中心距为1350mm，油缸行程250mm，台架具有足够强度（如P向，底部焊接槽钢）防止变形。

液压泵站（图6）型号为台湾WINNER制造，带补偿型调速阀，可无级调速，通过电器控制三位四通电磁阀实现回转圈正反转。

图4 实验总体布局图

图5 台架总成

图6 液压泵站原理图

5 摩擦片蜗轮箱调试过程

1）空载跑合实验 蜗轮箱空载跑合试验台，按《平地机蜗轮箱装配工艺规范》进行装配，将装配好的蜗轮箱注入重负荷车轮齿轮油进行空载运转试验，此时蜗杆转速200r/min；2个方向各运转10min。

实验过程应平稳无撞击和异响，无渗漏，壳体温升不超过40℃，方可上摩擦片蜗轮箱打滑试验台实验。

2）摩擦片-对偶钢片副打滑实验 通过实验得到数据见表1。

表1 试验台打滑实验数据表

通过分析得出结论：当增加或减少调试垫厚度0.1mm，压力下降或上升0.3MPa；后续在整机上测试上述不同厚度调整垫对应的实验打滑压力。

3）整机打滑实验 图7为整机打磨实验现场，将满足打滑实验要求的蜗轮箱装在平地机工作装置上；当铲刀伸出最长时在最远端施加70±2kN的力，使摩擦片打滑。

试验结果：铲刀伸出左边和右边最长时最远端所承受的力、蝶形弹簧调整垫厚度见表2。

6 结 语

图7 整机打磨实验现场

表2 整机打滑实验数据记录表

通过摩擦片蜗轮箱打滑实验台设计、制作，满足设计要求的70±2kN力下摩擦片打滑的要求，此时试验台所测压力为2.3±0.3MPa；采用实验台形式进行调试，极大的提高了产品质量，缩短了生产周期，降低生产成本；摩擦片蜗轮箱打滑试验台及调试工艺达到国内同行业先进水平。

[1]成大先.机械设计手册（第三版）[M].北京：化学工业出版社，1999.

[2]李文耀.工程机械底盘构造与维修[M].北京：电子工业出版社，2008.