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  混凝土搅拌运输车减速机的设计研究


  商品混凝土的出现具有“里程碑”的意义。商品混凝土俗称“商砼”,是将混凝土在搅拌站进行搅拌,经检验合格后通过混凝土搅拌运输车(下文简称“搅拌车”)在规定的时间内运送到施工现成的混凝土拌合物。取代了过去在施工现成搅拌的方式,由第三方物流公司将混凝土运输与泵送业务全部承包,这种商品化的生产方式大幅度提高了生产效率、有利于加快施工进度从而缩短施工工期。


  在经济增长和国家政策的支撑下,我国的商品混凝土用量呈现直线式上涨,在2010 年时候达到最高点。欧美国家的商品混凝土发展日趋成熟,需求量有所下降,我国的混凝土需求量却直线上升,这与我国的政策是分不开的,也十分符合我国的国情,我国正处于大规模的建设热潮中。最近几年来,整个工程机械市场增长速度放缓,不会继续有国家宏观政策刺激市场,工程机械步入稳步发展的阶段。

混凝土搅拌运输车减速机的设计研究
  中国房地产市场方兴未艾,消费需求继续扩大,商品混凝土将会得到更加广泛的推广应用,搅拌车相关技术也将更加成熟。


  搅拌车是“一站三车(混凝土搅拌站、混凝土搅拌运输车、泵车、散装水泥输送车)”中的关键设备,从搅拌站到施工工地之间长距离的运输,又要保证混凝土的质量,防止发生离析、初凝的现象,搅拌车起着至关重要的作用。


  我国搅拌车均采用二类汽车底盘上装搅拌系统的方法,虽然已经走过十几年的发展历程,在引进、消化、国产化的道路上仍然需要进一步的改进提高。我国很多中小企业,不重视产品的研发与改进一味地追求眼前利益,部分企业存在生产产品过剩、产品单一的问题。


  目前国内的搅拌车大部分的泵、马达、减速机等重要部件还依靠进口,国内生产的泵、马达、减速机等与国外还存在一定的差距,很难与国外先进产品相抗衡。在引进国外产品的过程中,功率匹配也存在问题,造成一定的功率浪费或过载的现象,由于搅拌车的工作条件一般都比较恶劣,更加重了对搅拌车的损坏。
混凝土搅拌运输车减速机的设计研究

  本文涉及到搅拌车的减速机的设计,具体是二级封闭式行星轮系减速机设计,减速机在搅拌车中的起着支撑搅拌筒和驱动搅拌筒旋转的双重任务,倘若减速机出现问题,会直接导致搅拌筒内的混凝土无法卸出,这时需要人工从搅拌筒的一侧的备用出口卸料,不仅造成混凝土的浪费,如果混凝土出现凝固还可能造成无法卸料的事故。


  在现有的搅拌车用减速机的设计中,大多采用 NGW 行星排的结构,这种结构已经很成熟,也有自身的好处并得到了广泛的应用。封闭式行星轮系减速机大多用于小方量搅拌车上。小方量搅拌车有其特殊的用途,市场前景良好,对减速机的设计及其性能的研究具有理论和现实意义。


  搅拌车用减速机都是采用行星齿轮传动,常见的有双行星排齿轮传动,意大利的邦飞利公司曾设计用封闭式行星齿轮传动,封闭式行星齿轮传动比一般行星齿轮传动体积更小、由于功率的分流使得其承载能力很强。轮边减速机就是封闭式行星齿轮传动的一个典型应用。但它也有自身的缺点,即设计难度大、结构复杂等,在设计的过程中涉及到的变量比较多,数学模型复杂、目前对其优化设计的研究很少,尤其是对其多目标优化方面研究更少。


  针对封闭功率的问题,国内外进行了大量的研究,主要围绕啮合功率的计算、功率流向、避免功率流存在的条件、封闭式行星轮系的传动效率计算等。原西安公路学院张少名在封闭混合动力的功率流分析一文中指出,封闭行星传动装置中必然存在功率流,若存在高值封闭功率将严重增加轮系的啮合功率、严重影响传功的效率,最后分析了功率流的流动方向和如何避免封闭功率流的存在。
混凝土搅拌运输车减速机的设计研究

  崔丽、秦大同等分析了轮系在增速和减速两种情况下的功率并推导出了这两种情况下的效率精确计算公式,并对这两种情况下的效率进行对比,分析了影响传递效率的因素。


  国外学者对封闭式功率的研究与应用要比国内的成熟,尤其对于齿轮的传递效率。基于传动速度、扭矩和传动比的方程给出了轮系中啮合功率的计算方法和计算工程。L.P.Laus等提出了一种新的传动效率计算方法,证明了在轮系中纯扭矩会引起功率的损失,是一种基于图论和旋量理论的计算方法。Ettore Pennestri 等对行星齿轮传递效率计算方法进行评议,并应用于工程实践,分析了双轴混合动力汽车行星齿轮系统部分的传动效率。


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