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铁路起重机自力行走传动装置研制

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  • 发布时间:2014-11-15
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该公司自主开发的l6 t固定臂式铁路起重机是为替代该公司20世纪 50年 代研制的l 5 t固定臂液力机械传动 铁路起 重机而设计,两产品最大区别在于前者采用为全液压传动方式,由于传动方式的不同,需要重新设计-种专用的自力行走传动装置。

1起重机主要技术参数转向架数量动轴 数量轴重车轮直径自力走行速 度自力走行最大坡度通过最小曲线半径2行走传动装置主要特点该起重机走行机构与其他机构公用WD415柴油机 ,驱动恒 功率变量油泵经多路阀将高压油液输送到低速大扭矩液压马达,再由马达驱动行走减速装置,最后动力传递到动轴齿轮,驱动起重机中间的两根动轴实现自力行走 。总体布局如图1。特点是 :采用低 速大扭矩液压马达,走行减速器为单级圆柱齿轮减速器,离合装置设置在末级开式圆柱齿轮副,整个传动机构结构紧凑,可以满足起重机总体技术参数的要求。

2.1发动机采 用杭发 斯 太尔wD4l 5系列柴油 发动机 ,最大 输出功率达160 kW,具有体积孝重量轻、功率大、最大输出扭矩大的特点,最大输出扭矩880 N-m,排放达欧洲II标准。该发动机与液压油泵刚性连接,不同于-般工程机械需要设有液力变矩器等柔性传动装置,简化了结构,但仍可满足使用要求。

1.WD415发动机;2.液压泵;3主动轴(1);4走行驱动装置;5主动轴 (2)图1 起重机传动装置布置图2.2 液压泵液压 系统 采 用恒 功率 变量 泵与定 量马达匹配方 式 。泵 选 用A8V系列变量双泵。其排量可在15.8~54.8 mL/r范围内无级可调。最大驱动功率为75 kW。最大输出流量为266 L/min。

2.3行走马达行走马达 采用GM系列摆缸曲轴 式径 向柱塞液 压马达,其 不同于传统的高速马达。该马达具 有体积孝重量轻、排量大、输出转速较低 (-般在1000 rpm以下),输出扭矩大等特点。其最大输出扭矩可达1900 N·iTI。马达外形如图2所示。

◇图2 GM系列行走液压马达2.4行走终传动装置2.4.1终传 动原理终传动装置采用特殊设计的吊挂式圆柱齿轮减速器,通过两级降速,总传动比为3.88。其中,-级传动为闭式传动,采用单级圆柱齿轮减速器,输出轴与动轴采用开式的齿轮传动,为二级降速。整个传动系统结 构紧凑 ,由于采用低速大扭矩液压马达,所以减速器得到简化,进而缩短了传动链,使整个传动系统的效率有所提高。

该传动结构不同于通用起重机械的标准齿轮减速器,而又与传统的铁路起重机终传动系统不同。其传动原理示意图如图3所示。

该传动机构与现有机构主要不同点是采用大扭矩马达、减速器为单 级圆柱齿轮 降速结构 、箱体采用焊接 结构、输 出齿轮 同时去两个动轴齿轮啮合驱动。

2.4.2减速器结构行走减速器主要由减速器箱体,-级小齿轮轴、-级大齿轮、花键轴、滑动小齿轮、滚动轴承 、键等构成 。其中-级传动齿轮为齿轮轴结构,-端设有与马达配合的花键孔,可直接连接驱动马达 的花键轴伸,动力直 接传 递到此轴。-级大 齿轮通过平键与花键轴连接。-级齿轮均为斜齿圆柱齿轮。输出花键轴为-长轴,轴伸处设有矩形花键,与二级小齿轮相连。二级小齿轮安装在减速器输出轴的花键轴端,该齿轮可在花键轴上滑动,二级两个齿轮为标准直齿轮。二级大齿轮通过过盈配合压装在起重机动轴上。行走减速器结构如图4所示,装机后见图5所示。

①作者简介:王占福(1978-),男,工程师,主要从事铁路起重机的研发工作。

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 33架专 r n0 k‰ 盯 确 舳 !i Q:Science and Technology Innovation Heraid1.车架;2.减速器箱体 ;3.液压马达;4.-级小齿轮;5.-级大齿轮6.花键轴;7.驱动车轮 (1);8.动轴齿轮 (1);9.二级小齿轮;lO.动轴齿轮 (2);11.驱动车轮 (2)图3 行走终传动装置原理图减速器箱体全部采用钢板与锻件的焊接结构,很大程度节省了铸造箱体需要重新开模的模具费用。以往铁路起重机的各种箱体全部为铸造结构,工艺投入成本较高,需要设计专用的模具,且铸造质量也存有-定差异,很难保证100%的合格率。本次设计的焊接式箱体具有合理的工艺性 ,结构简单 ,施 工难度小 ,比较 适合小批量生产。

1.二级小齿轮;2.花键轴;3.轴承 (1);4.键;5。减速器箱体;6.-级大齿轮;7.轴承 (2);8.轴承 (3);9.-级齿轮轴 ;10.轴承 (4)图4 行走马达结构图图5 行走减速器安装图2.5动力离合装置由于起重机采用全液压传动,所以机械离合装置-般设置在终传动部分,16 t起重机动力离合也采用末级离合的方式。但铁路起重机的动力离合装置不同于汽车行业普遍采用的的标准离合器与变速器匹配,而是根据起重机传动系统的特点专门设计适合自身的离合装置。本16 t起重机离合使用频率低,结合后就不再脱开,所以采用人力离合装置,简单实用。主要由拨叉、弹簧盒、连接轴、防转吊座、吊座及手轮等组成♂构如图6所示。

34 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald创 新 技 术1.拨又;2.弹簧盒 ;3.连接轴;4.防转吊座;5.吊座;6.手轮图6 动力离合装置离合装置的工作原理为:当起重机需要 自行走时,将手 轮顺时针旋转,手轮轴上的梯形螺纹带动连接轴做直线运动,进而驱动弹簧盒轴向运动,弹 簧盒-端与拨叉的摇臂铰接 ,摇臂绕固定铰点做摆动,带动滑动齿轮在花键轴上滑动-定的行程,从而完成结合动作。弹簧盒可以起到柔性连接及缓冲的作用。机构位置的锁定是依靠螺纹副的自锁功能实现。该离合机构具有结构简单,连接可靠,操 作方便,无需 电液等辅助 控制的特点。该 结构在我 公司出产 的l5 t固定臂铁路起 重机中成熟使用。

3行走计算3.1平直线路计算起重机在平直线路上应满足最大行走速度15 km/h的要求。该工况下起重机的基本运行阻力为1589 N,由此计算出马达 承受的驱动阻力矩为188.4 N·m,马达工作压力为2.64 MPa。此时主泵可以以最大输出流量工作,驱动起重机达到最高运行速度。起 重机最高运行速度以主泵最高流量213 L/min计算出,结果为在平直线路上自力行走最高可达到l7.47 km/h,满足设计目标值的要求。

3.2坡道运行计算按起重机在最恶劣路况下:在最小曲线为80 m的l 3%o坡道上运行启动时阻力达 到最 大值,按 起重机设计手册要求 ,在该 工况下计算行走最大阻力矩及马达最大工作压力。坡道启动时起重机最大阻力为启动惯性阻力、坡道阻力及曲线阻力之和,计算后为13508 N,反算到马达所承受的驱动阻力矩为1739 N·m,马达额定输出扭矩为l900 N·m,计算值低于额定值,计算结果表 明传动装置可满足最恶劣工况下爬坡性能指标的要求,而此时马达的工作压力达24.35 MPa。

4制造情况目前该公司自主研发的16 t铁路起重机已经完成大部原件的制造,正在进行最后的组装阶段,即将进行产品调试试验∝止目前,该机的行走终传动装置已经完成装机前的各项试验,减速器的空运转试验及装机后的离合机能试验,试验结果表明能够得到设计预期目标。

5结语该文所述的铁路起 重机 自力行走传动装置为-种新型的传动技术,在铁路起重机中首次采用。特别是终传动中行走马达采用低速大扭 矩液压马达可有效的缩短传动链 ,简化了系统和结构,提高了机械效率。同时在小吨位铁路起重机的液压行走机构上首次采用了以-驱二的动力传动方式,简化了结构,使原来的双马达双驱动装置简化为单马达单驱动装置,既满足了性能要求,又节约了制造成本,在小吨位的铁路起重机上有很好的推广前景。

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