5吨双滚筒绞磨机差速定扭矩比传动系统研究

摘要

绞磨机是电力、邮电等施工领域中的重要起重设备，为了安全起见，国家电网要求大型线路施工机具，特别是机动绞磨机不允许使用单滚筒绞磨机，施工单位必须使用双滚筒绞磨机才能参与投标。目前市场上的双滚筒绞磨机普遍存在分流箱齿轮齿面磨损严重、齿根折断和齿轮轴扭曲失效等问题。 本文分析了目前市场上双滚筒绞磨机传动系统存在的问题，指出双滚筒间钢丝绳与前、后两滚筒之间的摩擦力方向一致，使两滚筒产生一个绕着中间支撑轴旋转的附加扭矩；并且附加扭矩和轴承径向游隙使分流箱内的齿轮齿面接触应力大于设计值。为解决此问题，本文采用了一种双滚筒尾部非等距型面联接支撑结构，利用型面联接承担双滚筒系统间的附加扭矩，消除轴承径向游隙对齿轮传动的影响，降低齿轮齿面接触应力。 针对双滚筒系统间齿轮轮齿折断和齿轮轴扭曲失效等问题，本文分析了双滚筒系统间封闭力系的情形。一方面，分流箱内齿轮传动使得前、后两滚筒的圆周速度必须一致；另一方面，钢丝绳对前后两滚筒之间的摩擦力使得两滚筒之间的线速度一致；但由于前、后两滚筒的制造误差和工作时的磨损不均匀使得两滚筒的工作半径并不一致，所以前、后两滚筒的输出线速度和输出转速不可能同时相等，使整个传动系统存在过约束，导致双滚筒系统间正常传力关系破坏，进而形成封闭力系。封闭力系会引起绞磨机温度上升、发动机动力输出不足、齿轮输入轴扭曲失效、齿轮齿根折断失效等系列问题。 为解决传动系统封闭力系问题，本文采用一种新型直齿圆柱齿轮差速器作为前、后两滚筒的驱动系统。利用直齿齿轮差速器的可差速、可差扭这一特性，从根本上去除产生附加力矩的条件。通过虚拟样机软件 Adams 对此新型直齿齿轮差速器进行动力学和运动学分析，验证差速器作为双滚筒绞磨机传动系统的可行性。试制了新型5吨双滚筒绞磨机，并进行了提升能力试验，对差速器进行了动态参数测试试验。试验结果表明本文研发的双滚筒绞磨机传动系统满足使用要求。

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