[发明专利]一种基于短齿齿形的回转式平地机工作装置

说明书

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种基于短齿齿形的回转式平地机工作装置。

背景技术

平地机是一种利用铲（刮）刀平整地面的土方机械，铲刀（体）以及为保证铲刀（体）完成多样性作业任务的其他装置的总成通常称为平地机工作装置，以铲刀（体）为工作主体的工作装置具有六个自由度运动。平地机工作装置由摆架、牵引架、回转（机构）装置和铲刀（体）总成等组成。摆架安装在前车架的摆轨上，可以绕摆轨转动，并用液压油缸与牵引架连接，实现铲刀（体）的上下运动和摆动（牵引架前端为球铰）。牵引架前端设计为球铰（允许转动），同时通过牵引架把牵引力从前机架传递至铲刀，牵引架后端通过导板把回转齿圈托举在牵引架的下部（当采用回转支承作为回转装置时，用螺栓固定），并允许回转齿圈（或回转支承）作回转运动。回转（机构）装置由液压马达、蜗轮蜗杆减速箱、回转齿圈（或回转支承）等组成。其中，液压马达与蜗杆轴连接，再与蜗轮蜗杆减速箱组成一体，安装在牵引架上，蜗轮蜗杆减速实现减速增扭（采用蜗轮蜗杆减速的目的是既实现大的减速比，又使减速箱高度不至太高），蜗轮装有同轴的小齿轮，小齿轮与回转齿圈啮合（再次减速增扭），带动回转齿圈（或回转支承）运动，回转齿圈（或回转支承）再带动铲刀（体）作回转运动（理论上可以实现360⁰回转）。铲刀（体）总成由支架、角位器和铲刀等组成。支架焊接在回转齿圈上（或用螺栓固定联接在回转支承上），角位器固定在支架的角位器安装轴上，利用液压油缸来调整铲刀角度；铲刀还与水平液压油缸连接，可以沿滑块和滑轨衬套滑动，通过油缸的伸缩来实现铲刀的左右移动。（为方便下面的表述，把铲刀（体）或铲刀（体）总成均称为铲刀）。

当铲刀推（刮）的土壤较多并同时实行铲刀的回转时，回转齿圈上的扭（转）矩就要求较大。从回转（机构）装置实现的回转齿圈上的扭矩分析：液压马达轴上的输出扭矩，经蜗轮蜗杆减速（可以称为第一级减速），再由（小齿轮与蜗轮同轴）小齿轮与回转齿圈啮合（减速）（可以称为第二级减速）得到回转齿圈上的扭（转）矩。当蜗轮蜗杆减速比（第一级减速）一定时，尽可能的增加小齿轮与回转齿圈（第二级减速）的减速比对回转齿圈上的输出扭矩就至关重要。

增加小齿轮与回转齿圈（第二级减速）的减速比的方法一是增加回转齿圈的尺寸（直径），二是减少小齿轮的齿数。回转齿圈的尺寸（直径）增大受到结构上的限制，并且回转齿圈的齿轮强度要满足弯曲、接触疲劳强度要求和耐磨损的要求等；减少小齿轮的齿数，采用渐开线标准齿形，会受到根切（齿数小于17）的限制，即使采用齿轮变位（径向变位齿轮与标准齿轮相比，其模数、齿数、分度圆和基圆均无变化；但是正变位时分度圆齿厚增大，齿根圆和齿顶圆也相应增大；负变位则与正变位相反）等措施，并允许齿轮产生一定量的根切，在保证小齿轮与回转齿圈啮合连续、平稳运动的条件下，小齿轮的齿数也难以减少到一个较小的值。另外，回转齿圈和小齿轮的齿形就是采用一种非标的齿形，小齿轮的齿数可以减少到一个较小的值（常见的小齿轮齿数为6齿）。

目前，整体式回转齿圈大多采用钢板切割，齿形采用的是非标的齿形,由仿形切割（或插齿）等加工而成。当回转齿圈的齿轮不能通过热处理使其达到一定的强度时，回转齿圈的齿轮在载荷较大时，就易于变形、磨损，齿轮根部易于产生裂纹等疲劳破坏现象。回转齿圈采用整体锻造（由于结构尺寸大，对锻造设备和技术要求高）,回转齿圈的齿轮部分进行一定的热处理后，会显著改进其强度和耐磨损的性能。但回转齿圈和小齿轮的齿形仍是采用仿形切割（或插齿）减少小齿轮的齿数来实现较大的传动比时，其加工的齿形质量通常是不易保证的（并且加工成本也不低），由于是一种非标的齿形，小齿轮与回转齿圈啮合连续、平稳运动的要求也难以保证（实际上，由于回转齿圈的回转速度相对较慢，即使有一定的不连续，也不易显现）。

采用回转支承式的回转齿圈，齿轮可以采用渐开线标准齿形，但小齿轮的齿数难以减少到一个较小的值，增加的扭矩就会前移至蜗轮蜗杆上，易于出现蜗轮蜗杆的疲劳损坏。

为了解决上述以回转（机构）装置为核心的回转式平地机工作装置存在的问题，提出一种基于短齿齿形的回转（机构）装置，使回转式平地机工作装置的质量和性能得到极大的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于短齿齿形的回转式平地机工作装置。