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挖掘机回转齿圈中内齿圈与外齿圈的优缺点[权威资料]

挖掘机回转齿圈中内齿圈与外齿圈的优缺点

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摘要:目前，国内机械式单斗挖掘机回转多是圆柱齿轮，其中末级大齿圈是低

速重载直齿，齿数多、模数大。大齿圈的材质一般为硅锰钢、锰钢，热处理齿面硬

度为HBC200,属于软齿面。实践证明，这样的大齿圈容易产生塑性变形，寿命短，

使用寿命在8000~12000小时之间，只有美国、日本同规格产品寿命的1/3。显

然，如何提高大齿圈的寿命乃是当前急待解决的一项重要课题。

关键词:挖掘机回转机构大小齿圈

S222A

前言:

回转机构是挖掘机重要的组成部分，其回转工作比重占到整个挖掘机工作循环

的65%~75%，因此，回转机构的动态性能对挖掘机整机性能影响甚大，是挖掘机整

机设计水平的重要标志，也是回转机构设计的关键技术之一。然而，挖掘机工作环

境十分恶劣，受载复杂，回转机构的动态特性异常复杂，回转机构的振动机理亦未

完全明了，尤其是回转机构与挖掘机工作装置、回转机构内部相互祸合关系和振动

规律没有探明，严重的降低了挖掘机正常运行的可靠性，阻碍了挖掘机深层次发

展。大齿圈与小齿轮啮台过程中，由于承受重载、冲击及交变循环应力，使用初期

出现啃刮现象，啃刮部位多在大齿圈齿根和小齿轮齿顶，随着在齿表面及次表面出

现明显的金属流动，在齿顶和齿端面出现棱边，齿面压陷，产生永久变形。一般当

齿厚减去1/3时即告失效。

一、回转系统的工作原理

挖掘机回转系统由回转液压系统和回转结构装置组成，中型挖掘机回转液压系

统一般是阀控回转马达系统。回转动作时，挖掘机的司机室、工作装置和油箱等随

回转平台一起转动。图1为回转系统的工作原理示意图。

回转启动时，回转换向阀开启，液压系统输出高压油驱动回转马达转动，回转

马达通过马达内部的行星齿轮减速机构将马达的转速和扭矩传递给回转支撑的外

圈，克服摩擦力矩、风阻等其他阻力使回转平台加速，驱使回转平台转动到理想工

作位置;回转制动时，关闭回转换向阀，液压系统输出制动力矩使回转马达减速，

继而控制回转平台减速、制动。

挖掘机回转装置包括两个部分:起支承作用的回转支承装置和驱动转台转动的

回转传动装置。回转支承装置又称转盘轴承或特大型轴承，是连接两相对回转部件

的重要传动元件，一方面它可以使两部件实现相对回转运动，另一方面又可以承受

来白两部件的径向、轴向载荷以及倾覆力矩.挖掘机回转支承位于上平台和底架之

问，如图1所示，回转支承主要由内座圈6、外座圈4、滚动体(滚珠、滚柱或锥形

滚孔等组成，内齿圈7与回转支承内座圈6做成一体，并通过齿轮传动接受来白回

转减速齿轮8的回转驱动力，回转减速齿轮8与输出花键轴9通过渐开线花键连

接。回转支承内座圈6通过螺钉与下部行走装置梁架5刚性相连，回转支承外座圈

4通过螺钊一与上部回转平台底板3刚性相连.

挖掘机工作装置作用在转台上的垂直载荷、水平载荷和倾覆力矩传输路径为:

回转支承的外座圈*滚动体*内座圈*下车架。当回转减速齿轮8受到回转驱动力的

作用与内齿圈啮合传动时，回转减速齿轮绕白身的轴线白转，同时受到来白内齿圈

的反作用力，反作用力通过回转减速器安装法兰传递到回转平台底板上，使得上部

回转平台与行走装置梁架发生相对回转，实现挖掘机的回转运动。

二、回转齿轮磨损原因的分析

1、设计与制造形成的基节误差

齿轮副啮合必须节距相等和相互间在节点处接触。回转大齿圈加工受机床限

制，不是滚切而是用指状铣刀加工。由于分度不均匀致使加工精度降低，造成基节

误差过大，据实测累积误差达0.7毫米。这样大的齿圈工作时必然出现啃刮现象，

影响啮合时齿间载荷的分配和加大动载荷，结果轮齿接触强度降低，极易发生点蚀

和产生塑性变形。原设计大齿圈材质为ZG30Mn,HB?134,强度极限为55公斤/毫

米。按制造精度要求，滚动压力可达61公斤/毫米’。可见原设计时的精度要求比

较低，因此，必须首先将设计精度提高，同时要求保证制造精度，才能使齿轮寿命

提高。

2、滑动系数的影响

渐开线齿轮传动在相啮合的两轮齿之间存在滑动，这种滑动的最大点在B2啮

合处(如图3)，滑动系数随啮合点的移动而变化。当回转机构启动时，小齿轮处于

主动状态，小齿轮的齿根相对于大齿圈的齿顶，滑动方向见图4，这种滑动将会造

成大小齿轮磨损。图4中虚线所示的齿形就是磨损后的齿形。在B1点对小齿轮O