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收割机技术

KCH0302中置式收割机转向驱动桥
2014-04-08 11:47:46

    KCH0302中置式收割机转向驱动桥是我公司经过长期的市场调研和技术攻关,以我公司前桥技术为支撑,借鉴吸收国外先进技术,根据国内收割机用户的各种需求,自主研制开发的一种适用于小麦、水稻等谷物收割机的转向驱动桥新产品。

    设计驱动桥时应当满足如下基本要求:

    1)选择适当的主减速比,以保证收割机在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。

    2)外廓尺寸小,保证收割机具有足够的离地间隙,以满足通过性的要求。

    3)齿轮及其他传动件工作平稳,噪声小。

    4)在各种载荷及转速工况下有较高的传动效率。

    5)具有足够的强度和刚度,以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩;在此条件下,尽可能降低质量,尤其是簧下质量,减少不平路面的冲击载荷,提高收割机的平顺性。

    6)与悬架导向机构运动协调。

    7)结构简单、维修方便,机件工艺性好,制造容易。

    我们根据上述原则设计了KCH0302中置收割机转向驱动桥。

1  主要参数

    KCH0302中置收割机转向驱动桥的主要性能参数如表1所示。

2  主要结构组成

    KCH0302中置式收割机转向驱动桥处于传动系的末端,其基本功用是增大由变速器传来的转矩,将转矩分配给左、右驱动车轮,并使左、右驱动轮具有收割机行驶运动学所要求的差速功能;同时该桥还要承受作用于路面和收割机车体的铅垂力、纵向力和横向力。

    该桥主要由桥壳、中央传动系统、末端传动系统和转向系统等组成,其基本结构如图1所示。

2.1  桥壳

    桥壳是收割机上的主要零件之一,起着支撑车体载荷的作用,并将载荷传给车轮,作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬架及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又是传力件,同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。

    在收割机行驶的过程中,桥壳承受繁重的载荷,设计时必须考虑在动载荷下,桥壳有足够的强度和刚度;在保证桥壳强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量;桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本;其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便;在选择桥壳结构时,还应考虑车的类型,使用要求、制造条件、材料供应等。

    综合以上因素该桥采用分体式桥壳结构,即中央壳体,左、右半轴壳体。采用球墨铸铁铸造形式,桥壳设计成对称结构,半轴壳体上下加宽筋结构,矩形截面,中央壳体与半轴壳体长度接近于1:1.这样可提高桥的承载能力,得到理想的应力分布,强度及刚度均较好。中央壳体、半轴壳体模块化,通过改变中央壳体长度来实现不同轮辐距的变换,满足了用户不同的使用要求。

2。2  中央传动系统

    中央传动系统用来增加传动系的传动比,达到减速增扭的作用,通常还用来改变转矩的方向。主要由主减速器、差速器等组成。

    主减速器是收割机传动系中减小转速、增大扭矩的主要零部件,它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的车型,其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向,由于收割机在各种道路上行驶时,其驱动轮上要求必须有一定的驱动力矩和转速,在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后,便可使主减速器前面

的传动部件如万向传动装置等所传递的扭矩减小,从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。

    驱动桥中的主减速器和差速器设计应满足如下基本要求:

    1)所选择的主减速比应能保证车辆具有最佳的动力性和燃料经济性。

    2)外形尺寸要小,保证有必要的离地间隙;齿轮其他传动件工作平稳、噪音小。

    3)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。

    4)在保证足够的强度、刚度条件下,应力求质量小,以改善车辆平稳性。

    5)结构简单,加工工艺性好,制造容易,拆装、调整方便。

    综合以上设计因素该设计主减速器采用格里森制螺旋锥齿轮副传动,齿轮副采用90。交角布置。由于轮齿端面重叠的影响,至少有两对以上的轮齿同时啮合,并且轮齿啮合时是逐渐由齿的一端连续而平稳地转向另一端,因此传动平稳,噪音和振动也很小。差速器采用对称式圆锥行星齿轮结构,保证驱动桥两侧车轮在阻力不等时以相应的不同转速旋转,从而满足行驶要求。并且采用大啮合角精锻锥齿轮,强度大大提高。

2.3末端传动系统

    末端传动的功能是进一步增加传动系的传动比,使收割机驱动轮获得所需的驱动力。末端传动通常采用两种形式:行星齿轮传动系和双锥齿轮传动系。由于行星齿轮最终传动结构紧凑,能够获得较大传动比,承载能力较强,因此该设计采用行星齿轮结构。行星轮系由一个太阳轮、3个行星轮,一个内齿圈组成。内齿圈靠齿圈支座支撑在转向节上,用锁紧螺母可靠锁紧。为使载荷在各行星齿轮上均匀分布,太阳轮采用浮动连接,靠行星轮的齿面支撑,使太阳轮能同时与各个行星轮良好地啮合。驱动轮毂直接与行星架相连接,省去了专用驱动轮轴,使半轴不承受弯矩,只传递扭矩,避免了驱动轮轴受力不良所带来的问题。由于行星轮系运转需要良好的润滑,因此末端的密封问题就显得尤其重要。轮毂油封采用分离式组合结构,可避免油封安装轴颈加工缺陷所造成的渗漏现象。并且轮毂轴承、油封,叉轴油封全部国产化,利于采购,降低成本。

2.4转向系统

    驱动桥的转向系统是使收割机实现转向功能的关键部件,它的性能好坏直接影响收割机的行驶安全性。该驱动桥采用偏置式双油缸,后置转向梯形结构型式,整个转向系统结构布置集中紧凑,同时使油缸活塞杆、横拉杆受力均匀合理,满足整机性能参数要求。

3技术特点

    1)该桥采用分体式桥壳结构,即中央壳体,左、右半轴壳体。桥壳设计成对称结构,半轴壳体上下加宽筋结构,矩形截面,中央与半轴壳体长度接近于1:1,这样可提高桥的承载能力,得到理想的应力分布,强度及刚度均较好。

    2)半轴壳体与中央壳体采用双头螺柱进行连接,优点在于:

    ①拆装方便。

    ②双头的螺柱使用寿命要比单头长。

    ③安装时可以起到定位的作用。

    ④双头螺柱为两头固定,连接牢固,普通螺栓一边固定,丝扣与螺栓的长度影响螺栓的固定。

    ⑤旋转平稳,精度高。

    3)半轴壳体设计充分考虑了加工方法,利用工艺连接件实现半轴壳体上线加工,合理利用资源,大大地降低了成本,提高了工作效率。

    4)桥壳采用分段式设计,半轴壳体模块化,通过改变中央壳体长度来实现不同轮辐距的变换,便于以后的变型配套。

    5)该桥标准化程度高,除了桥壳、传动轴和横拉杆,其余全部借用公司现有的零部件,大大地降低了成本。

    6)该桥在研发设计过程中采用最新“四化”设计理念,即在设计过程中考虑模块化、平台化、标准化和通用化。缩短了新产品试制周期,试制周期由常规3个月缩短到50天;并且成本大大降低,实现了利润最大化。

4  结束语

    KCH0302中置式收割机转向驱动桥是宽幅距收割机的核心部件,目前国内此种轮辐距的收割机处于新产品开发阶段,该产品的成功研制填补了国内宽割幅距收割机转向驱动桥的空白,而且在国内市场有一定的影响力。同时该产品代表着我国收割机行业的领先水平,与国内现有产品相比,有多种技术和性能优势,是目前市场急需的联合收割机部件产品。该产品市场定位高,投入批量生产后的利润空间较大,市场前景良好。


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