□ 眭小利

常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇常州 213164

工程機(jī)械液壓挖掘機(jī)是靠一對(duì)行走馬達(dá)裝置驅(qū)動(dòng)行走的，而行走馬達(dá)是集液壓馬達(dá)、RV（Rotate Vector）減速裝置、液壓閥、停車制動(dòng)裝置于一體的高度集成化和小型化的走行驅(qū)動(dòng)裝置，其中RV減速裝置為行走馬達(dá)產(chǎn)品的關(guān)鍵部件。RV減速裝置結(jié)構(gòu)緊湊，采用行星齒輪及RV擺線針輪減速機(jī)構(gòu)，具有非常好的抗沖擊性和回轉(zhuǎn)精度，減速比大，使用壽命長。

RV減速裝置屬于高端技術(shù)產(chǎn)品，被國內(nèi)挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家廣泛采用，并逐漸應(yīng)用到更廣泛的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，但目前國內(nèi)還不能提供性能可靠的RV減速裝置產(chǎn)品，主要依賴進(jìn)口。為了適應(yīng)我國工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，利用國內(nèi)某公司的技術(shù)優(yōu)勢，對(duì)行走馬達(dá)RV減速裝置進(jìn)行開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 主要技術(shù)參數(shù)

行走馬達(dá)RV減速裝置的主要技術(shù)參數(shù)為：①環(huán)境溫度-10～+45℃；② 最大輸出扭矩34 300 N·m；③最高輸出速度60 r/min；④ 速比44.87；⑤ 制動(dòng)扭矩398 N·m。

2 工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

RV減速裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，核心為RV傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由漸開線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)（第一減速部）和擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)（第二減速部）兩部分組成。它對(duì)液壓馬達(dá)的高速低轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)進(jìn)行減速，變換成低速大轉(zhuǎn)矩，使鏈輪轂回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而通過履帶傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)整機(jī)走行。RV傳動(dòng)作為一種新型的二級(jí)封閉式、少齒差行星傳動(dòng)，從結(jié)構(gòu)上看有如下特點(diǎn)。

（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可置于行星架的支撐組架內(nèi)，故傳動(dòng)的軸向尺寸可以大大縮小。

（2）采用二級(jí)減速機(jī)構(gòu)，處于低速級(jí)的擺線針輪行星傳動(dòng)更加平穩(wěn)，同時(shí)由于轉(zhuǎn)臂軸承個(gè)數(shù)的增多且內(nèi)外環(huán)相對(duì)轉(zhuǎn)速的下降，其壽命將大大提高。

（3）只要設(shè)計(jì)合理，保證制造和裝配精度，就可以獲得很高的運(yùn)動(dòng)精度和很小的回差。

（4）扭轉(zhuǎn)剛度大，RV傳動(dòng)的輸出機(jī)構(gòu)是采用兩端支承的盡可能大的剛性圓盤類零件，其扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于一般擺線減速器的輸出機(jī)構(gòu) （多為懸臂梁結(jié)構(gòu)）；擺線針輪是硬齒面的多齒嚙合，針齒不用兩或三支點(diǎn)，而用半埋齒圓柱面，因而嚙合剛度大，抗沖擊性能也會(huì)大大提高。

（5）傳動(dòng)比大，即使擺線輪齒數(shù)不變，只要改變漸開線嚙合齒輪的齒數(shù)，也可以得到多級(jí)傳動(dòng)比。

（6）傳動(dòng)效率高，通?？蛇_(dá)到85%～92%。

3 關(guān)鍵技術(shù)

由文獻(xiàn)［1］可知，曲軸的偏心誤差、擺線輪上軸承孔的偏心誤差、擺線輪周節(jié)累積誤差、鏈輪轂上針齒銷孔位置累積誤差等因素對(duì)傳動(dòng)誤差的影響較大。由文獻(xiàn)［2］可知，不同誤差的組合方式對(duì)RV減速裝置傳動(dòng)精度的靈敏度影響也不盡相同，因此，研制RV減速裝置時(shí)對(duì)關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)、加工工藝和裝配工藝要重點(diǎn)考慮。

3.1 擺線輪的設(shè)計(jì)與制造

▲圖1 RV減速裝置結(jié)構(gòu)圖

擺線輪為帶有3個(gè)軸承孔、3個(gè)工藝孔和多個(gè)外擺線齒的盤類零件，厚度薄，滲碳淬火熱處理后的有效硬化層較深，表面硬度較高，但熱處理變形控制難度較大。同時(shí)成對(duì)組裝的兩個(gè)擺線輪有較為嚴(yán)格的錯(cuò)位位置要求，制造難度較大，需研制專用工裝和制定合理的加工工藝。

根據(jù)機(jī)構(gòu)誤差分析得出的 “相對(duì)桿長誤差應(yīng)同向分布”結(jié)論，一對(duì)擺線輪上3個(gè)軸承孔的相對(duì)位置精度（即桿長誤差）對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響較大，而不是每個(gè)零件的絕對(duì)位置精度。因此，加工時(shí)，先將擺線輪的3個(gè)軸承孔加工好，然后依此為基準(zhǔn)，加工擺線齒和行星組架零件上相對(duì)應(yīng)的3個(gè)軸承孔，從而可以有效保證齒形精度和對(duì)應(yīng)組孔的相對(duì)位置精度。

擺線輪齒形修形采用負(fù)等距與負(fù)移距組合方法，加工時(shí)，重點(diǎn)控制擺線輪齒的相鄰周節(jié)和周節(jié)累積誤差，采用專用工裝將由數(shù)控成形磨床加工好的3個(gè)軸承孔中的2個(gè)孔進(jìn)行定位裝夾，由夾具保證定位精度；擺線齒形成對(duì)加工，并做好相應(yīng)標(biāo)記，組裝時(shí)成對(duì)使用。成品經(jīng)專用檢測設(shè)備檢測，符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 曲軸的設(shè)計(jì)與制造

曲軸為帶有偏心擋和漸開線外花鍵的軸類零件，其偏心距、偏心部相位、偏心部平行度、軸徑處同軸度、漸開線花鍵與同側(cè)偏心部的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系要求都很高。同時(shí)，根據(jù)相對(duì)桿長誤差應(yīng)同向分布原則，在曲軸加工過程中，一定要保證3個(gè)同側(cè)偏心部軸頸的偏心距公差在符合設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還要保證其偏心距偏差應(yīng)為同向分布。

曲軸加工工藝難度非常大，制造難點(diǎn)為：① 熱處理過程外花鍵變形及尺寸穩(wěn)定性控制；②外花鍵一齒槽應(yīng)與靠近花鍵端偏心部位的最低處位置對(duì)應(yīng)一致，角度偏差≤1′；③兩個(gè)偏心擋偏心位置相差180°±1′。采用進(jìn)口專用曲軸磨床磨削，外花鍵磨齒后采用中心孔雙頂尖裝夾，專用工裝定位，利用漸開線花鍵齒槽球針定位和在線檢測技術(shù)，一次完成磨削兩個(gè)曲軸偏心擋及兩端軸承擋，保證曲軸偏心部的相位精度及一致性、外花鍵與同側(cè)偏心部的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.3 鏈輪轂的設(shè)計(jì)與制作

鏈輪轂為RV減速裝置傳動(dòng)輸出的主體，屬于薄壁鑄件，外形尺寸相對(duì)較大，為了保證24-φ23 mm針齒銷孔和2-φ355 mm主軸承孔的機(jī)械加工精度要求，故加工工藝難度較大。

由于24-φ23 mm針齒銷孔不足半圓，正常加工時(shí)刀具振動(dòng)較大，精度難以保證，故毛坯設(shè)計(jì)為完整孔加工，并留出余量，以保證完整孔加工精度。主要工序用加工中心加工，采用定中心后用鉆、鏜、鉸工藝加工出完整的針齒銷孔，然后采用線切割加工，最后可得到符合圖紙針齒銷孔孔徑、圓度、垂直度、孔中心位置度、表面粗糙度等設(shè)計(jì)要求的半圓孔，各個(gè)工序間注意消除組織內(nèi)應(yīng)力。上、下端部2-φ355 mm主軸承孔采用一次裝夾精鏜加工，可保證軸承孔間的同軸度要求。

▲圖2 進(jìn)口RV機(jī)構(gòu)與試制部件組裝后試驗(yàn)溫度時(shí)間曲線

▲圖3 試制RV機(jī)構(gòu)與進(jìn)口部件組裝后試驗(yàn)溫度時(shí)間曲線

▲圖4 進(jìn)口產(chǎn)品試驗(yàn)溫度時(shí)間曲線

▲圖5 試制產(chǎn)品試驗(yàn)溫度時(shí)間曲線

鏈輪轂針齒銷孔表面采用離子噴涂MoS2+Sb2O3涂層膜，厚度15～20 μm。噴涂前預(yù)處理，以保證涂層與基體材料的密接性和粘結(jié)強(qiáng)度，且耐油性較好。其中MoS2涂層膜是一種綜合性能很好的固體潤滑膜，作為固體潤滑劑，它不僅摩擦因數(shù)小、承載能力大、耐磨性好，而且還具有與基材的黏附力強(qiáng)、蒸發(fā)率低、耐輻射等優(yōu)點(diǎn)［3］，但是隨著溫度升高，MoS2會(huì)發(fā)生氧化，而加入Sb2O3就是為了提高M(jìn)oS2的抗氧化性。同時(shí)Sb2O3對(duì)于MoS2還具有良好增效作用，能提高M(jìn)oS2涂層膜的抗摩擦與磨損性能［4］。

3.4 曲軸幾何穩(wěn)定性控制

曲軸零件在服役過程中的尺寸變化會(huì)導(dǎo)致RV減速裝置回差精度下降，接觸應(yīng)力上升。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)曲軸零件的預(yù)備熱處理工藝、淬火工藝和深冷工藝，確?？刂茪堄鄪W氏體含量≤1%，從而可有效保證零件全壽命周期內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)提高曲軸基體硬度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性，有效保證零件全壽命周期內(nèi)高精度運(yùn)行的功能穩(wěn)定性。

4 組裝與試驗(yàn)

4.1 組裝及試驗(yàn)方法

對(duì)研制成功的行走馬達(dá)RV減速裝置，為了能夠與進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行有效的比對(duì)分析，制定組裝及試驗(yàn)方案為：分別對(duì)試制產(chǎn)品與進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行空載型式試驗(yàn)，將試制產(chǎn)品與進(jìn)口產(chǎn)品的關(guān)鍵部件互換組裝后再進(jìn)行空載型式試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

為確保研發(fā)產(chǎn)品的可靠性，在組裝好后，需要按照試驗(yàn)大綱要求對(duì)其各項(xiàng)性能進(jìn)行空載型式試驗(yàn)，合格后才能裝車考核，目的是為了試驗(yàn)軸承和齒輪潤滑狀態(tài)的好壞、密封的可靠性、軸承的溫升、噪聲等。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果

產(chǎn)品的空載型式試驗(yàn)在專用液壓試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，采用整機(jī)實(shí)際使用工況時(shí)的轉(zhuǎn)速，其中圖2、圖3分別為試制的RV機(jī)構(gòu)與進(jìn)口產(chǎn)品互換后再試驗(yàn)的溫度時(shí)間曲線，圖4、圖5分別為進(jìn)口產(chǎn)品和試制產(chǎn)品試驗(yàn)后的溫度時(shí)間曲線。

對(duì)上述不同組裝后產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比對(duì)可知，4種組裝方案產(chǎn)品型式試驗(yàn)過程中，RV減速裝置運(yùn)行平穩(wěn)，溫升、噪聲指標(biāo)正常，密封可靠，潤滑良好，總體性能良好，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)試制產(chǎn)品與進(jìn)口產(chǎn)品的空載型式試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析可知，在相同的試驗(yàn)條件及要求下，兩者的溫度時(shí)間曲線非常接近，溫升基本相同。

2012年10月，兩臺(tái)樣機(jī)產(chǎn)品裝車使用，截至目前，行走馬達(dá)RV減速裝置使用情況良好，沒有發(fā)現(xiàn)其它異常情況，完全滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和液壓挖掘機(jī)的使用要求。

5 結(jié)論

（1）通過誤差分析與制造工藝研究，掌握了擺線輪、曲軸、鏈輪轂關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵技術(shù)，有效保證了行走馬達(dá)RV減速裝置的成功研制。

（2）型式試驗(yàn)、裝機(jī)考核及實(shí)際應(yīng)用表明，研制的行走馬達(dá)RV減速裝置，運(yùn)行平穩(wěn)，密封可靠，噪聲及軸承溫升正常，完全滿足了設(shè)計(jì)及使用要求。

［1］ 劉玉婷.RV減速器的傳動(dòng)誤差分析 ［D］.大連：大連交通大學(xué)，2012.

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