行星齒輪減速箱剎車結構形式的改進

劉榮

（南通潤邦重機有限公司，江蘇 南通226013）

1 引 言

由于使用的環(huán)境、工況、安裝維護限制等條件所決定，行星齒輪減速箱因其具有效率高、體積小、重量輕、結構緊湊、傳遞功率大、負載能力高、傳動比范圍大、齒輪處于封閉空間等特點和優(yōu)點，被廣泛運用于海洋和船用起重機上，作為海洋和船用起重機的卷揚、變幅減速箱和回轉減速箱。目前中小型起重機，其系統(tǒng)以液壓傳動和控制為主，由高速柱塞馬達帶動行星齒輪減速箱進行卷揚、變幅或回轉等動作。由于高速馬達的特性，為了保證卷揚、變幅和回轉等動作駐車時不溜車，需要在行星齒輪減速箱輸入端與馬達之間增加駐車制動器，也稱作剎車。本文主要就剎車的結構形式及存在問題進行分析改進。

2 結構形式

圖1 行星齒輪減速箱駐車制動器的剖面圖1.安裝法蘭座（包含剎車座、缸體） 2.輸入軸 3.外摩擦片4.內摩擦片 5.O 型密封圈及擋圈 6.活塞 7.彈簧 8.螺塞 9.O 型密封圈

3 工作過程及原理

用于行星齒輪齒輪減速箱的駐車制動器，通過圓周均布裝在活塞中的彈簧產生軸向力，使外摩擦片和內摩擦片產生摩擦力，通過摩擦力的作用將行星齒輪減速箱輸入軸轉矩傳遞到減速箱固定殼體上，從而實現(xiàn)駐車制動的目的。駐車制動器通過液壓控制管路與起重機的卷揚、變幅或回轉等動作一起進行頻繁工作，駐車時閉合，工作時通過壓力油將活塞反向移動使外摩擦片和內摩擦片松開。

4 存在的問題、分析及改進設計

由于行星齒輪減速箱技術含量高，國內制造時在結構形式和剎車油缸密封形式上較多參考國外形式進行，故剎車油缸密封主要采用O 型密封圈，但由于制造精度及裝配等原因，剎車油缸密封容易失效，使控制液壓油進入減速箱內腔，主要表現(xiàn)在O 型密封圈容易出現(xiàn)咬痕、老化、扭轉等問題?，F(xiàn)按圖1 對駐車制動器的結構及剎車油缸密封形式進行如下分析：

（1）由于剎車油缸缸體與安裝法蘭座為一整體，油缸缸體材料與本體材料一樣，缸體很難進行有效的熱處理，難于保證缸體所需的硬度，容易磨損及傷害密封圈，到一定程度時導致密封失效。

（2）缸體密封面磨削困難，很難達到密封面所要求的光潔度，使密封圈容易打轉及磨損并導致密封失效。

（3）缸體內側密封圈安裝環(huán)槽加工和測量困難，很難達到所需的光潔度和所需的尺寸及公差要求，不能使密封效果處于最佳狀態(tài)，影響密封圈壽命。

（4）由于看不到缸體內側密封圈及安裝環(huán)槽，密封圈存在徑向收緊力及活塞端部倒角不夠問題，裝配時容易被剪切及出現(xiàn)咬痕。

（5）由于剎車油缸缸體與安裝法蘭座為一整體，缸體較厚，不易散熱，易使密封圈長期高溫、老化。

（6）剎車油缸開啟油路復雜，加工困難，螺塞8 和O型密封圈9 容易失效滲油，影響活塞開啟效果及行程，摩擦片組拖帶轉動容易產生高溫，致使密封圈老化。

圖2 改進結構剖面圖1.安裝法蘭座 2.輸入軸 3.外摩擦片 4.內摩擦片 5.X 型密封圈及擋圈 6.活塞 7.彈簧 8.缸體 9.擋環(huán)及隔環(huán)

針對以上原因，對剎車結構及密封形式進行了改進設計，改進結構剖面圖見圖2。主要對以下方面進行了改進：（1）剎車缸體與安裝法蘭座分開，盡量減小缸體厚度，缸體材料重新選取并提高熱處理硬度。（2）油缸內外兩側密封圈采用同一尺寸，取消缸體及活塞密封圈安裝環(huán)槽結構，用隔環(huán)分割和支撐內外密封圈。（3）油缸密封圈由O 型密封圈改用X 型密封圈。（4）剎車油缸開啟油口用斜孔形式改作在缸體上。

5 結 語

通過剎車缸體與安裝法蘭座分開，減少缸體厚度，重新選取缸體材料，提高缸體硬度等改進措施，使缸體散熱更好，加工光潔度提高，減少了密封圈耐熱時間和磨損，延長了密封圈使用壽命。通過取消缸體及活塞密封圈安裝環(huán)槽結構，使加工變得容易，精度提高，保證了密封圈裝配效果，杜絕了裝配損壞，也延長了密封圈使用壽命。通過將油缸密封圈由O 型密封圈改為X 型密封圈，使活塞工作時X 型密封圈完全處于滑動狀態(tài)，不再出現(xiàn)滑動扭轉現(xiàn)象。通過將剎車油缸開啟油口用斜孔形式改作在缸體上，保證油路可靠有效，使活塞始終處于完全開啟狀態(tài)，避免了因摩擦片組不能完全分離出現(xiàn)的摩擦生熱問題，延長了壽命。解決了油缸密封容易失效，密封圈容易出現(xiàn)咬痕、老化、扭轉等問題，降低了減速箱剎車零部件的加工難度及加工成本，可靠性和壽命得到顯著提高和延長，售后維修費用明顯降低，取得較好的經濟效益。