6628型垃圾压实机设计

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6628型垃圾压实机设计

段 飞

(郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 451482)

摘要：研制了新一代垃圾压实机。根据垃圾压实机的作用和使用场所，设计了发动机、变矩器、变速箱、驱动桥、液压系统和制动系统。

关键词：垃圾压实机；发动机；变矩器；变速箱；驱动桥；液压系统；设计

0 引言

垃圾压实机是垃圾卫生填埋场的必要设备，使用垃圾压实机可节约土地、保护环境、延长填埋场地的使用寿命。6628型垃圾压实机是郑州宇通重工有限公司在6623型的基础上自主开发研制的新一代高科技产品，具有对垃圾推平、挤碎、压实的功能，也可用于公路、机场、港口、码头、堤坝等填方压实，可一机多用。该垃圾压实机为自行铰接式四轮驱动，爬坡能力强，压实效果好，工作效率高，整机电气系统、液压系统、结构件、驾驶室、机罩等全面优化、升级，可靠性、操作舒适性、易维护性显著提升，达到了国际同类产品先进水平。1 6628型垃圾压实机主要技术参数

6628型垃圾压实机主要技术参数如下：发动机型号为C6121ZG60；额定转速为2 200 r/min；额定功率为187 kW；操作质量为28 000 kg；碾压宽度为3 800 mm；推铲高度为1 930 mm；推铲宽度为3 860 mm；推铲提升高度为1 200 mm；推铲切土深度为200 mm；最高行驶速度为12 km/h；爬坡能力为100 %；离地间隙为460 mm；外形尺寸(长×宽×高)为7 785 mm×3 860 mm×3 770 mm。

2 6628型垃圾压实机主要结构及其性能特点

2.1 传动系统

6628型垃圾压实机搭载了上柴发动机、双导轮变矩器、定轴式全液压动力换档变速箱和双联行星齿轮驱动桥，其传动系统匹配更加合理，能有效利用发动机的功率，使整机具有作业速度快、效率高、机动性好和操作轻便等优点。

2.1.1 发动机

配置上柴C6121ZG60型发动机，该机为六缸、直列、水冷、四冲程涡轮增压发动机，额定转速为2 200 r/min，额定功率为187 kW。为适应恶劣工况，该发动机扭矩储备系数达到1.2～1.4，动力强劲，可靠性高，与双导轮变矩器匹配更加合理，燃油经济性好，工作效率高。该发动机具有良好的低温适应性，不带辅助装置，能在-16 ℃以下冷启动，启动性能优良，受环境温度变化影响小；配有大流量水泵和宽敞的流通水道，风扇采用大直径低转速设计，冷却能力强，可靠性高。

2.1.2 变矩器

配置双导轮综合式液力变矩器，该变矩器的优点是零速工况变矩器系数大(变矩器系数K0=3.7)，具有较宽的高效范围，循环圆直径大(循环圆直径D=420 mm)，两只导轮分别在不同的时刻先后解脱约束，因而便可进一步改善变矩器的性能；另外对发动机功率吸收大，使整机在作业时牵引力更大。该变矩器与柴油机共同工作，能根据实际功率牵引情况自动地改变泵轮力矩系数，从而改变泵轮力矩，实现发动机的理想匹配，能充分利用发动机的功率，提高整机的作业能力和燃油经济性，减少换档频次，防止发动机熄火。

2.1.3 变速箱

配置自制军工技术定轴式全液压动力换档变速箱，该变速箱传动效率高，结构紧凑，离合器采用螺旋弹簧结构形式，工作过程中离合器内外摩擦片分离、结合迅速，耐磨性高，使用寿命长。该变速箱能够实现前进4档后退4档，满足不同工况下采取合适的作业速度进行压实作业，避免了频繁换档操作，可有效提高作业效率和燃油经济性，并延长发动机使用寿命。

2.1.4 驱动桥

驱动桥主要由主减速器总成、轮边减速器总成和桥轴3部分组成，本文仅对该驱动桥的轮边减速器总成和主减速器总成中的差速器进行介绍。

轮边减速器总成是采用国内外先进成熟技术自主研发的双联行星齿轮结构，总传动比为36.53。NW(2Z-X)型行星齿轮传动示意图如图1所示。2Z-X表示的基本结构是有两个中心轮和一个行星架的行星齿轮传动机构，其特点是传动效率高，径向尺寸比NGW(NGW是由内啮合齿轮副(N),外啮合齿轮副(W)和公用行星轮(G)组成的行星齿轮传动机构)型小，传动范围较NGW型大，可用于各种工作条件，重量轻，结构简单，传动功率范围大。

由于该车工作环境比较恶劣，地面附着系数小，为防止一侧车轮打滑而导致整车无法正常工作的状况发生，该主减速总成中的差速器采用牙嵌式差速结构(即进口美国No-SPIN结构)，如图2所示。牙嵌式差速器与普通非限滑差速器在工作原理上有很大不同，其不是根据两边车轮与地面接触的附着系数的大小按比例分配差速器内部的摩擦扭矩，而是按照左右车轮的转速差工作，差速器仅向慢速车轮传递力矩,即转速快的车轮被脱开驱动而变为从动轮(自由轮)，与左右半轴扭矩无关。牙嵌式差速器可靠性高，使用寿命长，自锁系数稳定，可达无穷大并且不受零件磨损的影响(此处指正常均匀磨损)；半轴扭矩变化平稳，与普通圆锥式差速器可进行互换。这种牙嵌式差速器虽然结构复杂，制造时对零件尺寸、材料、精度和热处理工艺要求高，但它能够自动将力矩全部传到不滑转的车轮，使整车顺利脱离恶劣工况，大大提高了整车的通过性。

A-太阳轮；B-内齿圈；C-大行星轮；D-小行星轮；X-行星架

图1 NW(2Z-X)型行星齿轮传动示意图

1-花键毂；2-弹簧座圈；3-弹簧；4-分离环；5-主动环；6-开口环；7-中心凸轮；8-从动环

图2 牙嵌式差速器结构示意图

牙嵌式差速器各主要零件的结构特点如下：

(1) 主动环：主动环是一带十字轴的牙嵌圈，固定在差速器壳体内随壳体一起转动，两侧均匀分布着倒梯形齿(径向传力齿)，两侧齿应一一对应，不重合允差为0.03 mm～0.05 mm,两侧某一对应位置有一与环一体的加长齿。

(2) 从动环：从动环内侧分外圈齿和内圈齿。外圈齿有与主动环类似的倒梯形齿，但比主动环的齿槽宽尺寸小，在与主动环啮合时相对主动环有一不大的自由转动量；内圈齿不同于外圈齿，是具有20°半角的正梯形而非倒梯形。内、外圈齿在半径方向一一对齐，它们中间是一环槽。

(3) 中心凸轮：中心凸轮是一个两面齿的圈，装在主动环中心孔内，两者滑配合，相对可以自由转动。

(4) 分离环：分离环是一两面有几处特殊缺口的开口环，本身具有弹性，装在从动环内外齿中间的环槽中，与槽采用紧配合。分离环是牙嵌式差速器的重要组成件，当两车轮有转速差时，其起到推开从动环的作用。

(5) 弹簧：弹簧的作用是保持从动环在任何时候都有与主动环相啮合的趋势。

牙嵌式差速器的工作过程如图3所示。整车在直线行驶时(如图3(a))差速器的两个从动环在弹簧作用下与主动环相啮合随主动环一起转动，并带动两边花键毂和半轴转动，这时两边半轴如同一体，无论车轮与地面接触的附着系数如何变化两边车轮都以相同转速旋转。当车辆转弯时，两边车轮出现转速不同，外轮转速开始增快，这时外轮边的从动环与主动环相对移动了一个角度并带动分离环一起也转动了相同的角度，此时分离环的特殊缺口(或齿)便沿着中心凸轮的圆滑梯形齿爬上齿顶(图3(b)所示)，这样就推动从动环离开主动环一个距离(图3(c)所示)，此距离刚好大于主动环与从动环的啮合深度，这时从动环就失去了驱动源而变成了自由轮，同样外边车轮也变成了从动轮，达到转向的目的。当自由转动的车轮转速降低到使从动环转速接近主动环(十字轴)转速时，地面对车轮的圆周反力可使其产生微小的反向。分离环与从动环之间的摩擦力使分离环上的开口离开中心凸轮的伸长齿，从而使分离环换到中心凸轮端面凹槽的位置，弹簧力迫使从动环轴向内移，恢复到向左右车轮传递力矩。

装有牙嵌式差速器的车辆在直线行驶时一般路况、轮胎气压等变化引起的小的车轮转速差不会使差速器脱开，这就避免了导致整车车轮瞬间发生滑动，只有在较大半径的转弯时差速器才真正脱开，但也需要克服弹簧的推力，所以6628型垃圾压实机通过性较好。

图3 牙嵌式差速器的工作过程

2.2 液压系统

工作装置液压系统与转向液压系统采用双泵分流技术，即工作泵供给工作装置操纵液压系统，转向泵供给转向液压系统。其优点是结构简单、维修方便，出现故障易排查。转向系统采用全液压转向，其特点是转向轻便、灵活，减轻了驾驶员劳动强度。工作装置采用软轴操纵机构，具有操作轻便灵活、行程空距短、布置灵活、安装简便、更换容易和维护成本低等优点。整机优化和改进了液压管路密封结构，采用德国标准“锥-O”双重密封，密封性好，防渗漏强，使得整机液压系统的密封可靠性得到进一步提高。

2.3 制动系统

配置两个独立的制动系统，即行车制动系统和驻车制动系统。行车制动系统采用双管路气顶油四轮钳盘式制动，前、后桥各安装4个钳盘式制动器，通向前、后驱动桥制动器的管路属于两个各自独立的系统，这样，当一个制动管路系统出现故障而失效时，另一个系统仍然能使整机制动，从而提高整机制动系统的可靠性和行驶安全性，具有制动平稳，结构简单，维修方便等优点。驻车制动器安装在变速箱后输出轴上，作用时通过操纵手柄拉动软轴，使制动蹄片涨开，实现驻车制动。

3 结束语

6628型垃圾压实机布置合理，造型美观、大方，操作轻便，技术先进成熟，性能稳定可靠，各项指标的完全组合形成了最优参数匹配，具有良好的使用经济性,深受客户的青睐。

参考文献：

[1] 林慕义，张福生.车辆底盘构造设计[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[2] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.

Design of 6628 Type Trash Compacting Machine

DUAN Fei

(Zhengzhou Yutong Heavy Industries Co.,Ltd., Zhengzhou 451482, China)

Abstract：A new generation trash compacting machine is developed. According to the function and the use of the trash compacting machine, the engine, torque converter, transmission, drive axle, hydraulic system and braking system are designed.

Key words：trash compacting machine; engine; torque converter; transmission; drive axle; hydraulic system; design

收稿日期：2016-03-18；

修订日期：2016-10-08

作者简介：段飞(1982-)，男，河南郑州人，工程师，本科，主要从事驱动桥、变速箱的研发与改进。

中图分类号：R124.3∶TU66

文献标识码：：A

文章编号：1672-6413(2016)06-0118-02