宋乃龙　高俊文　赵立峰

（阿特拉斯工程机械有限公司）

　　引言

　　履带式液压挖掘机在挖掘时，铲斗受到地面的反作用力，由于回转支承内、外圈存在轴径向间隙、回转减速机驱动小齿与减速机壳体间隙，造成回转减速机驱动小齿与回转支承在轴向上相对倾斜。分析原因后，提出了更改了回转减速机齿形结构及回转支承内齿圈热处理条件的方案，能够有效减少打齿的现象。

　　1、问题背景和描述

　　履带式液压挖掘机在作业过程中，需在各个角度都可以作业。

　　就需要履带式液压挖掘机在360°转动。回转机构（图1）主要由回转减速机、回转支承组成。回转减速机与回转平台用螺栓固定，回转支承内齿圈与行走装置固定，外齿圈与回转平台固定。高压液压油作用回转马达，使得回转马达带动减速机驱动小齿转动，通过齿轮传动使得回转支承的内、外齿圈相对转动，从而实现履带式液压挖掘机在工作中可以实现3600转动。

　　当前技术系统存在的问题：履带式液压挖掘机在挖掘时，铲斗受到地面的反作用力，使得回转支承出现打齿（图2）现象。

 

　　2、问题分析

　　因挖掘机冲击载荷较大，故回转支承经常出现打齿的现象。造成挖掘机回转支承断齿的原因有多种，经对回转支承内齿圈断裂截面的调研和分析发现，断齿的作用力并非是轴向回转驱动力，而是与之啮合的驱动齿对其施加的径向挤压力，且挤压时驱动齿的轴线与回转支承的轴线不平行。

　　通过对回转支承内齿圈断裂截面的分析，回转支承内、外圈存在轴径向间隙、回转减速机驱动小齿与减速机壳体间隙、驱动齿轴的弹性变形，造成回转减速机驱动小齿与回转支承在轴向上相对倾斜。相对倾斜的回转减速机驱动齿，本应回转支承滚道承担的径向载荷却由齿轮承担，在齿轮机构啮合过程中对回转支承内齿圈向挤压力集中作用于齿宽的上部。开始时齿轮由塑性变形来补偿齿侧间隙的不足，随着回转支承滚道及回转减速机轴承等部件的进一步磨合，其径向间隙渐加大，而变形量确实有限的。通过受力分析可以看到：驱动齿对回转支承内齿圈的挤压法向力是地面对斗的发作用力的几倍甚至是十几倍。因此，造成打齿的主要原因是回转减速机驱动齿的轴线与回转支承的轴线相对倾斜，较大的冲击载荷集中作用于回转支承内齿圈齿宽的上部。

　　3、问题解决

　　基于以上原因的分析，可得到以下解决方案

　　方案一：为了使挖掘机回转传动过程中转动相对灵活，需要回转减速机驱动小齿与减速机壳体和回转支承内、外圈的间隙为“正”，但又为了挖掘机在挖掘作业时回转减速机驱动小齿与回转支承内齿圈不产生相对倾斜，需要回转减速机驱动小齿与减速机壳体和回转支承内、外圈的间隙为“负”，即，回转减速机驱动小齿与减速机壳体和回转支承内、外圈的间隙既要大又要小。将回转支承内齿圈每个齿进行分段热处理方式，热处理区包括正常硬度区、过渡区、软带区。回转减速机驱动小齿对回转支承的挤压会使回转支承内齿圈发生塑性变形而不至于将内齿圈挤断。

　　方案二：原回转减速机驱动小齿为直齿轮，将驱动小齿改进为鼓型齿：在轴向方向上直径不相等呈现上小下大的状态，且从齿轮下边到上边有半径为R的圆弧状方式。带锥度圆弧状齿轮形状，在冲击或重载荷下，回转减速机驱动小齿与回转支承相对倾斜时，齿轮啮合过程中能够平稳的过渡，不至于造成回转支承内齿圈局部受到较大的侧向挤压力而折断。

　　4、结论

　　对于分段热处理的回转支承内齿圈，软带区在回转减速机驱动小齿中心线与回转支承中心线相对倾斜时，回转减速机驱动小齿对回转支承的挤压会使回转支承内齿圈发生塑性变形而不至于将内齿圈挤断。能够有效的减少打齿的现象发生。

　　对比直型驱动小齿轮，这样带锥度圆弧状齿轮形状，在冲击或重载荷下，回转减速机驱动小齿与回转支承相对倾斜时，齿轮啮合过程中能够平稳的传动。而不会因轴承、回转支承内外齿圈的间隙引起回转减速机驱动小齿中心线与回转支承中心线相对倾斜造成对回转支承内齿圈的侧向挤断。