第64课 I 了解轮边齿轮减速器和轮边静液压驱动单元体

【第六章】

静液压驱动装置输出端的延伸部件

了解轮边齿轮减速器

和轮边静液压驱动单元体

而与此相对照的是，结构轻小的液压马达不仅能以低速大转矩的车轮马达的形态直接驱动车轮，也能够与齿轮减速器组合成为驱动单元体，能相当宽松地安装在轮辋内。

这种轮边驱动方式的功率范围覆盖了当今行走机械和非公路型车辆大部分的应用场合。随着静液压驱动技术的应用日益普及，与液压马达配套的轮边齿轮减速器也已成为传动装置行业中的一个重要的产品门类。

由于行星减速器在紧凑型体积和功率密度方面具有优势，所以大部分成品轮边减速器都是行星齿轮式的，少量采用了由作为输出级的行星齿轮排与前置级的圆柱、圆锥齿轮副相组合的方式。另有一些小功率的单独使用了固定轴系的圆柱或圆锥齿轮传动副。

这个产品门类中，也包括用于驱动挖掘机等的履带，挖掘机、起重机和钻机等的回转工作台和各种绞盘卷筒的传动比较大的多级行星齿轮减速器。它们的输入端安装的主要也是液压马达。

静液压驱动装置应用的轮边行星减速器与那些直接驱动车轮的车轮液压马达一样，不仅要传输产生推进力所需的驱动转矩，而且还要承受与地面接触的车轮和履带等行走装置传来的各种径向和轴向负荷，有时还需兼有制动器或离合器的功能。

各专业厂家生产的轮边减速器一般采用模块化结构，均有多个功率和承载级别，而且传动比也可根据使用要求在一定范围内选择。

从形态上看，这些减速器和液压马达组成的驱动单元体的输出端就相当于一个轮毂，设有同轴配合子口和安装法兰，可以直接用螺栓与车辆驱动轮的辐板连接。

轮边减速器与内曲线车轮液压马达相似，也有轴转和壳转之分：轴转型的车轮辐板连接法兰只能设在端头（图6-9），壳转的可能有多个轴向位置可供选用，但使用后者时在车轮辐板上往往需要预留出直径较大的中心安装孔（图6-8、6-10）。

 图6-8 具有独立壳体的行星齿轮轮边减速器和液压马达构成的驱动单元体

     a) 带有通用型液压马达（SAI） b) 带有插装式定量液压马达（Trasmital） c) 带有插装式变量液压马达（Bosch Rexroth）

图a中的车轮辐板安装法兰设于驱动单元体的端部，b、c两图的则设于行星齿轮减速器外壳的后部。

  图6-9 由行星齿轮减速器与径向柱塞液压马达集成的轮边驱动单元体（SAI）

1-车轮辐板连接法兰  2-单级行星齿轮减速器  3-摆缸曲轴型径向柱塞液压马达

图6-10 由行星齿轮减速器与斜轴型定量液压马达集成的轮边驱动单元体（Volvo）

1-旋转壳体  2-两级行星齿轮减速器  3-驱动轴礼盒装置  4-斜轴型液压马达

轮边行星减速器的输入端是与液压马达的轴伸和安装法兰同轴刚性连接的机械接口，接口的结构和尺寸可以根据主流品牌液压马达的要求选定。

液压马达与轮边减速器的组合连接主要有四种方式。

1 采用通用型液压马达：液压马达在减速器上的安装方式与在车辆其他部位安装同一型号的标准液压马达无异，见图6-8a。

这种方式通用性好，还可用模块方式在液压马达和减速器之间叠加制动器和离合器等元素，减速器的制造难度稍低，维修较方便。但整个驱动单元体的轴向尺寸偏大，结构不很紧凑。

2 采用插装型液压马达：一些液压元件厂专门生产了便于后置变速箱和行星齿轮减速器使用的插装型液压马达，其外形特征是将安装法兰后移，输出轴及装有轴承系统的外壳部分外伸。

齿轮箱厂为其配套的轮边减速器则在输入端相应部分内凹，使马达安装法兰之前的壳体和输出轴得以插入减速器安装，两者的轴向尺寸有一部分重叠，马达只有较少的部分置于减速器之外，整个驱动单元体的外廓比较短，见图6-8b和c。这是目前静液压驱动用轮边行星减速器的主流结构。

3 在轮边减速器内集成组合液压马达的核心部件：这种方式的基点是取消液压马达输出轴和轮边减速器输入端两者之间的功能重复的轴、轴承和密封件等部件，将马达的核心液压部件与减速器的机械轴系直接连接，构成为具有公共壳体的轮边静液压驱动单元体（图6-9、6-10和6-11）。

此时液压马达凸出的驱动外露部分仅有后盖和液压接口，整个驱动单元体的结构更为紧凑，功率密度和比转矩都较前两种方式为好。比较6-8a和6-9所示同一公司的产品就可以明显地看出后者的优点。但集成型元件的研制难度较大，包括需要处理好液压马达工作液和行星减速器的润滑油的兼容等诸多边缘性的跨界问题。所以它们是一些个性鲜明、市场机遇和风险都较高的高端产品。采用这种方式的厂家需要兼有液压驱动元件和齿轮传动两方面研发、制造和系统集成的技术和经验，或由这两个专业方面的厂商合作而为之。

4 以端面配流的摆线齿轮液压马达无输出轴的驱动模块和带有完整输入轴系的齿轮减速器组合而成的轮边静液压驱动单元体（图6-12）：此时摆线齿轮转子的齿形联轴器直接插入行星减速器输入轴的内花键孔。这种方式的集成程度与上述第3种相当，但使用的摆线马达驱动模块已是通用的现成商品部件，所以开发难度较低。

类似可能采用的还有Poclain供应的内曲线液压马达的驱动模块，不过它们本身的转速已较低，加了减速器后只能为一些速度特别低的机械配套，使用最多的并不是用来驱动车轮，而是驱动最高转速仅有每分钟十转上下的混凝土运输车上的搅拌罐。

前已述及，大多数成品轮边减速器都是输入输出同轴的行星齿轮减速器，少数厂商也提供固定轴线圆柱齿轮轮边减速器与摆线齿轮液压马达配套使用（图6-13）。

另有一些带有锥齿轮副直角传动输入级的（图6-14），则用于履带式路面摊铺机等对于液压驱动单元的布置方位有特殊要求的机械。

图6-11 由行星齿轮减速器与斜盘型变量液压马达集成的轮边驱动单元体（ZF）

1-两级行星齿轮减速器  2-旋转壳体  3-斜盘型变量液压马达  4-安装法兰  5-变量伺服液压缸  6-驻车制动器

 图6-12 用摆线齿轮液压马达的驱动模块和行星齿轮减速器构成的轮边驱动单元体（SAM hydraulik）

图6-13 装有摆线齿轮液压马达和蹄式制动器的固定轴线齿轮轮边减速器（HANSA-TMP）

图6-14 成对使用的直角轮边静液压驱动单元体（Sauer）

多数轮边减速器只有一个固定的传动比，但也有具有可以切换的高低两个传动比的专用减速器，后者实际已是安装在轮边的2挡变速箱。

例如图6-15所示的供路面摊铺机使用的减速器就有以液控多盘离合器和制动器切换的两个挡位，传动比相差一个行星齿轮减速级，分别用于行走速度极低的摊铺作业和较高速度的空载转场。

具有类似功能的还有一种双马达轮边减速器，利用排量差别较大的两个液压马达和相应输入轴系的切换，使得低速作业时仅用小排量马达配合减速器以较大的减速比运转，空载转场时两个马达共同工作，减速器则被切换成传动比较小的高速挡。

图6-15 具有两个传动比的轮边减速器构成的静液压驱动单元体。图中布置在中心部位的输入级高速行星齿轮排用于切换高低挡（Bosch Rexroth）

1. 驻车和行车制动器：

由液压马达和行星减速器组成的轮边驱动单元体的驻车制动器往往设于减速器输入端的高速级，以减小所需的制动转矩（参见图6-11）。

当采用低速液压马达时，有时可直接利用马达后面附装的液控常闭式驻车制动器。

但按照交通法规的要求，轮边行星齿轮减速器壳体内的湿式多盘行车制动器必须设于减速器的输出端，并需要有流动的油液冷却，见图6-16。

图6-16 兼有湿式液控多盘行车制动器和驻车制动器的轮边行星齿轮减速器（O&K）

图6-17 带有钳盘式制动器的轮边行星齿轮减速器（Brevini）

2. 离合器：

轮边减速器中的离合器的作用有两个：其一是在由它和液压马达构成的轮边静液压驱动单元体用作诸如平地机前桥等的辅助驱动装置的场合，

在无需这一装置工作时，可使这些辅助驱动轮与驱动用液压马达分离而将其转化成为从动轮，类似于某些车轮液压马达的自由轮功能。

具有这种功能的离合器应该能在驾驶员座位上操控，多采用液控的多盘离合器（图6-18上）、牙嵌离合器或滑动齿套。

其二是当装用它的机械由于出现故障等情况需要用其他车辆牵引时，为防止液压元件损坏和减少牵引阻力而使轮毂与传动装置脱开。

这时可采用较简单的离合元件，但只能于停车状态下，由人力在车轮旁侧就近操作（图6-18下）。

图6-18 带液控离合器（a，ZF）和手动分离装置（b，Bosch Rexroth）的轮边静液压驱动单元体将

图b左端的小圆盖拆下翻转后装复，即可利用反装后圆盖右侧的凸起部分通过中心处的顶杆使液马达输出轴内由弹簧加压的花键套右移，将其与高速级行星齿轮排的太阳轮轴分离。

轮边应用的静液压驱动装置

有哪些组合型式？

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