凿岩钻机铰接车架传动轴设计案例探讨

王培郦，刘望，梁凤远，吴佼，张朋，刘涛

（1.徐州徐工基础工程机械有限公司，江苏徐州221004；2.徐工工润建筑科技有限公司，江苏徐州221000）

1 概述

凿岩钻机是针对隧道和井下等工况下凿岩打孔的专用机械设备。传动系统一般采用机械液力传动，即发动机-变速箱-变矩器-传动轴-前后驱动桥-轮辋-轮胎。传动轴是传递扭矩和转速的关键零部件，它的性能关系到整车的稳定性和安全性，所以传动轴的设计十分重要。

2 设计思路

凿岩机械的传动轴设计时，需要考虑传动轴输入扭矩、转速及安装形式等。针对具体车型，设计思路首先根据设计输入的整车参数（重量，最大车速，最大爬坡能力，最小制动距离等）选定发动机型号及功率，然后根据发动机功率曲线及额定最大扭矩和速度，匹配变速箱和桥的速比及轮胎型号，确认整车车架轴距，前后桥距及离地间隙。

在以上初步方案确定情况下，确认传动轴布置形式，安装长度，安装角度，拉伸量，安装角度。然后在详细设计阶段根据整车的布置进行安装位置及角度微调，使其适应整车的布置及设计要求，最后确定传动轴的所有技术参数及关键尺寸。

3 案例分析

以一款单臂凿岩钻机为例，整车重量为21.5吨，最大车速16 km/h，最大爬坡能力15°，设计初定发动机基本参数（最大扭矩330 N·m，最大转速2400 r/min），车桥速比18.6，变速箱最大速比（一档）7.982，变矩器失速变矩比1.841，轮胎12.00R20（滚动半径0.525 m），机械扭矩传输安全系数n=1.1，机械速度传输安全系数n＇=1.3。

传动轴初步设计定为：传动轴输入最大扭矩为：330×7.982×1.841×1.1≈5300 N·m，传动轴输入最大速度为：16×1000÷60÷（2π×0.525）×18.6×1.3≈2000（r/min）。……