摘　要：长期以来，国内大型矿用电动轮自卸车的轮边减速器新造和维修配件市场一直被国外几个公司垄断。本文主要介绍了轮边减速器的技术原理、技术特点、应用领域，以及轮边减速器RAMS 分析等内容，并简要介绍了公司自主设计开发的应用效果达到进口产品水平的一种轮边减速器，为国内大型矿用机械装备的国产化进程推进奠定了基础。
 
        关键词：矿用电动轮自卸车 轮边减速器 RAMS
 
        大型矿用电动轮自卸车是大型露天矿山的主要运输工具[1]。轮边驱动系统是电传动矿用电动轮自卸车的核心部件，一般由驱动电机及控制系统、轮边减速机构和车轮组成。驱动电机与轮边减速机构安装在车轮的内部，驱动电机输出的动力由轮边减速机构实现降速增扭，并将增大的驱动扭矩传递给车轮驱动车辆前进[2]，该轮边减速机构称为轮边减速器。轮边减速器是电动轮矿用自卸车中唯一的减速增扭机构，现在国内外采用的轮边减速器多为二级或三级行星齿轮减速机构。
   
        目前国内生产的百吨级电动轮矿用自卸车常见的有130、170、190、220、240、300 以及400t 等多种车型，在轮边驱动系统设计时，有的是直接采用国外相近矿车的轮边驱动系统，有的是自主设计轮边减速器，目前自主设计的轮边减速器应用较多的主要是二级减速机构。但随着国内大吨位和超大吨位矿用自卸车市场需求的提高，国内市场也在根据大吨位电传动矿用汽车的需求设计新型轮边三级行星减速机构。
 
        1、 轮边减速器技术分析
 
        1.1 矿用电动轮自卸车轮边减速器的分类
 
        矿用电动轮自卸车轮边减速器按减速级数，通常可以分为两级减速机构和三级减速机构，其结构简图及传递原理图分别如图1、2 所示[3]。减速器的级数主要依据矿用汽车的吨位大小，吨位较小的一般采用二级减速机构，吨位较大的一般采用三级减速机构。
  

      
  
        图1 轮边二级行星齿轮减速器结构简图及传递原理图
  

     
  
        图2 轮边三级行星齿轮减速器结构简图及传递原理图
   
        矿用电动轮自卸车轮边减速器按齿轮啮合方式主要分为NGW 型轮边减速器和NW 型轮边减速器、差动行星减速器。
 
        （1）NGW 型轮边减速器。
 
        一般情况下，典型的两级NGW 型轮边减速器主要由1 级太阳轮输入、一级有3 只行星轮、一级齿圈固定，一级行星架输出至二级太阳轮，二级有3~5 只行星轮，二级齿圈固定，二级行星架输出至轮毂（见图3 所示）。
  
  

       
                                   图3 NGW型轮边减速器
     
        NGW型轮边减速器的特点主要有：①太阳轮和行星架同时浮动；②结构简单，传动比大；③传动平稳，抗冲击和振动能力强；④径向空间小，应用于轴向空间限制小，径向空间不足的场合；⑤维修保养便利性好[4]。目前使用NGW 型轮边减速器的电动轮自卸车主要有4×2 驱动190 吨和290 吨等电动轮自卸车。
 
 
        （2）NW 型轮边减速器。
 
        一般情况下，典型的NW型轮边减速器由牵引电机通过花键套将动力输入至太阳轮，太阳轮与3 只圆周均布的大行星轮啮合，大行星轮将动力传输至与之同轴的小行星轮，小行星轮与齿圈啮合，齿圈输出至轮毂（见图4）。NW 型减速器的特点主要有：①主要传动系的零件少，可靠性高；②传动效率极高；③结构紧凑，电机位于减速器内部；④有利于整车的维护保养，制动器位于车辆外侧。目前使用NW 型轮边减速器的电动轮自卸车主要有4×2 驱动110 吨、130、154、170、220吨电动轮自卸车等。
  
  

         
                               
        （3）差动行星减速器。
 
        一般情况下，典型的差动行星减速器由牵引电机将动力输入值一级太阳轮，一级行星架输出至二级太阳轮，二级行星架固定，一级齿圈与二级齿圈固定连接，共同输出至轮毂（见图5）。

      
                             图5 差动行星减速器
   
        差动行星减速器的特点有：①结构紧凑，特别适用于轴向空间不足的场合；②第一级的行星架与齿圈均输出，实现功率分流；③整体零部件的制造工艺性简单，成本低；④安全系数高，维护周期长。目前使用差动行星减速器的电动轮自卸车主要有4×2 驱动110 吨、170吨和220 吨等电动轮自卸车。
 
        2、 轮边减速器FMEA 分析
   
        由于矿用自卸车自重大，加之矿区路况复杂，且轮边减速机构常处在高温、高脉动载荷及润滑较差的工作环境，因而它是机器主要易损件之一[5]，因此，对轮边减速器的设计质量和性能提出了严格的要求。故障模式及影响分析法（FMEA）是分析产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响，并按每个故障模式产生影响的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。本文利用FMEA 方法对轮边减速器及其主要零部件开展故障模式分析研究，得到各零部件的故障模式、故障原因及影响并提出预防控制措施，如表1 ～ 2 所示。通过预防控制措施的实施，可以有效提高轮边减速机构的可靠性。
  
  
                                        表1 轮边减速机构FMEA分析表（节选）

  
  
                                表2 轮边减速齿轮FMEA分析表（节选）

  
  
        
        3 、NGW 型190 吨轮边减速器的应用
  
  

             图7 公司研制NGW型190吨电动轮实物
 
 
        图6 为公司研制的NGW 型190 吨电动轮（1 为牵引电机，2 为轮辋，3 为轮边减速器）。从图示可以看出，牵引电机1 通过花键连接输出至一级太阳轮，一二级齿
圈固定，一级行星架输出至二级太阳轮，二级行星架输出至轮毂，轮毂通过压块连接输出与轮辋2，驱动车辆前行。轮辋承受的轮胎支撑力，主要由两只大的轮毂轴承承受，轮系位于轮毂轴承的外侧，整车运行的径向冲击载荷对受载零部件的影响很小，保证系统的正常和可靠运行。产品（如图7）已经装车经过一段时间的运行考核，运行情况良好。

        4 、结 论
 
        长期以来，国内大型矿用电动轮自卸车的轮边减速器新造和维修配件市场一直被国外几个公司垄断。公司从十多年前的维修市场中开展零件国产化替代，一步步地学习和探索，到现在的总成产品的自主设计开发，并且应用效果能够达到进口产品水平，大大地提高了国内大型矿用机械装备的设计开发水平。