ТРАНСМИССИИ

Трансмиссией называют систему, кинематически связывающую отдельные узлы машины, при помощи которой обеспечивается передача движения от силового оборудования к рабочим органам и другим исполнительным механизмам.

Трансмиссии не только передают движение, но и изменяют значение и направление скорости, крутящих моментов и усилие. Трансмиссии бывают механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. В машинах, применяемых в строительстве, наибольшее распространение получили механические, гидравлические и комбинированные трансмиссии.

Механические трансмиссии подразделяют на редукторные и канатные. Первые представляют собой механические передачи (зубчатые, червячные, цепные, ременные и др.) в сочетании с муфтами, тормозами и другими элементами, обеспечивающими передачу движения. Составными частями вторых являются лебедки и канатные полиспасты с направляющими блоками.

Основные положительные качества механических трансмиссий — это относительная простота конструкции, сравнительно небольшая масса и стоимость, надежность в работе. К недостаткам относят значительную потерю энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины.

Механические передачи разделяют на передачи трением (фрикционные и ременные) и передачи зацеплением (зубчатые, червячные и цепные). В каждой передаче элемент, передающий мощность, называют ведущим, а воспринимающий ее, — ведомым. Чаще всего частота вращения ведущего п_] и ведомого п₂ элементов различна; их отношение называют передаточным числом:

Передачи бывают понижающие (редукторы), / > 1 и п > п₂, и повышающие (мультипликаторы), / 1 :

Крутящие моменты на ведущем М_к1 и ведомом М_к2 валах передачи определяют соотношением

В строительных машинах наибольшее применение получили ременные, зубчатые, червячные и цепные передачи.

Ременные передачи служат для передачи вращения от одного вала к другому, находящемуся на значительном расстоянии. Они состоят из закрепленных на валах ведущего и ведомого шкивов, охваченных между собой одним или несколькими бесконечными ремнями. Передача энергии происходит благодаря силам трения, возникающим между шкивами и натянутым ремнем.

Простейшую ременную открытую передачу (рис. 1.7,а) применяют при параллельном расположении валов и одинаковом направлении вращения ведущего и ведомого шкивов. Перекрестную ременную передачу (рис. 1.7, б) используют при параллельных валах и противоположном направлении вращения шкивов.

Рис. 1.7. Ременные передачи

По форме поперечного сечения различают ремни плоские (рис. 1.7, в), клиновые (рис. 1.7, г), полуклиновые (рис. 1.7, д) и круглые. Наибольшее распространение имеют плоские и клиновые ремни.

Плоские ремни изготовляют из кожи, хлопчатобумажных прорезиненных и полиамидных тканей. Наибольшее распространение получили ремни из прорезиненной хлопчатобумажной тканой ленты (бельтинга), имеющие достаточно высокую нагрузочную способность и долговечность при работе со скоростями до 30 м/с.

Окружное усилие F, передаваемое ременной передачей, определяют как разность между натяжениями S (набегающей) и S₂ (сбегающей) ветвей ремня:

Клиновые ремни изготовляют из кордшнура или кордткани, залитых вулканизированной резиной и покрытых сверху прорезиненной тонкой тканью. Сечение каждого ремня рассчитано по стандарту на определенную передаваемую мощность Р. Поэтому необходимое число ремней вычисляют по формуле

где Р — мощность, передаваемая ременной передачей, кВт; Р₀ — мощность, передаваемая одним ремнем, кВт; к_у — коэффициент, учитывающий значение угла обхвата ремнем малого шкива (0,56. 1,00 для а = 70. 180°); к₂— коэффициент, учитывающий влияние режима работы передачи (0,61. 0,92).

Передаточное число ременных передач определяют по формуле

где я, и п₂ — частота вращения соответственно ведущего и ведомого шкивов; е — коэффициент, учитывающий относительное упругое скольжение ремня (е = 0,98. 0,99); D_ynD₂ — диаметры ведущего и ведомого шкивов. Для плоскоременных передач / -1 ; ^ иг, — число заходов червяка и число зубьев колеса.

К достоинствам червячных передач относят возможность получения очень большого передаточного числа (60. 100 и более), бесшумность и плавность работы, компактность, способность самоторможения. Свойство самоторможения передачи заключается в том, что при определенных условиях вращение от червячного колеса не может быть передано червяку.

Недостатками червячных передач являются относительно низкий КПД (г) = 0,65. 0,90), необходимость применения для колеса дорогих антифрикционных сплавов, ограниченная передаваемая мощность, нагрев при непрерывной работе.

Редуктором называют зубчатый или червячный механизм, размещенный в закрытом корпусе и предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов. Корпус защищает передачу от пыли и служит масляной ванной, обеспечивающей постоянную смазку механизма.

Редукторы подразделяются на цилиндрические, конические, червячные, планетарные и комбинированные. По числу передач различают одноступенчатые и многоступенчатые редукторы.

Для передаточных чисел / -1 ;

Z, и — число зубьев ведущей и ведомой звездочек.

Преимуществами цепной передачи являются компактность, плавность хода, возможность передачи движения на большие расстояния, меньшая нагрузка на валы по сравнению с ременными передачами, сравнительно высокий КПД передачи (г| = 0,94. 0,98). К недостаткам этих передач относят сложность изготовления звездочек и цепей, высокую стоимость цепей, увеличение шага цепи вследствие износа шарниров, что требует применения натяжных устройств, необходимость систематического ухода и регулирования.

Валы и оси. Стержень, чаще всего круглого сечения, предназначенный для поддержания закрепленных на нем деталей и передачи им крутящего момента, называется валом. Ось — это стержень обычного круглого сечения, предназначенный только для поддержания деталей, он не передает крутящий момент. Ось может быть неподвижной (в этом случае деталь вращается относительно оси) и подвижной (в этом случае вращается ось).

Опорные участки осей и валов называют цапфами. Расположенную на конце вала цапфу (рис. 1.12, а) называют шипом (4), а промежуточную — шейкой (2).

Рис. 1.12. Основные типы валов и осей

Цапфы-шипы изготовляют преимущественно цилиндрические, однако в некоторых случаях бывают конические и шаровые. Для предупреждения осевого смещения вала или оси шипы и шейка имеют заплечики, а иногда кольца. Радиус закругления от цапфы к валу называют галтелью (3), а участки оси или вала, предназначенные для закрепления на них деталей, — головками (/). Для крепления вращающихся деталей (шкивы, зубчатые колеса, звездочки и др.) на осях и валах нарезают шпоночные канавки 5 или шлицы. Когда диаметр шестерни или червяка близок к диаметру вала, их изготовляют как одно целое.

Цапфу, предназначенную для передачи осевого усилия N осей и валов, расположенных вертикально, называют пятой. Нижняя торцевая часть пяты может быть выполнена сплошной (рис. 1.12, г) или кольцевой (рис. 1.12, д). В плоской сплошной пяте удельное давление распределяется неравномерно, достигая максимума в центральной части, что вызывает выдавливание смазки и увеличивает износ. Поэтому в сплошных пятах удаляют центральную зону и используют пяты кольцевого сечения, которые изнашиваются более равномерно. Основными материалами для изготовления валов и осей являются углеродистые и легированные стали.

По геометрической форме валы подразделяют на прямые (см. рис. 1.12, а), коленчатые (рис. 1.12, б) и гибкие (рис. 1.12,6?).

Прямые валы бывают постоянного диаметра по всей длине или ступенчатыми с различными диаметрами на отдельных участках. Последние удобны в изготовлении и сборке; уступы валов могут воспринимать большие осевые силы.

Коленчатые валы служат не только для передачи крутящего момента, но и для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот.

Гибкие валы применяют для передачи вращения между узлами машин или агрегатами, меняющими свое относительное положение при работе (например, валы привода вибраторов ручного инструмента и др.). Гибкие валы (см. рис. 1.12, в) состоят из нескольких слоев стальных проволок 2, плотно намотанных на сердечник / в противоположных направлениях.

Подшипники — это опоры валов и вращающихся осей, воспринимают усилия, действующие на эти детали.

В зависимости от вида трения, имеющегося в опорах, подшипники разделяют на подшипники скольжения и качения. К подшипникам скольжения относятся такие, в которых опорный участок оси или вала (шип, шейка, пята) скользит по поверхности подшипника. В подшипниках качения основными элементами являются тела качения (шарики, ролики и др.), благодаря которым трение скольжения заменено трением качения.

Подшипники скольжения используют в тех случаях, когда по условиям сборки их необходимо выполнять разъемными, при больших динамических нагрузках, необходимости работы в воде, агрессивных средах или значительном загрязнении смазки. Основным элементом подшипника является вкладыш, который устанавливается непосредственно в станине (или раме) или имеет самостоятельный корпус. В зависимости от размеров валов и нагрузок подшипники со специальным корпусом бывают неразъемные и разъемные. Неразъемные корпуса применяют для валов небольших диаметров. Разъемные корпуса облегчают монтаж валов и позволяют осуществлять регулировочные работы.

Рис. 1.13. Подшипники скольжения

Неразъемный подшипник (рис. 1.13, а) состоит из корпуса 3 и впрессованной в него цилиндрической втулки (вкладыша) 2. Нагрузка со стороны вала 4 передается на втулку и далее на корпус, который болтами, устанавливаемыми в отверстия 5, крепится к станине или раме. Для уменьшения трения через отверстие 1 на поверхность втулки подается смазка.

Основными частями разъемного подшипника (рис. 1.13,6) являются корпус 3, соединенный с помощью болтов с рамой машины 7, крышка 4 и два вкладыша 6, образующих разъемную втулку. Крышка 4 болтами присоединена к корпусу. Эти же болты регулируют зазор между валом и вкладышем и компенсируют износ вкладыша, поджимая крышку корпуса подшипника к основанию. Отверстие 5 в крышке служит для установки масленки.

Материалами для изготовления вкладышей служат антифрикционный чугун, бронза, латунь, металлокерамика, пластмасса (лигно- фоль, капрон и др.). В некоторых случаях вкладыши делают биметаллическими: на стальную, чугунную, а в ответственных конструкциях на бронзовую основу наносят антифрикционный материал — баббит, свинцовистую бронзу и др. В зависимости от диаметра вкладыша толщина наносимого слоя составляет 0,5. 1,5 мм. Такая конструкция вкладыша позволяет восстанавливать заливку при износе.

Срок службы подшипников и способность воспринимать большие усилия в значительной степени зависят от качества смазки. Она уменьшает потери на трение и износ, охлаждает трущиеся поверхности и удаляет продукты износа (при циркуляционной смазке).

Подшипники качения — основной вид опор валов и осей, применяемых для всех видов машин. В комплект подшипника качения (рис. 1.14, а) входят наружное кольцо 1 диаметром D и внутреннее кольцо 2 диаметром d, тела качения 3, удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором 4. Внутреннее кольцо подшипника напрессовывают на вал, а наружное устанавливают в корпус. Тела качения и кольца изготовляют из хромистой или хро-

Рис. 1.14. Основные типы подшипников качения

моникелевой стали, термически обрабатывают и шлифуют. Телами качения могут быть шарики (рис. 1.14, а, б, д, з) и ролики — цилиндрические (рис. 1.14, в), конические (рис. 1.14, г), бочкообразные (рис. 1.14, е), игольчатые (рис. 1.14, ж). Кроме того, по числу дорожек качения различают однорядные (см. рис. 1.14, а, в, г, д, ж, з), двухрядные (см. рис. 1.14, б, ё) и многорядные подшипники.

По виду воспринимаемой нагрузки подшипники делят на радиальные (см. рис. 1.14, а, в), воспринимающие радиальные нагрузки, упорные (см. рис. 1.14, з), воспринимающие осевые нагрузки, и радиальноупорные (упорно-радиальные) (см. рис. 1.14, г, д), воспринимающие радиальные и осевые нагрузки. Способность радиально-упорных подшипников воспринимать осевые нагрузки зависит от угла у.

Роликовые подшипники допускают большую нагрузку, чем шариковые, но они хуже работают при большой частоте вращения валов. Максимально допускаемая частота вращения роликовых подшипников почти в два раза меньше, чем шариковых.

Шариковые и роликовые двухрядные сферические подшипники являются самоустанавливающимися (см. рис. 1.14, б, е), т.е. допускают наклон оси внутреннего кольца по отношению к оси наружного на 2. 3 0 .

Для обеспечения нормальной работы подшипников качения их необходимо смазывать и предохранять от загрязнения. Для этих целей используют жидкие масла или консистентные смазки. В первом случае должна быть обеспечена масляная ванна, а во втором — смазка закладывается при сборке. Чтобы подшипники не загрязнялись и масло не вытекало из корпуса, устанавливают манжеты или контактные уплотнители.

Преимущества подшипников качения заключаются в более высоком КПД, меньших усилиях, требующихся на начальный разгон, простоте монтажа и обслуживания, меньших расходах цветных металлов. Однако они чувствительны к ударным нагрузкам и высокой температуре.

Муфты — устройства для осевого соединения валов и передачи крутящего момента от вала на свободно установленные на нем детали и механизмы трансмиссии.

По способу управления муфты подразделяют на неуправляемые — постоянно действующие (глухие, компенсирующие, упругие), управляемые, позволяющие производить повторные включения (кулачковые, фрикционные); самоуправляемые — автоматические (обгонные, предохранительные, центробежные и др.).

По принципу действия муфты разделяют на механические, электрические и гидравлические. Механические муфты передают крутящий момент за счет непосредственного взаимодействия деталей двух по- лумуфт (болты, пальцы, шпонки, шлицы), а также за счет сил трения.

В электрических и гидравлических муфтах сцепление образуется за счет электромагнитных и гидродинамических сил.

Глухие муфты применяют для соединения строго соосных валов, работающих затем как одно целое. К глухим муфтам относятся втулочные и фланцевые (рис. 1.15, а, б, г). Втулочные муфты представляют собой втулку 1, надетую на соединяемые валы 2,4 и скрепленную с ними штифтами J(cm. рис. 1.15, а) или шпонками 5(см. рис. 1.15,6). Эти муфты просты по конструкции, но требуют большой точности в отношении соосности валов.

Рис. 1.15. Механические муфты

Фланцевые муфты (см. рис. 1.15, г) состоят из двух полумуфт 1 и 4, жестко посаженных на концы соединяемых валов 2,5 и скрепленных болтами 3. Болты устанавливают без зазора (I вариант) и с зазором (II вариант). Во втором случае крутящий момент передается силой трения между торцами фланцев, создаваемой затяжкой, а в первом — болтами, работающими на срез.

Компенсирующие муфты соединяют валы при некотором их взаимном смещении или перекосе в результате неточности изготовления, монтажа или деформации во время работы.

На рис. 1.15, в показана компенсирующая шарнирная муфта, которую широко применяют в карданных передачах, где по условиям работы неизбежны большие перекосы валов. В этой муфте полумуфты 7 и 2 соединены с концами валов штифтами 3, а между собой — с помощью крестовины 4. С крестовиной полумуфты соединены пальцами 5 и втулками 6. Палец и втулка замыкаются штифтом 7, концы которого после сборки развальцовываются. Такие муфты допускают перекос валов до 40. 45°. При больших углах перекоса ставят подряд две шарнирные муфты.

Для смягчения толчков и ударов и предотвращения опасных колебаний используют упругие муфты, которые одновременно выполняют роль компенсирующих. В строительных и коммунальных машинах наибольшее распространение получили втулочно-пальцевые муфты, работающие на сжатие, и с резинокордными элементами, работающими на кручение.

Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 1.15, д) имеет две полумуфты 1 и 4, скрепленные пальцами 2, конический хвостовик которых закреплен в одной полумуфте, а цилиндрический с посаженными на него резиновыми кольцами 3 — в другой. Усилие от ведущего вала к ведомому передается пальцами через упругие резиновые кольца. Благодаря этому допускается небольшая несоосность валов и смягчаются динамические нагрузки во время пуска и остановки двигателя машины.

Муфты супругой резинокордной оболочкой (рис. 1.15, е) состоят из двух полумуфт 7 и 7, торообразной оболочки типа шины 4, двух колец 3, 5, которые с помощью винтов 2, 6 закрепляют оболочку на полумуфтах. Эта муфта имеет хорошие демпфирующие качества, позволяет компенсировать значительные неточности устанавливаемых валов и обеспечивает легкость сборки, разборки и замены упругого элемента.

Управляемые, или сцепные, муфты позволяют соединять и разъединять валы вручную при помощи пружинно-рычажных механизмов или с помощью гидравлических, пневматических и электромагнитных систем управления. Эти муфты можно подразделить на кулачковые и фрикционные. Их применение требует строгой соосности валов.

Кулачковая сцепная муфта (рис. 1.15, ж) состоит из двух полумуфт 7 и 3, на торцовых поверхностях которых имеются выступы (кулачки) 2 и 4 прямоугольной или трапецеидальной формы. В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой. Для включения и выключения муфты одну полумуфту 7 устанавливают на валу 5подвижно в осевом направлении. Включение кулачковых муфт при вращении валов не рекомендуется, так как это сопровождается ударами, которые разрушают кулачки. Для увеличения срока службы муфты поверхности кулачков закаливают или цементируют. Кулачковые муфты применяют главным образом в тихоходных передачах трансмиссий машин.

Фрикционные муфты передают крутящий момент за счет сил трения, возникающих между полумуфтами, насаженными на ведущий и ведомый валы. Они обеспечивают возможность плавного соединения валов. При резких перегрузках эти муфты пробуксовывают, предохраняя от поломки нагруженные детали. Фрикционные муфты по конструктивному исполнению бывают дисковыми, конусными, пневмокамерными и ленточными.

Дисковые муфты в зависимости от передаваемого крутящего момента могут быть одно- (рис. 1.15, з) двух- и многодисковыми. Соединение валов обеспечивается силой трения между рабочими поверхностями неподвижных 1 и подвижных 2 полумуфт.

Конусные муфты (рис. 1.15, и) представляют собой две полумуфты с коническими рабочими поверхностями, одна из которых имеет наружный конус 7, а другая — внутренний 2. Крутящий момент от ведущего вала к ведомому передается за счет сил трения, возникающих на контактирующих поверхностях конусов. Для увеличения сил трения внутренний конус облицован фрикционным материалом 3.

Пневмокамерные муфты (рис. 1.15, к) широко применяют для включения различных механизмов строительных машин. Эти муфты передают крутящий момент колодками 5 (с фрикционными накладками 3) от ведущей части муфты 8 к шкиву барабана 1. Давление на колодки передается пневмокамерой 6, которая надета на ступицу, посаженную на вал. При подаче по трубке 7от компрессора сжатого до давления 0,5. 0,7 МПа воздуха внутрь пневмокамеры она расширяется, увеличивается в диаметре и прижимает колодки. Выключается муфта выпуском воздуха из пневмокамеры с отжимом колодок пружиной 4. Для лучшего отвода теплоты на ведомом шкиве имеются ребра 2.

Пневмокамерные муфты создают равномерное давление на обод, благодаря чему обеспечивают плавное включение механизмов и снижают динамические нагрузки. Кроме того, муфты просты по конструкции и не требуют сложных регулировок. Недостатком таких муфт является недолговечность пневмокамер.

Самоуправляемые муфты служат для автоматического соединения и разъединения валов. На рис. 1.15, л показана самоуправляемая обгонная муфта, передающая момент только в одном направлении. При вращении звездочки 1 по часовой стрелке шарики (или ролики) 2 под действием сил трения заклиниваются в узкой части паза, что и обеспечивает передачу движения на обойму 3. Шарики (ролики) удерживаются в постоянном контакте с обоймой пружиной 5 с толкателем 4. При вращении звездочки против часовой стрелки ролик заходит в широкую часть паза и движение не передается на внешнюю обойму.

Предохранительные муфты предназначены для защиты машин от перегрузок во время работы. Наибольшее распространение получили муфты с одним или двумя срезными штифтами 2, передающими крутящий момент между полумуфтами 1 и 3 (рис. 1.15, м). При перегрузке штифт, рассчитанный на максимальный момент, срезается полумуфтами 1 и 3, которые начинают вращаться свободно друг относительно друга. Для дальнейшей работы муфты срезанный штифт 2 заменяют на новый.

Канатные передачи используют для привода рабочих органов грузоподъемных машин, навесного и прицепного тракторного оборудования, кабин лифтов и др. Основным рабочим элементом канатных передач являются стальные проволочные канаты, обладающие большой прочностью, гибкостью и долговечностью. Стальные канаты классифицируют по назначению, конструктивным признакам и механическим свойствам проволок.

По назначению канаты разделяют на грузовые (Г) и грузолюдские (ГЛ). Их изготовляют из высокопрочной светлой (без покрытия) или оцинкованной проволоки диаметром 0,2. 3 мм высшей (В), первой (I), второй (II) марок с сопротивлением разрыву 1372. 2352 МПа. Оцинкованную проволоку используют для канатов при работе механизмов в агрессивных средах. Она имеет следующие маркировочные группы: средняя (С) — тонкое цинковое покрытие; жесткая (Ж) — среднее цинковое покрытие; особо жесткая (ОЖ) — толстое покрытие.

По конструктивным признакам канаты бывают одинарной, двойной и тройной свивки. Канаты одинарной свивки (рис. 1.16, а) свивают сразу из пучка проволоки. Они обладают большой жесткостью и применяются в основном для расчалок.

В строительных машинах применяют канаты двойной свивки (рис. 1.16, б), называемые тросами. Сначала проволоку свивают в пряди / вокруг центральной проволоки, а затем пряди свивают в канат вокруг сердечника 2, который может быть металлическим (м.с.) или из органических материалов (о.с.).

Органические сердечники изготовляют из пеньки, реже из синтетических материалов. Они придают канату большую гибкость, а также удерживают в себе смазку. Канаты со стальным сердечником используют при резко меняющихся нагрузках и в условиях высоких температур.

Рис. 1.16. Стальные проволочные канаты

В качестве несущих канатов кабельных кранов применяют специальные спиральные канаты закрытой конструкции (рис. 1.16, г). Каждый такой канат имеет наружный ряд фасонных проволок, которые плотно прилегают друг к другу и образуют гладкую поверхность. Вследствие плотной внешней поверхности спиральные закрытые канаты хорошо сопротивляются коррозии.

По роду свивки проволок в прядях канаты изготовляют следующих типов: ТК — с точечным контактом отдельных проволок между слоями пряди; ЛК — с линейным контактом проволок в пряди; ТЛК — комбинированная свивка с точечно-линейным касанием проволок. Направление свивки проволок в прядях может быть левое (Л) и правое (не обозначается).

Число проволок в прядях и прядей в канатах может быть различным, однако в строительных машинах применяют главным образом канаты, свитые из шести прядей, в каждой из которых 19 или 37 проволочек.

Пряди свивают с одинаковым диаметром проволок в слое (Л К—0), с различным диаметром проволок в верхнем слое (ЛК — Р), с размещением между двумя слоями заполняющих проволок меньшего диаметра (ЛК — 3).

По сочетанию направления свивки каната и его элементов различают канаты односторонней (О), крестовой и комбинированной (К) свивки. При односторонней свивке проволоки в прядях и пряди в канатах имеют одинаковое направление свивки (см. рис. 1.16, б). Такие канаты отличаются гибкостью, но легче раскручиваются и сплющиваются. При крестовой свивке проволока в прядях и пряди в канате свиты в противоположных направлениях (рис. 1.16, в). При комбинированной свивке две соседние пряди в канате имеют противоположные направления проволок. В грузоподъемных машинах наибольшее применение получили канаты крестовой свивки, которые хорошо сопротивляются расплющиванию и раскручиванию.

Канаты подразделяют также на нераскручивающиеся (Н) и раскручивающиеся (Р), крутящиеся и малокрутящиеся (МК).

Из рассмотренных стандартных литерных обозначений складывается полное условное обозначение каната. Так, канат диаметром 21 мм грузового назначения из проволоки первой марки без покрытия, левой комбинированной свивки, нераскручивающийся, маркировочной группы 1704 МПа по ГОСТ 2688—80 записывается так: 21,0-Г-1-Л-К-Н-1704 ГОСТ 2688-80.

Кроме того, конструкция канатов имеет индексацию, которая характеризует число прядей и проволочек в прядях. Например, индекс ЛК — Р6 х 19(1 + 6 + 6/6) + 1 о.с. означает, что имеем канат с линейным контактом проволок в прядях, различным диаметром проволок в верхнем слое прядей, всего прядей 6, в каждой пряди по 19 проволочек, сердечник органический — 1; цифры в скобках обозначают, что в центре каждой пряди размещена одна проволока, вокруг которой во втором слое расположено шесть проволок, а в наружном слое — шесть проволок одного и шесть другого диаметра (6/6). Тип и диаметр каната подбирают по разрывному усилию:

где дУ_к — расчетная нагрузка, воспринимаемая канатом, Н; к — коэффициент запаса прочности каната (в строительных кранах и грузоподъемных лебедках 5; 5,5; 6,0 соответственно при легком, среднем и тяжелом режиме работы; в лебедках, предназначенных для подъема людей, — 9.

Критерием для определения надежности проволочного каната и пригодности его для дальнейшей эксплуатации служит число обрывов проволок на шаге свивки и износ по диаметру проволок каната. Шагом свивки канатар_с называют расстояние между двумя метками, в которое укладывается число витков, равное числу прядей в канате. На рис. 1.16,6 показан канат, состоящий из шести прядей, поэтому шаг свивки включает здесь шесть витков. В случае появления обрывов проволок в канатах они подлежат выбраковке согласно Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

Для уменьшения износа и увеличения срока службы канаты при эксплуатации и хранении смазывают техническим вазелином, пушечным или графитовым смазочным материалом, канатной мазью.

Крепление каната к металлическим конструкциям машины может осуществляться нажимными винтами (рис. 1.17, а), клиновой втулкой (рис. 1.17, б) или опрессовкой в стальных трубках (рис. 1.17, в). В последнем варианте, чтобы канат 1 не перетирался, внутри него помешают коуш 2.

Рис. 1.17. Способы крепления концов каната

Полиспаст (рис. 1.18) — это система, состоящая из подвижных и неподвижных блоков, последовательно огибаемых канатом. Полиспасты применяют для выигрыша в силе (силовые) или в скорости (скоростные).

В строительных машинах используют чаше силовые полиспасты (см. рис. 1.18), которые уменьшают натяжение каната и момент от веса груза на барабане.

Блоки полиспаста размешаются двумя группами в подвижной и неподвижной обоймах. Неподвижная обойма блоков прикрепляется к конструкции крана или балки, а подвижная снабжается крюком или устройством для захвата груза.

Основной характеристикой полиспаста является кратность, под которой понимают отношение скорости навивки каната на барабан к скорости подъема груза.

Полиспасты могут быть простыми (рис. 1.18, а—г) и сдвоенными (рис. 1.18, д). В простом полиспасте навивка на барабан происходит одной ветвью. В сдвоенных полиспастах оба конца каната закрепляют на барабане лебедки, что обеспечивает равномерную нагрузку на опоры барабана и подъем груза без раскачивания в горизонтальной плоскости.

Рис. 1.18. Схемы полиспастов

В простом полиспасте кратность /_п равна числу ветвей каната п, на которые распределяется нагрузка, приложенная к подвижной обойме. В сдвоенном полиспасте кратность определяют по формуле

При подъеме груза с помощью полиспаста усилие в ветви каната, наматываемой на барабан, определяют по формуле

где т — масса груза; т_п — масса подвижной обоймы полиспаста с грузозахватным органом; /_п — кратность полиспаста; а — параметр, характеризующий тип полиспаста (для простых а = 1, для сдвоенных а = 2); г|_м — КПД полиспаста; g — ускорение свободного падения.

Для приближенных расчетов при числе блоков в полиспасте до четырех

где г|_б — КПД одного блока (0,96. 0,99); г_б — число блоков в полиспасте.

Остановы применяют для того, чтобы удержать груз, поднимаемый лебедками, от падения, не препятствуя при этом вращению вала или барабана лебедки в направлении подъема груза. По конструктивному исполнению их подразделяют на храповые (с наружным и внутренним зацеплением) и фрикционные.

Храповой останов (рис. 1.19, а) состоит из храпового колеса 7, вала 4, защелки (собачки) 2 и оси 3, укрепленной на раме грузоподъемного механизма. Колесо жестко закреплено на валу и может вращаться только в одну сторону — на подъем груза. Вращению механизма в сторону опускания груза препятствует защелка, входящая в зацепление с зубьями колеса. Груз можно опустить, если защелку вывести из зацепления с колесом.

Рис. 1.19. Остановы и тормоза

Основным недостатком храповых остановов является возникновение больших ударных нагрузок при остановке.

Конструкция и принцип действия фрикционных остановов аналогичны рассмотренным обгонным фрикционным роликовым муфтам (см. рис. 1.15).

Тормоза предназначены для уменьшения скорости или остановки механизма или машины. В зависимости от группы машин (транспортные, грузоподъемные, землеройные и т.д.) функции, выполняемые тормозами, различны. Так, в механизмах подъема кранов тормоза используют для удержания груза на весу или для его опускания с заданной скоростью; в транспортных машинах тормозные устройства обеспечивают снижение скорости машины или ее остановку на определенном участке пути. По назначению тормоза подразделяют на стопорные и спускные; по характеру работы — нормально замкнутые, нормально разомкнутые и комбинированные; по принципу действия — автоматические и управляемые при помощи педалей и рычагов; по конструции контактируемых рабочих частей — колодочные, ленточные, дисковые и конусные.

Стопорные тормоза служат для остановки и удержания груза в поднятом положении. Тормоза, которые, помимо остановки и удержания груза, могут регулировать скорость его опускания, называют спускными.

Нормально замкнутые тормоза постоянно замкнуты усилием пружины или весом груза и размыкаются только на тот период, когда механизм работает. Нормально разомкнутые тормоза замыкаются только тогда, когда нужно остановить механизм. Комбинированные тормоза работают в нормальных условиях как тормоза нормально разомкнутые, а в аварийных ситуациях — как нормальные замкнутые.

Автоматические тормоза действуют независимо от воли обслуживающего персонала. Одновременно с выключением привода механизма они замыкаются при помощи электромагнитных, элект- рогидравлических или электромеханических систем.

На рис. 1.19, б показан нормально замкнутый автоматический ленточный тормоз. Он состоит из тормозного шкива 5, жестко закрепленного на валу механизма, гибкой стальной ленты 4толщиной

3.. .5 мм с фрикционной накладкой, рычага 3, натяжного груза 2 и электромагнита 1. Торможение достигается путем обхвата тормозного шкива 5 стальной лентой 4, один конец которой закреплен неподвижно, а другой натягивается грузом 2, смонтированным на рычаге 3.

При пуске электродвигателя механизма питаемая током катушка электромагнита 1 втягивает якорь, соединенный с рычагом 3. При подъеме рычага между тормозной лентой и шкивом образуется зазор

1.. . 1,5 мм, вследствие чего процесс торможения прекращается.

Тормозной момент, развиваемый ленточным тормозом (Н • м):

где S_H6 — натяжение набегающей на шкив ветви ленты, Н; 5_б — натяжение сбегающей ветви, Н; D — диаметр шкива, м.

Недостатком ленточных тормозов является большое радиальное усилие, изгибающее вал.

В грузоподъемных машинах получили большое распространение колодочные тормоза, которые являются достаточно простыми по конструкции, надежны в эксплуатации и в которых отсутствует радиальное давление на вал. Они пригодны для двустороннего торможения и применяются в качестве стопорных нормально замкнутых автоматических тормозов.

Колодочный тормоз, показанный на рис. 1.19, в, работает следующим образом. Фрикционные колодки 6 стоек 7 и 10, прикрепленных шарнирно к основанию, прижимаются к шкиву 8 пружиной 5, концы которой упираются в скобу 3 и гайку 4 на штоке 2 Шарнирное крепление колодок к стойкам обеспечивает их плотное прилегание к шкиву. При включении электродвигателя ток проходит и по катушке 11 электромагнита. При этом рычаг 1 притягивается к электромагниту, блокируя работу пружины 5 и отводя колодки от тормозного шкива на 1,0. 1,5 мм. Зазор между тормозным шкивом и колодками устанавливается винтом 9, а усилие пружины 5 регулируется гайкой 4.

Для создания необходимого тормозного момента к колодкам должно быть приложено суммарное усилие (Н)

где М_т — тормозной момент, Н • м; р — коэффициент трения между колодкой и шкивом; D — диаметр тормозного шкива, м.

Тормозные электромагниты недолговечны, не обеспечивают плавности торможения и создают значительные пусковые токи. По этой причине на механизмах, требующих частых включений, применяют электрогидравлические толкатели. Однако следует иметь в виду, что электрогидравлические толкатели более сложны в изготовлении и требуют специальной рабочей жидкости при низких температурах.

Для рассмотренных конструкций ленточных и колодочных тормозов характерно, что усилие, создающее тормозной момент, направлено всегда перпендикулярно валу, подлежащему остановке. В некоторых грузоподъемных машинах (тали, тельферы) для компактности применяют тормоза, усилие замыкания тормозных поверхностей которых действует вдоль оси тормозного вала. К тормозам с осевым нажатием относятся дисковые и конусные. По конструкции и принципу действия большинство дисковых и конусных тормозов аналогичны дисковым и конусным муфтам сцепления.

Гидравлические трансмиссии. В последние годы механические трансмиссии все активнее заменяют гидравлическими благодаря целому ряду преимуществ: высокий КПД, компактность, надежность в работе, возможность бесступенчато получать большие передаточные числа и работать при больших усилиях, большой диапазон (с одновременным сохранением точности) регулирования исполнительными механизмами, предохранение двигателя и механизмов от перегрузок, удобство размещения отдельных узлов гидропривода на машине и возможность передачи энергии в пределах машины, простота управления и возможность автоматизации.

Характерная особенность гидравлических трансмиссий — отсутствие жесткой связи между ведущими и ведомыми частями передачи. В этих трансмиссиях рабочим элементом, передающим энергию от ведущего звена к ведомому, будет рабочая жидкость, которая, кроме того, является смазывающей и антикоррозионной средой и выполняет еще ряд важных функций, определяющих технико-экономические и эксплуатационные показатели трансмиссии. В качестве рабочих жидкостей применяют масла на минеральной основе с определенной вязкостью, в которые добавляют противоизносные, антиокислительные, антипенные присадки, улучшающие их эксплуатационные свойства.

Например, гидравлическое масло ВМГЗ предназначено для эксплуатации на всей территории СНГ; гидравлическое масло МГ-30 может быть использовано в качестве летнего сорта в районах с умеренным климатом. При отсутствии основных сортов рабочих жидкостей допускается применять заменители — веретенное масло А или индустриальное масло И-30А.

По принципу действия гидравлические трансмиссии подразделяют на гидростатические (объемные) и гидродинамические. В гидростатических трансмиссиях давление рабочей жидкости (от насоса) преобразуется в возвратно-поступательное движение с помощью гидроцилиндров или во вращательное — с помощью гидромоторов. В гидродинамических трансмиссиях энергия приводного двигателя передается ведомому валу в результате изменения момента количества движения на рабочих колесах гидротрансформатора, т.е. в основном за счет кинетической энергии потока рабочей жидкости.

По циркуляции рабочей жидкости гидростатические трансмиссии выполняют как с разомкнутым, так и с замкнутым потоком, с насосами постоянной и переменной подачи (нерегулируемыми и регулируемыми). В разомкнутом потоке рабочая жидкость от гидродвигателя поступает в бак, в котором давление соответствует атмосферному. В гидроприводе с замкнутым потоком рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса. Компенсация неизбежно возникающих объемных потерь в гидроприводах с замкнутым потоком достигается в результате статического напора от подпиточного бачка или дополнительного насоса, включенного в гидросистему.

Гидростатическая трансмиссия (рис. 1.20) состоит из энергетической, исполнительной и распределительной частей. Энергетическая часть предназначена для подачи жидкости, содержащейся в баке 1 под требуемым давлением, в напорную гидролинию 5с помощью насоса

• 2 (ведущее звено). Насос приводят в действие от силовой установки
• 3 базовой машины. Исполнительная часть состоит из агрегатов, преобразующих энергию жидкости в механическую. Это могут быть гидроцилиндры 10 или гидромоторы, представляющие собой ведомое звено. Распределительная часть обеспечивает распределение и регулирование потока жидкости по давлению и направлению. В нее входят распределитель 9, дроссель 4, предохранительный 7, обратный 8 и редукционный 13 клапаны, фильтр 11, манометры 6, вентили 14 и др. Обработанная жидкость возвращается в маслобак по сливной гидролинии 12.

Поршневые гидроцилиндры с односторонним штоком получили наибольшее применение в строительных ма-

Рис. 1.20. Схема гидростатической (объемной) трансмиссии

шинах. По принципу действия эти гидроцилиндры бывают одностороннего (рис. 1.21, а) и двустороннего (рис. 1.21,6) действия. Первые развивают усилие только в одном направлении — на выталкивание поршня 3 со штоком 2 из цилиндра 1. Обратный ход совершается под действием пружины 4 или нагрузки той части машины, с которой сопряжен шток. К этим же гидроцилиндрам можно отнести и телескопические (рис. 1.21, в), обеспечивающие больший ход путем выдвижения нескольких телескопических штоков.

Рис. 1.21. Схемы гидроцилиндров

Используемые в строительных машинах гидроцилиндры имеют внутренний диаметр цилиндра 40. 250 мм и развивают давление (номинальное и максимальное) 16. 20; 25. 32 и 32. 40 МПа. По существу, силовые гидроцилиндры можно рассматривать как гидродвигатели с возвратно-поступательным движением штока. Усилие на штоке гидроцилиндра

где р — давление жидкости в цилиндре, Па; S_n — рабочая площадь поршня, мм 2 ; р_м — механический КПД (0,97).

Скорость перемещения штока

где Q_H — подача насоса.

Гидрораспределители предназначены для управления исполнительными механизмами гидросистем машин путем направления или перекрытия потока жидкости, поступающей от гидронасосов.

По конструктивному исполнению гидрораспределители подразделяют на золотниковые, клапанные и крановые. В золотниковых распределителях потоком жидкости управляют с помощью возвратно-поступательного перемещения золотников, в клапанных — открытием и закрытием специальных клапанов, а в крановых — поворотом пробки.

В зависимости от числа подведенных каналов (напорного, сливного, рабочих) распределители разделяют на двух-, трех- и четырехходовые, а по числу фиксируемых положений — на двух-, трех- и четырехпозиционные.

Управление гидрораспределителями может осуществляться вручную с помощью рукояток или с помощью электро- и гидропривода, позволяющих снизить усилие на рукоятках управления и повысить точность выполнения операции.

На рис. 1.20 показан четырехпозиционный распределитель 9, который управляет двумя спаренными гидроцилиндрами 10. Использование такого распределителя обеспечивает возможнось перемещения исполнительного органа в двух направлениях, а также свободное плавающее перемещение.

Обратные клапаны пропускают жидкость в трубопроводах только в одном направлении. По конструкции их делят на неуправляемые и управляемые.

Неуправляемый обратный клапан показан на рис. 1.22, а. В штуцере 3 с седлом 4 установлен шарик 7, который прижимается к седлу слабой пружиной 2. Под давлением подаваемой в канал Л жидкости шарик 1 сжимает пружину и открывает доступ жидкости к полости В. Движение жидкости в обратном направлении невозможно, так как под давлением рабочей жидкости шарик 1 плотно прижимается к седлу 4, перекрывая канал.

Управляемые обратные клапаны, позволяющие запирать систему, а при необходимости пропускать жидкость в обоих направлениях, называют гидрозамками, которые устанавливают, в частности, между гидромотором и гидрораспределителем для надежной фиксации положения рабочего органа.

Рис. 1.22. Неуправляемый обратный клапан

Предохранительные клапаны служат для снижения или прекращения подачи жидкости в напорную гидролинию и срабатывают при давлении, превышающем номинальное на 10. 15 %. Наиболее простой и распространенный вариант конструкции этого клапана показан на рис. 1.22, б. Клапан состоит из регулировочного болта /, корпуса 2, пружины 3, шарика 5, центрирующей шайбы 4. Принцип действия клапана основан на регулировании силы давления жидкости, действующей на шарик, и усилия пружины 3. Когда давление действующей на шарик жидкости больше, чем усилие сжатия пружины, открывается доступ жидкости к каналу С и давление в напорной линии Н падает.

Редукционныйклапан применяют в тех случаях, когда необходимо в нагнетательной ветви трубопровода поддерживать постоянное давление независимо от развиваемого насосом давления. На рис. 1.22, в канал Л соединен с напорным участком трубопровода. Его давление, преодолевая усилие пружины и силу давления в полости С, открывает клапан 1. В результате этого жидкость из полости высокого давления будет перетекать в полость низкого давления до тех пор, пока давление на участке трубопровода с низким давлением не поднимется до определенного значения.

После этого давление жидкости через клапан 2 сообщится полости С. Под действием давления в полости С золотник переместится и перекроет доступ жидкости из линии высокого давления.

Гидродроссели (рис. 1.22, г) предназначены для регулирования скорости перемещения рабочих органов путем изменения количества пропускаемой рабочей жидкости. Для этого на пути движения жидкости ставится сопротивление, которое изменяет сечение проходного отверстия и обеспечивает тем самым изменение расхода жидкости.

Дроссели подразделяются на управляемые (проходное сечение дросселя в процессе работы может быть увеличено или уменьшено) и неуправляемые (при работе проходное сечение дросселя остается постоянным).

В гидравлических трансмиссиях жесткие трубопроводы изготовляют из стальных цельнотянутых труб. Наиболее распространены трубопроводы номинальных внутренних диаметров 16,20,25 и 32 мм на номинальное давление 16. ..32 МПа. Для включения и отключения отдельных участков трубопроводов используют вентили. Давление в сети контролируется манометрами.

Гидродинамические трансмиссии включают в себя гидромуфты или гидротрансформаторы.

Г идромуфты (рис. 1.23, а) применяют для передачи мощности с ведущего на ведомый вал трансмиссии без изменения крутящего момента. Они состоят из двух основных элементов: насосного колеса 1, установленного на валу 2, соединенном с валом двигателя, и турбинного колеса 3, установленного на валу 4, соединенном с трансмиссией.

Рис. 1.23. Гидродинамические передачи

Оба вала гидромуфты механически не связаны между собой. Зазор между колесами в зависимости от размеров рабочих колес составляет 3. 12 мм. Оба колеса образуют камеру, заполненную маловязким маслом. Лопатки насосного колеса при вращении отбрасывают жидкость к периферии, сообщая ей кинетическую энергию. Попадая в турбинное колесо, жидкость передает ему полученную энергию и заставляет вращаться в ту же сторону. Максимальное значение КПД гидромуфт составляет 0,95. 0,98.

Трансмиссии с гидромуфтами позволяют запускать и останавливать двигатель под нагрузкой и защищают его от перегрузки. Недостаток гидромуфт — потеря мощности в связи с нагреванием жидкости, заполняющей муфту, а следовательно, снижение КПД системы; невозможность изменения передаваемого крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки.

Г идротрансформаторы обладают способностью автоматического бесступенчатого повышения крутящего момента в зависимости от внешнего сопротивления.

Гидротрансформатор (рис. 1.23, б) состоит из трех рабочих колес: насосного 1, турбинного 2 и неподвижного направляющего 3 (реакторного). Турбинное колесо крепится к ведомому валу 5, насосное — к валу двигателя 4, направляющее — к неподвижному картеру. В отличие от радиальных лопаток гидромуфт лопатки рабочих колес гидротрансформатора имеют изогнутую форму.

При работе гидротрансформатора масло захватывается лопатками вращающегося насосного колеса 1, отбрасывается центробежной силой к наружной окружности и попадает на лопатки турбинного колеса

2. Благодаря создаваемому при этом напору это колесо приводится в движение вместе с ведомым валом 5. Затем жидкость поступает на лопатки неподвижно закрепленного реакторного колеса 3, изменяющего направление потока жидкости, и опять поступает в насосное колесо, непрерывно циркулируя по замкнутому кругу внутренней полости рабочих колес и участвуя в общем вращении с колесами.

Лопатки неподвижного реакторного колеса изменяют направление проходящего через него потока жидкости. На лопатках реактора возникает усилие, вызывающее появление реактивного момента. Таким образом, реактор дает возможность получать на валу турбинного колеса крутящий момент, отличающийся от момента, передаваемого двигателем.

Чем медленнее вращается турбинное колесо по сравнению с насосным колесом (например, при возрастании приложенной к валу турбинного колеса внешней нагрузки), тем значительнее лопатки реактора изменяют направление проходящего через него потока жидкости и тем больший дополнительный момент передается от реактора турбинному колесу, вследствие чего увеличивается крутящий момент на его валу. Эффект саморегулирования гидротрансформатора улучшает работу двигателя внутреннего сгорания и всей трансмиссии.

Коэффициент полезного действия гидротрансформатора

где Р — мощность, снимаемая с гидротрансформатора; Р_н — мощность, подводимая к гидротрансформатору; М_ниМ_т — моменты, передаваемые валами насосного и турбинного колес; п_н и п_т — частота вращения соответственно насосного и турбинного колес; к — коэффициент трансформации (к = 2,5. ..3,5), который рассчитывают по формуле

i — передаточное число гидротрансформатора, которое рассчитывают по формуле

Недостатки гидротрансформатора — сравнительно низкий КПД Olmax = 0,90. 0,92), необходимость охлаждения рабочей жидкости, высокая стоимость.

Трансмиссии строительных машин могут быть

Трансмиссии ремонтно-строительных машин

По способу передачи энергии трансмиссии ремонтно-строительных машин делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Механическая энергия первичной силовой установки (двигателя) часто преобразуется в энергию других видов (электрического тока, рабочей жидкости, сжатого воздуха), а затем снова в механическую. В комбинированных трансмиссиях такое преобразование может происходить неоднократно.

Механические трансмиссии делятся на редукторные и канатно- блочные. Первые представляют собой системы редукторов в сочетании с различными видами передач (зубчатые, карданные, цепные, ременные и др.). Составными частями вторых служат лебедки и канатные полиспасты с направляющими блоками. Важными элементами механических трансмиссий являются сцепные муфты и тормоза, являющиеся также элементами управления. Редукторы предназначаются для отбора и распределения мощности силовой установки между механизмами машины, а также для изменения величины и направления силовых потоков. Редукторные трансмиссии обеспечивают передачу движения на короткие расстояния. При относительно больших размерах передач (на бульдозерах, скреперах, экскаваторах) используют канатно-блочные трансмиссии.

Основными положительными качествами механических трансмиссий являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшая масса и стоимость, надежность в работе. К недостаткам относятся значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Расширение диапазона регулирования скоростей и крутящих моментов ведет к значительному усложнению конструкции трансмиссий, что снижает ресурс и ремонтопригодность машины.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Электрические или комбинированные дизель-электрические трансмиссии применяют на некоторых ремонтно-строительных машинах. Силовой установкой такого привода является генератор, питаемый от внешней сети, или агрегат, сочетающий дизельный двигатель с генератором. Генераторы питают током электродвигатели постоянного или переменного тока, приводящие в действие механизмы рабочего оборудования.

Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и удобны в эксплуатации, допускают кратковременные перегрузки. Существенным недостатком электропривода с двигателями переменного тока является то, что они фактически не обладают способностью саморегулироваться. Применение сопротивлений для смягчения характеристики приводит к большим потерям энергии и увеличению массы. Для регулирования скоростей применяют систему электропривода с тормозным генератором постоянного тока. По этой схеме момент тормозного генератора регулируют изменением тока возбуждения или сопротивления в цепи якоря.

В электрических приводах механизмов некоторых машин применяют асинхронные крановые электродвигатели трехфазного тока напряжением 220 и 380 В с короткозамкнутым ротором при мощности до 10 кВт или с контактными кольцами при большей мощности. Они обладают значительной перегрузочной способностью, при этом удобны в управлении, хотя имеют большой пусковой момент при включении и невозможность регулирования скорости. Поэтому их применяют только для привода лебедок с небольшим усилием и для привода вспомогательных механизмов.

Двигатели с контактными кольцами удовлетворительно работают при частых пусках и торможениях, допускают регулировку угловой скорости. Управление двигателями осуществляют специальными реостатами — контроллерами.

Преимуществами электропривода являются: постоянная готовность к работе, простота пуска и реверсирования, высокий КПД, возможность получения «мягкой» характеристики и дистанционного автоматического управления. К недостаткам относятся зависимость от внешнего источника энергии и большая стоимость электрооборудования.

Гидравлические трансмиссии широко применяют на ремонтно-строительных машинах. Гидравлические приводы работают при давлении рабочей жидкости 6,3.. .35 МПа и более при ее расходе 10.. .200 л/мин. Гидравлический привод обладает рядом достоинств по сравнению с другими видами: сравнительно небольшая масса и габариты гидроагрегатов, возможность получения больших передаточных чисел, которые могут достигать более тысячи. Небольшая инерционность передач обеспечивает хорошие динамические свойства привода, что увеличивает долговечность машины и позволяет производить включение и реверсирование рабочих движений за доли секунды, сокращая время рабочего цикла и повышая производительность машины. Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости рабочих движений; позволяет автоматизировать не только отдельные операции, но и целые технологические процессы; снижает затраты энергии на управление машиной независимо от мощности привода, повышает безопасность работы машиниста.

Узлы гидропривода располагают следующим образом: насос — У приводного двигателя, гидродвигатели — непосредственно у исполнительных органов, элементы управления — у пульта машиниста. Приводной двигатель, система привода и рабочие органы надежно предохраняются от перегрузок благодаря применению предохранительных и перепускных клапанов. В системах гидропривода широко применяются стандартизированные и унифицированные узлы (объемные насосы, аксиально-поршневые гидромоторы, гидроцилиндры, управляющая гидроаппаратура), что снижает себестоимость гидропривода и облегчает его эксплуатацию и ремонт.

Рис. 3.2. Гидродинамические трансмиссии

К недостаткам гидропривода относятся: снижение объемного и механического КПД у насосов и гидромоторов с 0,92 до 0,86 при длинных трубопроводах; применение специальных рабочих жидкостей в различных климатических условиях; появляется необходимость наблюдения за состоянием соединений и ликвидация утечек рабочей жидкости; относительно большая по сравнению с механическим стоимость изготовления.

Гидравлические приводы бывают гидродинамические и гидростатические (объемные).

Гидродинамические трансмиссии выполняют с гидромуфтами и гидротрансформаторами (рис. 3.2). Их отличительной особенностью является отсутствие жесткой связи между ведущим и ведомым валами. Передача мощности осуществляется за счет кинетической энергии рабочей жидкости, воздействующей на лопасти рабочих колес. Гидромуфта (рис. 3.2, а) имеет два рабочих колеса — насосное и турбинное, расположенные в корпусе. Первое соединяется с двигателем, второе — с ведомым элементом трансмиссии. Оба колеса образуют замкнутое кольцевое пространство — рабочую полость, которая заполняется рабочей жидкостью. Лопатками насосного колеса, приводимого во вращение двигателем от вала, рабочая жидкость отбрасывается к периферии рабочей полости, попадает на лопатки турбинного колеса и приводит его и вал во вращение. Затем она по корпусу возвращается к насосному колесу.

Гидротрансформатор (рис. 3.2, б) состоит из трех рабочих элементов— насосного колеса, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса, жестко посаженного на ведомый вал, и неподвижного направляющего аппарата (реактора). В рабочих полостях, так же как и в гидромуфте, циркулирует рабочая жидкость. Ввиду наличия реактора 6 при изменении внешней нагрузки в гидротрансформаторе происходит преобразование не только скорости вращения, но и крутящего момента. В трансмиссиях мощных строительных машин гидротрансформаторы выполняют роль бесступенчатого редуктора, плавно и автоматически изменяющего величину передаваемого крутящего момента. Это значительно облегчает управление машиной и повышает ее производительность. Гидротрансформатор «непрозрачной» схемы надежно предохраняет трансмиссию и двигатель от перегрузок, что способствует значительному увеличению срока службы двигателя и агрегатов трансмиссии. Однако из-за сравнительно низкого КПД возникает необходимость увеличения мощности силовой установки на 10… 15% что ведет к снижению топливной экономичности машины. Гидродинамические трансмиссии широко применяют на экскаваторах, самоходных скреперах, колесных бульдозерах и погрузчиках.

Гидромеханические трансмиссии обеспечивают быстрый разгон и торможение машины, выполняют функции автоматических бесступенчатых коробок перемены передач, хорошо согласовывают работу механизмов и др. Значительный эффект получают совмещением механических трансмиссий с гидравлическими, особенно для малогабаритных машин и механизмов.

Гидрообъемный привод состоит из насоса, гидродвигателя, гидроцилиндров, соединяющих рабочие линии высокого (напорные) и низкого (сливные, всасывающие, подпиточные) давления, а также регулирующих и вспомогательных устройств.

На машинах для ремонтно-строительных работ используются аксиально-поршневые регулируемые (типа 207 и 223) и нерегулируемые (типа 210) насосы и гидромоторы, радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы (типа РМ), шестеренчатые насосы (НШ) и гидромоторы, пластинчатые гидромоторы и насосы (типа Г-12). Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости и характеризуются развиваемым давлением и подачей. Гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую и характеризуются развиваемым крутящим моментом и частотой вращения вала.

Наиболее распространены насосы НШ (рис. 3.3). Ведущие и ведомые шестерни жестко сидят на валах, установленных на скользящих подшипниках в корпусе. При вращении шестерен валом рабочая жидкость из бака через всасывающую полость заполняет пространство между зубьями, откуда выдавливается в напорную магистраль. Насос развивает давление до 14 МПа при подаче до 100 л/мин.

Рис. 3.3. Шестеренчатый насос: а — общий вид; б — схема работы

Основными деталями лопастного насоса Г-12 (рис. 3.4, а) являются корпус, ротор, лопасти, перемещающиеся в пазах ротора. При вращении ротора лопасти под действием центробежных сил скользят по пазам, выдвигаются, захватывают рабочую жидкость, поступающую в корпус из бака, и нагнетают ее в магистраль под давлением 10…12,5 МПа.

Основными деталями радиально-поршневых насосов типа РМ (рис. 3.4, б) являются неподвижный статор и несоосный с ним вращающийся ротор с плунжерами и пружинами. Ввиду несоосности ротора и статора происходит забор рабочей жидкости из бака через всасывающий канал, при дальнейшем движении плунжеры перемещаются и сжимают рабочую жидкость, создавая давление до 25 МПа в магистрали.

Аксиально-поршневой насос типа НПА-64 (рис. 3.4, в) состоит из цилиндрового блока, плунжеров со штоками, приводного вала и неподвижного распределительного диска. По окружности блока расположено восемь цилиндров с плунжерами. При вращении блока, наклонного к оси приводного вала под углом а=15… 30°, плунжеры вращаются вместе с блоком и одновременно движутся возвратно-поступательно в его цилиндрах, попеременно засасывая рабочую жидкость из бака и выталкивая ее в напорную магистраль. Жидкость засасывается и нагнетается поршнями через каналы 8 в распределительном диске. Эти насосы развивают давление до 35 МПа, обеспечивая подачу 60… 63 л/мин.

Рис. 3.4. Принципиальная обратимых насос-моторов: а — лопастного; б — радиально-поршневого; в — аксиально-поршневого

Для приведения в действие элементов рабочих органов с поступательным движением (подъема и опускания стрелы, рукояти и ковша экскаватора, ковша скрепера, отвалов бульдозеров и автогрейдеров и др.) используют гидроцилиндры диаметром 32 … 220 мм и ходом поршня 60 … 2000 мм (рис. 3.5). Регулирующие устройства (распределители, дроссели, регуляторы, клапаны) изменяют в процессе работы величину и направление потока жидкости от насоса к гидродвигателям, а также ограничивают давление в гидросистеме, предохраняя трансмиссию от перегрузок.

Различают распределители золотниковые и крановые. Последние не обеспечивают достаточной герметичности, поэтому применяются в системах с низким давлением (до 1 МПа). Число распределителей определяется количеством приводимых в действие исполнительных органов, а число их позиций — требованиями к управлению и конструкцией рабочих органов. В большинстве случаев применяются трехпозиционные золотники. В некоторых машинах (бульдозеров и погрузчиков) — четырехпозиционные. Управление распределителями — ручное с пружинным возвратом из включенных позиций или с фиксацией во всех положениях. Применяют также золотники с электрогидравлическим включением.

Рис. 3.5. Гидравлические цилиндры: а, 6, в — однопоршневые двустороннего действия; г — двухпоршневой; д — телескопический; 1 — корпус; 2— поршень; 3— пружина; 4— уплотнительные кольца; 5 — шток; 6 — манжеты уплотнения; 7.8 — штуцера подвода рабочей жидкости

К вспомогательным устройствам относятся баки для рабочей жидкости, фильтры и центрифуги для очистки рабочих жидкостей, теплообменники для их охлаждения. В гидростатических трансмиссиях используемая рабочая жидкость должна быть чистой. Загрязнение допускается частицами размерами не выше 20.. .40 мк.

По конструкции гидростатические трансмиссии делятся на открытые и закрытые. Открытую гидростатическую трансмиссию с нерегулируемыми насосами и дроссельным регулированием скорости (рис. 3.6) применяют в приводах рабочих органов и механизмов, движение которых имеет устойчивый характер (например, в приводе подъема отвалов бульдозера и автогрейдеров, ковшей скреперов и др.). Насосом, приводимым от двигателя внутреннего сгорания базовой машины, рабочая жидкрсть из бака подается по напорной линии к распределителю. Четырехпозиционный распределитель управляет двумя спаренными гидроцилиндрами. Использование такого распределителя обеспечивает возможность перемещения рабочего органа в двух направлениях, стопо- рение его обратным клапаном, а также свободное перемещение.

Рис. 3.6. Схема элементов открытой гидравлической трансмиссии

Рабочая жидкость из распределителя по сливному трубопроводу возвращается в бак. Для очистки рабочей жидкости в гидросистеме устанавливают фильтр или центробежный очиститель. Манометры позволяют контролировать давление в напорной и сливной линиях.

В системе гидравлического привода такого типа устанавливают предохранительный клапан и переливной клапан. Клапаны перепускают рабочую жидкость в сливную магистраль при встрече рабочего органа с препятствием, предохраняя гидравлический привод от выхода из строя.

Закрытая схема с объемным регулированием скорости движения применяется для привода рабочих органов, постоянно работающих во время технологического цикла машин, например привода многоковшовых погрузчиков, конвейеров и др. (рис. 3.7) . Отсутствие дросселирования рабочей жидкости в таких системах снижает затраты энергии на нагрев рабочей жидкости, что повышает КПД гидравлической системы.

Рис. 3.7. Схема элементов закрытой гидротрансмиссии с объемным регулированием

Гидромотор приводится от регулируемого реверсивного насоса, управление которым осуществляется через гидроусилитель, питающийся от насоса. К насосу крепится клапанная коробка, включающая обратные клапаны, распределитель и переливные клапаны. Рабочая жидкость подпиточного насоса поступает во всасывающую линию главного насоса через обратные клапаны, а ее избыток сливается через распределитель и перепускной клапан. Давление в линии насоса определяется настройкой переливного клапана.

Распределительный золотник с гидравлическим управлением под действием разности давлений в напорной и всасывающей линиях насоса перемещается в положение, при котором с клапаном соединяется всасывающая линия. Таким образом, обеспечивается обмен рабочей жидкости между замкнутой системой «насос — гидромотор» и системой подпитки. В системе установлены теплообменник, фильтр с перепускным клапаном и бак, соединенный с магистралями через краны. Переливные клапаны обеспечивают перемещение рабочей жидкости из нагнетательной линии гидромотора в сбивную. Для контроля давления в системе установлены манометры с кранами, а для контроля температуры рабочей жидкости в гидросистеме — термометр. Вентили позволяют менять функции насосов.

В качестве рабочих жидкостей используют масло ВМГЗ всесезонное загущенное или индустриальное М12А, веретенное АУ, АМГ-10, МГ-30.

Строительные и дорожные машины. Курс лекций

Регулирование скорости в механических трансмисииях происходит в основном ступенчато при помощи коробок передач.

Коро́бка переда́ч — агрегат предназначенный для изменения частоты и крутящего момента в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель строительной машины.

• Механические — коробки передач, в которых используются механические передачи, как правило — зубчатые.
  • Простые — выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.
  • Планетарные (ПКП) — выполнены с использованием планетарных рядов. Особенность этих коробок в том, что все шестерни в них находятся в постоянном зацеплении, а изменение передаточного числа происходит за счёт торможения и блокирования отдельных вращающихся элементов.
  • С ручным включением передач — передачу включает водитель (оператор).
    • Непосредственного действия — используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими.
    • Сервоприводы — используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравлические, механические, электрические, вакуумные, смешанные и др.
    • Фрикционные вариаторы:
      • лобовые;
      • конусные;
      • шаровые;
      • многодисковые;
      • торовые;
      • волновые;
      • клиноременные.

      Сцепление — механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен (выжат), обеспечивающий безрывковое трогание машины с места и бесшумное переключение передач.

      • обеспечивают запуск двигателя при включенной передаче,
      • снижают динамическую нагрузку в системе,
      • защищают двигатель от перегрузок, обеспечивают плавность разгона машины при запуске и при уменьшении нагрузки, а также плавное стопорение при возрастании нагрузки.
      • в сильном снижении КПД при увеличении скольжения,
      • в невозможности изменения величины передаваемого крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки.

      Гидротрансформаторы также применяют для автоматического регулирования крутящего момента и частоты вращения ведомого вала в зависимости от нагрузки. Они отличаются от гидромуфт тем, что кроме насосного колеса 2 и турбинного колеса 1 между ними в рабочей полости устанавливают лопастные колеса реактора — так называемый направляющий аппарат 3.
      Жидкость из турбинного колеса попадает на лопатки реактора. Реактор, отклоняя жидкость своими лопатками, изменяет момент количества движения потока. Вследствие этого момент, развиваемый турбинным колесом, превосходит момент, сообщаемый двигателем насосному колесу, т. е. гидротрансформатор работает как редуктор.
      Применение гидротрансформаторов позволяет отказаться от многоступенчатых механических коробок передач или упростить их конструкцию.

      Источник https://studref.com/642522/stroitelstvo/transmissii

      Источник https://stroy-technics.ru/article/transmissii-remontno-stroitelnykh-mashin

      Источник http://stroymashiny.blogspot.com/2009/09/3.html

      Похожие записи:

      1. Трансмиссия автомобиля. Автоматическая и механическая. В чем разница?
      2. Камаз 6520 технические характеристики, двигатель. коробка передач
      3. Как подобрать передаточные числа для коробки передач?
      4. ТЕХВОПРОСЫ. Полный привод: принцип работы, системы и технологии