Передачи. Зубчатые передачи. Редукторы

В механизмах ПТМ чаще всего применяют зубчатые, реже червячные (механизмы поворота и передвижения) и цевочные (в крановых механизмах поворота и изменения вылета при окружной скорости до 0, 6 м/с взамен зубчатых колес с диаметрами обычно более 3 м и зубчатых реек с модулем более 16 мм), изредка цепные (конвейеры, приводы подвесных тележек и т.п.) и ременные (метательные машины) передачи.

Ременной называется передача, осуществляемая гибкой связью (приводным ремнем). Достоинством ременных передач являются возможность осуществления передачи между валами, расположенными на относительно большом расстоянии; плавность и безударность работы передачи; простота устройства и обслуживания. К недостаткам передач относятся громоздкость; непостоянство передаточного отношения (за исключением зубчатоременных) из-за проскальзывания ремня; повышенное давление на валы и подшипники.

По форме поперечного сечения ремня различают передачи: плоскоременные (Рис. 65, а), клиноременные (Рис. 65, б), поликлиноременные (Рис. 65, в), круглоременные (Рис. 65, г), зубчатоременные (Рис. 65, д).

 

Рис. 65 Типы ременных передач.

Ременная передача включает в себя 2 шкива и натянутый между ними ремень, которые и передают движение. Один шкив ведущий, второй – ведомый. Ременный шкив состоит из обода, несущего ремень; ступицы, монтируемой на валу со шпонкой; спиц или диска, соединяющего обод со ступицей. Форма обода шкива зависит от типа ремня. Используют кожаные, прорезиненные, хлопчатобумажные тканые, шерстяные тканые, пленочные и др. ремни.

Цепной называется передача, состоящая из двух колес-звездочек, соединенных цепью. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек (Рис. 66).

Рис. 66 Цепная передача.

Достоинствами цепных передач по сравнению с ременными являются отсутствие проскальзывания; компактность (занимают значительно меньше места по ширине); меньше нагрузки на валы и подшипники; постоянство передаточного отношения; недостатки: удлинение цепи вследствие износа се шарниров и растяжения пластин; цепь состоит из отдельных звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многограннику, что

Зубчатая передача - механическая передача, в которой усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом. Пара зубчатых колёс имеющих одинаковое число зубьев — в этом случае ведущее зубчатое колесо называется шестернёй, а ведомое — колесом (Рис. 67).

Рис. 67 Зубчатая передача

Основные параметры

Цилиндрические зубчатые передачи: число зубьев шестерни, число зубьев колеса, модуль, угол наклона линии зуба (0 — для прямозубых колёс, 8-20 для косозубых колёс, 25-30 для шевронных колёс), передаточное отношение.

Конические зубчатые передачи: число зубьев шестерни, число зубьев колеса, средний окружной модуль, межосевой угол, передаточное число.

Зубчатые передачи используют для всех механизмов и применяют, как правило, в редукторах; открытые зубчатые передачи применяют реже, в основном по условиям компоновки механизма, при окружной скорости не более 1, 5 м/с. При параллельных осях зубчатых колес в основном применяют цилиндрические эвольвентные передачи. При пересекающихся осях используют конические передачи, чаще всего с межосевым углом 90°.

Наибольшее распространение в механизмах ПТМ получили редукторы (Рис. 68). Редуктор - это механизм, который предназначен для уменьшения скорости вращения и увеличения величины крутящего момента. Любой редуктор имеет быстроходный (входной) (1) и тихоходный (выходной) (2) валы, с установленными на них зубчатыми колесами (3), опирающиеся на подшипники качения (4), установленные в корпусе (5) редуктора.

Рис. 68 Трехступенчатый цилиндрический редуктор.

 

Существует достаточно разнообразная номеклатура редукторов (Рис. 69), которая определенным образом структурирована.

Классификация редукторов

Тип передачи: зубчатые, червячные, зубчато-червячные.

Число ступеней: одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.

Тип зубчатых колес: цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.

Рис. 69 Редукторы.

Относительное расположение валов редуктора в пространстве: горизонтальные, вертикальные.

Особенности кинематической схемы: развернутая соосная, с раздвоенной ступенью и др.

Редуктор и электродвигатель часто объединяют в один компоновочный блок, который называют мотор-редуктором.

Выбор редуктора осуществляется по передаточному отношению ( ), передаваемой нагрузке ( ) при заданном режиме работы (РР). Размер редуктора характеризуется межосевым расстоянием. Также важны такие характеристики, как допускаемая консольная нагрузка на валу и коэффициент полезного действия. Особенности выбора зарубежных редукторов приведены в п 2.2.

Обозначения редукторов

Серия (тип)

Габарит

Характеристика зацепления

Исполнение

Передаточное число

Вариант сборки

Исполнение входного вала

Исполнение выходного вала

Климатическое исполнение

Серия (тип) (для некоторых цилиндрических редукторов): 1ЦУ, 1Ц2У, 1Ц3У, Ц2, РМ, РЦД, РК, ВК, Ц2Н, Ц2У, ЦТНД, ЦДНД, Ц3вк, Ц3вк(ф), В.

Габарит: Межосевое расстояние последней (тихоходной) ступени в мм. В редукторах типа РМ, РК, РЦД, Ц2, ВК, Ц3вк, Ц3вк(Ф), В, ЦДНД, ЦТНД суммарное межосевое расстояние всех ступеней.

Передаточное число: по техническим характеристикам для каждого редуктора

Пример:

Редуктор 1ЦУ-160-2-23-Квх-Квых-УЗ

1ЦУ – тип редуктора (цилиндрический одноступенчатый горизонтальный)

160 – межосевое расстояние

2 – передаточное число

23 – вариант сборки

Квх – конический входной вал

Квых – конический выходной вал

У3 – климатическое исполнение

 

Для механизмов подъема чаще используются горизонтальные цилиндрические, как правило, двухступенчатые редукторы типа РМ, РК, РЦД, Ц2, поскольку интервал их передаточных отношений является наиболее подходящим. Типоразмер редуктора определяет его прочностные характеристики (Рис. 70).

Чтобы редуктор при действующей нагрузке и режиме эксплуатации выдержал заданный срок службы без поломки необходимо подобрать соответствующий его типоразмер. Подбор выполняется по статическому моменту на барабане (тихоходном валу редуктора ) или по статической передаваемой мощности на быстроходном валу ( ) с учетом частоты вращения быстроходного вала ( ). Выбирается редуктор с ближайшим большим к требуемому значением мощности или момента.

Рис. 70 Редукторы РМ-750 и РМ-350

 

Связь мощности и момента определяется зависимостью

                                                104).

Редуктор выбирается с передаточным отношением ближайшим к требуемому.

 

 

Тормоза

Для остановки механизма и удержания его в определенном положении в ПТМ используются тормоза и остановы.

Тормоза могут быть подразделены:

1) по конструктивному выполнению рабочих элементов - на колодочные (Рис. 71 а), ленточные (Рис. 71 б) (усилие прикладывается в радиальном направлении – радиальные тормоза), дисковые (Рис. 71 в) и конусные (Рис. 71 г) (усилие прикладывается в осевом направлении – осевые тормоза);

2) по характеру действия приводного усилия - на тормоза нормально-замкнутые, замыкание которых создается внешней силой (усилием пружины, весом замыкающего груза и т. п.), а размыкание - действием привода тормоза; нормально-разомкнутые, размыкающиеся постоянно действующим внешним усилием, а замыкающиеся при воздействии привода тормоза; комбинированные, работающие в нормальных условиях как нормально-разомкнутые, а в аварийных условиях - как нормально-замкнутые действием замыкающего усилия.

Рис. 71 Схемы тормозов.

 

Наибольшее распространение в кранах получили колодочные тормоза с приводом от тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей.

Тормоз колодочный ТКГ, ТКТГ состоит из: толкателя электрогидравлического и механической части. Механическая часть включает в себя: основание; пружина; система рычагов: стойки и, рычаг; колодки; шток; регулировочные винты колодок; регулировочные винты тормоза (Рис. 72). Тормоз ТКГ является тормозом нормально закрытого типа.

Пример обозначения тормоза: ТКГ-200; Т – тормоз, К – колодочный, Г – с электрогидравлическим толкателем, 200 – диаметр тормозного шкива.

Механизмы подъема груза и изменения вылета должны быть снабжены тормозами нормально закрытого типа, автоматически размыкающимися при включении привода.

Рис. 72 Тормоз ТКГ-200.

 

Тормоз механизма подъема должен неподвижно удерживать груз на весу с соответствующим коэффициентом запаса торможения. Значения коэффициентов запаса торможения в зависимости от режима работы механизма приведены в Таблица 19.

Таблица 19

Значения коэффициентов запаса торможения

режим работы	М1	М2, М3	М4, М5	М6, М7	М8
коэффициент запаса торможения	1.5	1.5	1.75	2	2.5

 

Устанавливают тормоз на быстроходный вал механизма шкивом на конец быстроходного вала редуктора.

Тогда, требуемый момент торможения определяется по зависимости

,                                                  105)

где  - коэффициент запаса торможения, принимаемый в зависимости от режима работы механизма.

По полученному значению требуемого момента торможения выбирают тормоз с ближайшим большим тормозным моментом. Тормозной момент можно регулировать путем изменения длины сжатой пружины (степени сжатия пружины) в интервале до 50-60% от максимального значения момента.

 

Соединительные муфты

Все элементы привода необходимо соединить между собой неразрывной кинематической связью. Это осуществляется при помощи соединительных муфт.

Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда - с улучшением динамических характеристик привода.

В качестве таковых в ПТМ используются зубчатые и упругие втулочно-пальцевые муфты.

Зубчатые муфты обладают высокой нагрузочной способностью, их можно использовать в широком диапазоне угловых скоростей и передаваемых моментов. Зубчатая муфта общего назначения (Рис. 73) состоит из двух обойм 1 с внутренними зубьями, находящихся в зацеплении соответственно с двумя зубчатыми втулками 2 с наружными зубьями. Каждая из обойм имеет фланец с 6-8 отверстиями под болты, соединяющие их.

 

Рис. 73 Зубчатая муфта

 

Компенсация смещений валов достигается перекосом втулок относительно обойм за счет боковых зазоров и сферической поверхности наружных зубьев

Упругие втулочно-пальцевые муфты отличаются высокой крутильной податливостью и демпфированием, хорошо компенсируют угловые смещения валов. Эти муфты не требуют ухода в процессе эксплуатации, допускают простую замену упругого элемента. Они могут быть использованы для соединения двигателя с передаточным механизмом, т.е. при установке на быстроходной ступени. Эти муфты просты, технологичны, но передают небольшие крутящие моменты, поскольку высокая местная концентрация внешней нагрузки на цилиндрических поверхностях отверстий вызывает образование и развитие трещин в упругих дисках. Эти муфты широко используют в местах установки тормозов. В этих случаях одну из полумуфт выполняют в виде тормозного шкива. Упругая втулочно-пальцевая муфта с тормозным шкивом (Рис. 74) состоит из двух полумуфт 1 и 2, установленных на соединяемые валы. На одной из полумуфт (2) установлен тормозной шкив 3 и сделаны отверстия под наборы резиновых дисков 5, находящихся на пальце 4.

 

Рис. 74 Упругая втулочно-пальцевая муфта с тормозным шкивом.

 

Муфты выбирают в зависимости от передаваемого вращающего момента и условий работы по формуле

                                                  106)

где  - расчетный вращающий момент,  - коэффициент запаса прочности,  - действующий вращающий момент на быстроходном (тихоходном) валу, соответственно;  — допускаемый (табличный) вращающий момент, который способна передать муфта.

В общем случае

                                                                  107)

где  - коэффициент, учитывающий степень ответственности соединения (для механизма подъема );  - коэффициент условий работы (работа тяжелая, интенсивная, неравномерные, возможно ударные нагрузки ).

Упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом допускается подбирать по диаметру тормозного шкива, поскольку выбор тормоза также осуществляется с учетом действующих нагрузок.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андрианов Е.Н. Металлические конструкции портовых грузоподъемных машин. Учебное пособие, СПГУВК, 2006. - 153 с.

2. Брауде В. И., Семенов Jl. Н. Надежность подъемно-транспортных машин: Учебное пособие для студентов вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование».— Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.— 183 с.

3. ГОСТ 1451-77 Краны грузоподъёмные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.

4. ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

5. ГОСТ 1575-87 Краны грузоподъемные. Ряды основных параметров

6. ГОСТ 32577-2013 Краны грузоподъемные. Краны портальные. Общие технические требования

7. ГОСТ 32579.1-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 1. Общие положения

8. ГОСТ 32579.2-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 2. Краны стреловые самоходные

9. ГОСТ 32579.4-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 4. Краны стреловые

10. ГОСТ 32579.5-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 5. Краны мостового типа

11. ГОСТ 33166.1-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 1. Общие положения

12. ГОСТ 33166.2-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 2. Краны стреловые самоходные

13. ГОСТ 33166.4-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 4. Краны стреловые

14. ГОСТ 33166.5-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 5. Краны мостовые и козловые

15. ГОСТ 33167-2014 Краны погрузочные гидравлические. Требования безопасности

16. ГОСТ 33169-2014 Краны грузоподъемные. Металлические конструкции. Подтверждение несущей способности

17. ГОСТ 33709.1-2015 Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 1. Общие положения

18. ГОСТ 33709.2-2015 Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 2. Краны стреловые самоходные

19. ГОСТ 33709.5-2015 Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 5. Краны мостовые и козловые

20. ГОСТ 4.22-85 Система показателей качества продукции. Краны грузоподъемные. Номенклатура показателей

21. ГОСТ Р 55179-2012 Краны грузоподъемные. Ограничители и указатели. Часть 1. Общие положения

22. Гудков Ю.И., Полосин М.Д. Устройство и эксплуатация грузоподъёмных кранов: Учебное пособие. — 2-е изд., стер. — М.: Академия, 2013. — 400 с.

23. Зенков P.Jl. Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. — 432 е.: ил.

24. ПБ 10-382-00 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов

25. Правила Морского Регистра

26. Правила по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов

27. Правила Речного Регистра

28. Практика приводной техники Издание 11/2001 «Проектирование приводов»

29. Рачков Е.В., Силиков Ю.В. Подъемно-транспортые машины и механизмы: Учебник для речных училищ и техникумов. - М.: Транспорт, 1989. 240 с.

30. РД-10-112-2-97 Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 2. Краны стреловые самоходные общего назначения.

31. РД 10-112-3-97 Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики.

32. РД 10-112-5-97 Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые.

33. РД 36-62-00 Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования.

34. РД НИИКраностроения 05-07 Методические рекомендации. Краны стреловые самоходные. Нормы расчета устойчивости против опрокидывания.

35. Ромакин Н.Е. Машины непрерывного транспорта: учеб. пособие для студ. высш. учеб заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 432 с.

36. СНиП II-23-81* Часть II. Нормы проектирования. Глава 23. Стальные конструкции.

37. Справочник по кранам / в 2 т. Т. 1; Под общ. ред. М. М. Го-хберга. - Л.: Машиностроение, 1988. 536 с.

38. Справочник по кранам / в 2 т. Т. 2; Под общ. ред. М. М. Го-хберга. - Л.: Машиностроение, 1988. 559 с.

39. Степанов А.Л. Портовое перегрузочное оборудование. - СПб: Политехника, 2013. – 427 с.

40. Федеральные нормы и правила " Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения"

 

Учебное пособие по дисциплине

«Перегрузочное оборудование портов»

Часть I

 

⇐ Предыдущая3456789101112

Поделиться: