Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Трансмиссии строительных машин



 

Трансмиссии – это устройства, обеспечивающие передачу движения от силовой установки к исполнительным механизмам и рабочим органам машины. Они позволяют изменять по величине и направлению скорости, крутящие моменты и усилия. Трансмиссии также содержат элементы, предохраняющие двигатель и отдельные узлы от перегрузок. По способу передачи энергии трансмиссии подразделяют на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Наиболее распространены механические, гидравлические и комбинированные трансмиссии.

Одним из основных показателей эффективности работы трансмиссии является их КПД

η = Nи.м./Nс.у.,

где Nи.м., Nс.у. – мощность исполнительного механизма и силовой установки, кВт.

Передаточное отношение

i = ω с.у./ω и..м.,

где ω с.у., ω и..м. – угловые скорости вращения силовой установки и исполнительного механизма рабочего органа, рад/с.

К важным показателям трансмиссии относится степень их прозрачности, под которой понимается способность трансмиссии передавать колебания внешней нагрузки силовой установке.

Механические трансмиссии включают в себя механические передачи, муфты, тормоза и другие элементы, обеспечивающие передачу движения. Механические передачи по принципу работы делятся на передачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ременные); передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные) (см. рис. 2…11).

К положительным свойствам механических трансмиссий в целом можно отнести сравнительную простоту конструкций, небольшую массу и стоимость, малую чувствительность к внешним температурам, возможность обеспечения достаточной надежности в работе для большинства элементов. Их недостаткам являются значительные потери энергии в фрикционных муфтах и тормозах, достаточно быстрый износ, ступенчатое изменение скоростей и усилий, сложность компоновки передач при большом числе скоростей и трудности автоматизации управления рабочим процессом.

Устранению многих из указанных недостатков способствовало совершенствование конструкций и широкое внедрение в строительных машинах гидромеханических трансмиссий, являющихся соединением механических и гидравлических трансмиссий.

В фрикционных передачах движение осуществляется с помощью сил трения, возникающих в месте контакта цилиндрических, конических и клиновых катков (рис. 2.), при их взаимном прижатии друг к другу с усилием Q. Величина силы трения между катками

F = Q · f,

 

где f – коэффициент трения.

Передаточное число фрикционной передачи без учета проскальзывания катков

 

u ≈ D1/D2,

 

где D1 и D2 – диаметры катков (м), вращающихся с частотой соответственно n1 и n2, с-1.

Фрикционные передачи просты по конструкции, обеспечивают плавность и бесшумность работы, безударное включение на ходу, бесступенчатое регулирование передаточного числа и реверсивность движения. Основные их недостатки – проскальзывание катков и ограниченный диапазон передаваемых мощностей (до 20 кВт).

Рис. 2. Фрикционные передачи

Ременные передачи состоят из ведущего и ведомого шкивов (рис. 3, а) диаметрами D1 и D2, расположенных на расстоянии a друг от друга и охватываемых между собой одним или несколькими бесконечными ремнями. Угол обхвата ремнем ведущего шкива – α. Усилие от ведущего шкива к ведомому передается за счет сил трения, возникающих между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего (F1 и F2 – натяжения в сбегающей и набегающей ветвях ремня). В соответствии с формой поперечного сечения ремня различают плоскоременные (рис. 3, б) , клиноременные (рис. 3, в) , поликлиновые (рис. 3, г) и круглоременные передачи (рис. 3, д). К ременным передачам условно относят передачи с зубчатыми ремнями (рис. 3, е), работающие по принципу зацепления. Плоский ремень таких передач имеет на внутренней поверхности зубья трапецеидальной формы, входящие в зацепление с впадинами на шкиве.

Наибольшее распространение в строительных машинах получили клиноременные передачи, обеспечивающие передачу больших мощностей при сравнительно малых межосевых расстояниях и больших передаточных числах.

Достоинства ременных передач – простота конструкции и эксплуатации, небольшая стоимость, плавность и бесшумность работы, предохранение механизмов от перегрузок за счет проскальзывания ремня. Основной недостаток – непостоянство передаточного числа.

 

Рис. 3. Ременные передачи

 

Зубчатые передачи в общем случае состоят из двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении. Ведущее, обычно меньшее колесо, называется шестерней, а ведомое большое – колесом. По взаимному расположению колес зубчатые передачи подразделяются на передачи с внешним (рис. 4, а, в-з)и внутренним (рис. 4, б)зацеплением.

По расположению геометрических осей валов, на которых установлены зубчатые колеса, различают передачи: с параллельными осями – цилиндрические зубчатые колеса внешнего или внутреннего зацепления (рис. 4, а-г), с пересекающимися осями – конические зубчатые колеса (рис. 4, д, е), с перекрещивающимися осями – цилиндрические винтовые (рис. 4, з), конические гипоидные (рис. 4, ж) и червячные.

По расположению зубьев на колесах передачи бывают прямозубые (рис. 4, а, б, д), косозубые (рис. 4, в, е), с круговыми зубьями (рис. 4, ж) и шевронные (рис. 4, г).

В строительных машинах наиболее широко применяют цилиндрические зубчатые передачи. По сравнению с ременными, зубчатые передачи способны передавать бó льшие мощности. Они обеспечивают точность, постоянство и большие величины передаточного числа, имеют малые габариты, обладают более высоким КПД, долговечностью, надежностью и простотой эксплуатации.

В механических трансмиссиях строительных машин широко используют редукторы – механизмы, предназначенные для уменьшения частоты вращения выходного вала по сравнению с входным, и увеличения крутящего момента. Они состоят из одной или нескольких механических передач, помещенных в общем закрытом корпусе. Общее передаточное число редукторов

 

uобщ. = nб/nт,

 

где nб и nт – соответственно частоты вращения быстроходного Б (входного) и тихоходного Т (выходного) валов, с-1.

По числу передач, входящих в редуктор, различают одно-, двух- и многоступенчатые редукторы. Одноступенчатые цилиндрические редукторы (рис. 5, а) позволяют получить передаточные числа u ≤ 10, двухступенчатые (рис. 5, б-г) – u ≤ 60, трехступенчатые (рис. 5, д) – u > 60, одноступенчатые конические редукторы (рис. 5, е) – u ≤ 6, 3, одноступенчатые червячные (рис. 5, ж) – u > 30. Для получения больших передаточных чисел и передачи движения между пересекающимися П, быстроходными Б и тихоходными Т валами применяют комбинированные редукторы, включающие различные виды передач: коническо-цилиндрические (рис. 5, з), червячно-зубчатые (рис. 5, u), планетарные и другие.

Широко используют в механических трансмиссиях зубчатые редукторы с переменным передаточным числом (коробки перемены передач), позволяющие ступенчато изменять скорость и крутящий момент выходного вала, а также направление его вращения.

 

 

Рис. 4. Зубчатые передачи

 

 

Рис. 5. Кинематические схемы редукторов

 

Цепные передачи (рис. 6, а) состоят из ведущей 1 и ведомой 3 звездочек и охватывающей их цепи 2. По конструкции приводные цепи делятся на роликовые, втулочные и зубчатые. Роликовая цепь состоит из внутренних пластин 8 (рис. 6, б), напрессованных на втулки 7, свободно вращающиеся на валиках 4, на которых напрессованы наружные пластины 6. Относительно валиков свободно поворачивается ролик 5, через который происходит зацепление цепи с зубом звездочки. Втулочная цепь не имеет роликов. Роликовые и втулочные цепи применяют при скоростях до 20 м/с. Зубчатая цепь (рис. 6, в) состоит из набора шарнирно соединенных между собой пластин двух видов с двумя зубообразными выступами 9, торцевые поверхности которых зацепляются с зубьями звездочки, и направляющих 10 без зубьев. Зубчатые цепи отличаются плавностью работы и применяются при скоростях более 20 м/с. Многорядные цепи (рис. 6, г) позволяют передавать большие нагрузки. Каждая цепь характеризуется шагом р (мм), шириной В (мм). Оптимальное межцентровое расстояние цепной передачи а = (30..50)р. Передаточное число цепных передач

 

и = z2/z1,

 

где z1, z2 – число зубьев ведущей и ведомой звездочек, имеющих частоту вращения соответственно n1 и n2, и мощность N1 и N2.

По сравнению с ременными, цепные передачи способны передавать значительно большие нагрузки, обеспечивать постоянное передаточное число, надежно работать при малых межосевых расстояниях, уменьшать нагрузки на валы и опоры. К их недостаткам относятся высокая стоимость, шум при работе, небольшая долговечность.

Вращающиеся детали машин устанавливаются на осях и валах, представляющих собой стержни различных сечений.

 

Рис. 6. Цепные передачи

 

 

Рис. 7. Оси и валы

 

Оси (рис. 7, а)предназначены для поддержания деталей и узлов, вращающихся вместе с ними, или относительно них (ось барабана, ходового колеса).

Валы служат для передачи крутящего момента и вращаются вместе с закрепленными на них деталями (зубчатые колеса, шкивы, маховики и т.п.). Различают валы прямые (рис. 7, б), коленчатые (рис. 7, в) и гибкие (рис. 7, г). Наиболее распространены прямые валы. Коленчатые валы служат в основном для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, или наоборот (двигатели и насосы). Гибкие валы применяют для передачи вращения между узлами машин, меняющими свое относительное положение в процессе работы (вал вибратора). Такие валы изготавливают из нескольких слоев стальной проволоки разного диаметра, плотно намотанных на сердечник. Для предохранения вала от повреждений и удержания на нем смазки его закрывают специальным кожухом.

Оси и валы выполняют в основном круглыми, сплошного или кольцевого поперечного сечения. Прямые валы и оси бывают постоянного диаметра по всей длине, или ступенчатыми, с различными диаметрами на отдельных участках. Ступенчатые валы и оси удобны для установки на них различных деталей, каждая из которых должна свободно перемещаться на своем месте. Для соединения с деталями на осях и валах нарезают шпоночные канавки, шлицы, резьбу, а иногда выполняют и профильные сечения.

Устройства, соединяющие валы и оси, называются муфтами. Они различаются между собой по конструкции, назначению, принципу действия и управления. Рассмотрим конструкции муфт для соединения валов. По назначению такие муфты служат для:

- соединения двух валов, расположенных на одной геометрической оси или под углом друг к другу;

- соединения вала с зубчатым колесом, шкивом ременной передачи и другими деталями;

- компенсации несоосности валов, что вызвано неточностью изготовления или монтажа;

- включения и выключения одного из валов при постоянном вращении другого;

- предохранения отдельных узлов машины от перегрузок;

- уменьшения динамических нагрузок;

- обеспечения возможности одному из валов перемещаться вдоль оси и т.д.

По принципу действия муфты делят на:

- механические (основные муфты в строительных машинах);

- электрические;

- гидравлические.

По виду управления механические муфты подразделяют на:

- неуправляемые (постоянно действующие);

- управляемые (сцепные);

- автоматические;

- специальные.

Наиболее распространенные неуправляемые муфты делят на жесткие, компенсирующие самоустанавливающиеся и упругие.

Жесткие муфты предназначены для жесткого соединения соосных валов и выполняются неразъемными (втулочными) и разъемными (фланцевые с плоскостью разъема, расположенной параллельно или перпендикулярно оси вала). Втулочная муфта состоит из втулки, закрепляемой на конце вала с помощью штифтов (рис. 8, а), шпонок (рис. 8, б) и шлиц. Она проста в изготовлении, но требует точного совмещения осей валов и осевого перемещения одного или обоих валов при сборке или разборке. Фланцевые муфты (рис. 8, в) состоят из двух полумуфт, соединенных болтами. В муфтах, где болты ставятся с зазором (вариант I), крутящий момент передается под воздействием момента трения, создаваемого затяжкой болтов, работающих на растяжение. Муфты, в которых болты ставятся без зазора и работают на срез (вариант II), способны передавать бó льшие моменты и применяются для соединения валов диаметром до 200 мм.

 

Рис. 8. Жесткие и компенсирующие муфты

 

Компенсирующие самоустанавливающиеся муфты применяют для соединения валов, имеющих некоторые неточности взаимного расположения геометрических осей, вызванные погрешностями изготовления, монтажа, а также упругими деформациями валов. К ним относятся зубчатые муфты (рис. 8, г), состоящие из двух полумуфт с наружными зубьями и наружной обоймы с внутренними зубьями. Полумуфты устанавливают на концах валов, а их зубья сцепляют с зубьями обоймы. Зубчатые муфты за счет смещения сопряженных зубьев компенсируют осевые, радиальные и угловые смещения валов. Эти же функции выполняют и цепные муфты (рис. 8, ж), состоящие из двух полумуфт в виде одинаковых цепных звездочек, которые одновременно охватывает однорядная, двухрядная роликовая или зубчатая цепь. Широкое применение имеют кулачково-дисковые крестовые муфты, состоящие из двух полумуфт с прямоугольными пазами и среднего (плавающего) диска с крестообразно расположенными выступами (рис. 8, д), а также муфты со скользящим вкладышем (рис. 8, е). К недостаткам крестовых муфт относятся ограниченная скорость вращения и быстрый износ пазов полумуфт. Для соединения валов, наклоненных друг к другу под углом 45о, служат шарнирные муфты. Они разделяются на одинарные, состоящие из двух полумуфт – вилок, соединенных с помощью двух взаимно перпендикулярных шарниров (рис. 8, з), и сдвоенные, позволяющие передавать вращение между параллельными и наклонными валами (рис. 8, и). При необходимости осевого смещения валов во время работы их соединяют шарнирной сдвоенной муфтой с телескопическим промежуточным валом.

Упругие муфты предназначены для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых через соединяемые ими валы, а также для компенсации неточности расположения соединяемых валов. Различают муфты с неметаллическими (резина) и металлическими (стальные витые и пластинчатые пружины, пакеты пластин и пружин) упругими элементами. К первым относятся втулочно-пальцевая муфта (подобна по конструкции жесткой фланцевой муфте с установкой на болтах одной из полумуфт резиновых втулок) (рис. 9, а), муфта с резиновой звездочкой (рис. 9, б), муфта с упругой торообразной оболочкой (рис. 2.9, в) и ряд других. Муфты с металлическими упругими элементами применяют для передачи больших крутящих моментов. Они имеют незначительные габариты, долговечны, но сложны и дороги в изготовлении.

 

 

Рис. 9. Упругие муфты

 

Управляемые или сцепные муфты служат для соединения и разъединения валов в процессе работы машины с помощью механического, электрического, пневматического или гидравлического механизма управления. Различают муфты, в которых для передачи движения используется зацепление (кулачковые и зубчатые) и трение (фрикционные). Кулачковые и зубчатые муфты применяют для сцепления валов с практически равными угловыми скоростями. Кулачковая муфта (рис. 10, а), состоит из двух полумуфт – неподвижной, жестко закрепляемой на одном валу, и подвижной, имеющей возможность перемещаться по направляющим шпонкам или шлицам вдоль оси другого вала при включении или выключении. На торцовых поверхностях полумуфт расположены кулачки треугольного, трапецеидального или прямоугольного профиля, входящие в зацепление в рабочем положении. При несимметричном профиле кулачков муфта является нереверсивной. Зубчатая сцепная муфта подобна по конструкции зубчатой компенсирующей муфте, но у нее наружная обойма выполняется подвижной.

Фрикционные муфты служат для осуществления плавного соединения и разъединения нагруженных валов, которые могут вращаться с различными угловыми скоростями. В зависимости от формы рабочих поверхностей эти муфты разделяют на дисковые (одно- и многодисковые) (рис. 10, б), конусные (с одинарным или двойным конусом (рис. 10, в) и цилиндрические (колодочные, ленточные, пневмокамерные) (рис. 10, г). Соединение валов обеспечивается силой трения между рабочими поверхностями неподвижных 1 и подвижных 2 полумуфт. При перегрузках между полумуфтами возможна пробуксовка, что позволяет использовать их как предохранительное устройство. Сцепляющиеся поверхности муфт изготавливают из закаленной стали, чугуна, текстолита и металлокерамики. К фрикционным также относят электромагнитные дисковые и порошковые муфты с пневматическим и гидравлическим управлением.


Поделиться:



Популярное:

  1. II Технология и организация строительных процессов
  2. V. Регламент переговоров машиниста и помощника машиниста по поездной радиосвязи
  3. VI. Регламент переговоров ДСП станции с машинистами поездов (ТЧМ) при приеме, отправлении и пропуске поездов по железнодорожной станции
  4. VI. Регламент переговоров ДСП станции, машинистов (ТЧМ) и составителя поездов при маневровой работе
  5. Агрегатированные холодильные машины
  6. Анализ использования строительных машин и механизмов
  7. Ассемблерный код и машинные команды
  8. Введение. Роль автоматизации машиностроения в развитии современного производства
  9. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин.
  10. Выбор ЭМ привода по мощности из серии машин S1 для режима S2.
  11. Годовой режим работы машин первой группы
  12. Грузоподъемные машины: причины аварий. Надзор и техническое освидетельствование кранов и лифтов.


Последнее изменение этой страницы: 2016-05-03; Просмотров: 2784; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.03 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь