Характеристики приводов подъемно-транспортных и строительных машин

     ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВОДОВ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Для приведения в действие машины или ее механизмов и рабочих органов применяют комплекс устройств, который называют приводом. Привод состоит из источника энергии, механизмов для передачи энергии (трансмиссий) потребителям энергии (рабочим механизмам) и системы управления. Силовым оборудованием привода машин служит двигатель внутреннего сгорания базового автомобиля.

В зависимости от схемы преобразования и передачи энергии двигателя внутреннего сгорания различают приводы механические, электрические, гидравлические.

Механический привод полученную механическую энергию от двигателя внутреннего сгорания непосредственно передает ее рабочим органам механической силовой передачей из системы механических передач, коробок, редукторов, механизмов, соединительных муфт.

Электрический привод обеспечивает передачу механической энергии ее источника (двигателя внутреннего сгорания базового автомобиля) электрическому генератору, преобразующему механическую энергию в энергию электрического тока, подающуюся к электрическим двигателям рабочих механизмов.

В гидравлическом приводе механическая энергия, источником которой является двигатель внутреннего сгорания, передается гидравлическому насосу, преобразующему ее в энергию потока жидкости (обычно минеральное масло). Это масло служит рабочим телом гидропривода и называется рабочей жидкостью. Энергия потока рабочей жидкости подается к гидравлическим моторам, которые преобразуют ее в механическую энергию, передаваемую рабочим механизмам и через них - рабочим органам.

При выполнении той или иной рабочей операции расход энергии каждого потребителя (рабочего механизма) не постоянен и изменяется в зависимости от режимов его нагружения (массы поднимаемых грузов, типа грунта, расхода воздуха, скорости движения, положения рабочего оборудования и др.). Направления движений рабочих механизмов также бывают различными. Механизм поворота, лебедки имеют вращательное движение, а гидроцилиндры подъема (опускания) рабочего оборудования и выносных опор ~ возвратно-поступательное. Вся совокупность механических устройств, входящих в механический привод, их кинематическая взаимосвязь и способ передачи движения от одного устройства к другому изображаются графически в виде кинематических схем. Вся совокупность устройств, входящих в электро- или гидропривод машины, подключение аппаратуры управления к основному потоку энергии (двигатель внутреннего сгорания - генератор или гидронасос - электродвигатели (гидромоторы) - рабочие механизмы (рабочие органы)), а также соединение аппаратов между собой изображаются графически в виде электрических и гидравлических схем. В кинематических, электрических и гидравлических схемах механизмы, служащие для передачи движения с преобразованием скорости и момента, называются передачами.

СИЛОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА. Силовые передачи механического привода включают разные муфты, коробки передач, главные и бортовые передачи, редукторы, лебедки, рабочие механизмы, канатно-блочные системы. Простейшими элементами механических передач являются детали, передающие и обеспечивающие движение. К деталям, передающим движение, относятся: зубчатые колеса и шестерни, червяки, звездочки, шкивы, цепи, клиновые ремни, канаты, карданы, валы. Детали, обеспечивающие движение: опоры, подшипники, оси, блоки, станины. Одну или несколько неподвижно скрепленных деталей называют звеном. Подвижные соединения двух звеньев называют кинематической парой (передачей). В передачах различают ведущее и ведомое звенья. Ведущим называется звено, передающее движение, ведомым - звено, получающее движение от ведущего. Движение от ведущего звена к ведомому может передаваться без преобразования (изменения) или с преобразованием передаваемых скоростей и соответствующих им крутящих моментов. Отношение частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого называется передаточным числом. Величину, обратную передаточному числу, считают передаточным отношением. Если механическая передача уменьшает частоту вращения ведомого звена по сравнению с ведущим (передаточное число больше единицы), то передача называется понижающей, и наоборот, если частота вращения ведомого звена повышается (передаточное число меньше единицы), то передача называется повышающей.

Закрытые механические передачи с постоянным передаточным числом называют редукторами, которые обеспечивают постоянное взаиморасположение элементов передач относительно друг друга, сохранение смазки, предохранение передач от механических воздействий. В зависимости от типа передачи (рис.1) различают прямозубые, косозубые, шевронные, конические, червячные, зубчатые передачи. Число механических передач, заключенных в корпусе редуктора, определяет его ступенчатость. Так, одно-, двух- или трехступенчатый редуктор содержит соответственно одну, две или три механические силовые передачи.

Рис.1. Механические передачи и их обозначение на схеме:

а - зубчатые цилиндрические с прямыми (1), косыми (2) и шевронными (3) зубьями; б - зубчатая коническая с прямыми зубьями; в - червячная

Зубчатые передачи состоят из двух зубчатых шестерен. Их применяют для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, когда оба вала лежат в одной плоскости. Если валы параллельны друг другу, применяют цилиндрические зубчатые передачи. Конические зубчатые передачи применяют, когда ведущий и ведомый валы расположены под углом друг к другу, в том числе и перпендикулярно. У зубчатых цилиндрических передач (рис.1, а) шестерни бывают с прямыми зубьями 1, расположенными параллельно образующей цилиндра, косыми 2, шевронными 3. В механизмах подъемно-транспортных и строительных машин применяют передачи со всеми типами зубьев. Как правило, косозубые и шевронные шестерни используют в быстроходных передачах, прямозубые - в тихоходных передачах. В зубчатых конических передачах (рис.1, б) применяют прямые, косые, криволинейные (спиральные) зубья. Конические передачи со спиральными зубьями устанавливают в главных передачах базовых автомобилей, а с прямыми зубьями - в рабочих механизмах машин. Основными параметрами зубчатых передач являются:

шаг зацепления - расстояние между двумя одноименными точками двух соседних зубьев, взятое по делительной окружности шестерни;

модуль зацепления - отношение шага зацепления к числу (пи);

делительная окружность - окружность, диаметр которой равен произведению модуля зацепления на число зубьев шестерни.

В зацеплении могут находиться только шестерни с одинаковым модулем (шагом).

Червячные передачи применяют для передачи вращения от ведущего вала ведомому, когда валы лежат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Червячная передача (рис.1, в) состоит из червяка и колеса с зубьями соответствующей формы. Если червяк имеет небольшой угол винтовой линии (не более 4,5°), образуется так называемая самотормозящая передача. В этом случае движение может передаваться только от червяка к колесу. Такие передачи используют, например, в лебедках кранов, у которых червячное колесо крепят к барабану лебедки.

Цепные и клиноременные передачи применяют в тех случаях, когда необходимо передать движение между параллельными валами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга. Цепная передача (рис.2) состоит из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и цепи 3. При передаче движения ведомый вал получает вращение в том же направлении, что и ведущий. Цепную передачу применяют в механизмах внедрения секций рабочего оборудования для преобразования вращательного движения ведущей звездочки 1 (рис.2, а) в поступательное движение цепи 3 и выдвижной секции 4. Выдвижная секция перемещается в том же направлении, в котором вращается ведущая звездочка. Клиноременная передача (рис.3) состоит из ведущего 1 и ведомого шкивов и клиновых ремней 2. Поперечные сечения канавок-желобков шкивов и клиновых ремней имеют одинаковую трапецеидальную форму, благодаря чему достигается высокое сцепление ремня со шкивами. Передаточное число клиноременной передачи равно отношению диаметров ведомого и ведущего шкивов. Необходимое натяжение ремней обеспечивают передвижение отделяемой сборочной единицы (генератора, компрессора и т.д.), установленной на салазках или поворотной плите.

Рис.2. Цепная передача между двумя параллельными валами (а) для преобразования вращательного движения в поступательное (б) и их обозначение на схеме (в):

1, 2 - ведущая и ведомая звездочки; 3 - цепь; 4 - выдвижная секция рабочего оборудования

Рис.3. Клиноременная передача (а) и ее обозначение на схеме (б):

1 - ведущий шкив; 2 - клиновые ремни

Карданные передачи (рис.4) передают вращение от ведущего вала ведомому, когда оба вала расположены под углом друг к другу. Карданная передача состоит из карданных валов, шарниров и промежуточных опор. Различают карданные передачи с жестким карданным шарниром (рис.4, а) и шарниром равных угловых скоростей (рис.4, б).

Рис.4. Карданные передачи с карданными шарнирами:

а - жестким; б - равных угловых скоростей; в - автомобильного типа; г - обозначение на схеме;
1 - стакан; 2 - игла подшипника; 3 - сальники; 4, 8, 24, 27 - вилки; 5 - клапан; 6, 22 - крестовина; 7, 28 - масленки; 9, 26 - валы; 10-12 - пластины; 13, 15 - фасонные вилки; 14 - центральный шарик; 16, 18 - шлифованные наконечники; 17 - шпилька; 19 - ведущие шарики; 20 - штифт; 21 - фланец-вилка; 23 - подшипник; 25 - кольцо; 29 - крышка; 30 - заглушка

Соединительные муфты (рис.5) обеспечивают работу составного вала, бывают глухими, подвижными, упругими кольцевыми с неметаллическим кольцом. Глухие муфты устанавливают продольно- или поперечно-свертными (рис.5, а). Подвижные муфты подразделяют на жесткие и упругие. В подъемно-транспортных и строительных машинах применяют жесткие муфты цепные, с металлическим подвижным элементом (рис.5, в), крестово-шарнирные и зубчатые (рис.5, г). Упругая кольцевая муфта (рис.5, д) состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных между собой кольцами 14, закрепленными в полумуфте 1 гайками 12 с шайбами. Упругими муфтами соединяют валы гидро- и электродвигателей с входными валами редукторов.