Строительство. Строительные машины

Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Для включения и выключения рабочих механизмов предназначены кулачковые муфты, подвижные шестерни и фрикционные механизмы открытого и замкнутого типов Для ограничения частоты вращения рабочего механизма в одном направлении без ограничения его частоты вращения в противоположном направлении используют противообгонные устройства.

Кулачковая муфта ( 35). Подвижную часть ее — полумуфту 2 — можно специальным рычагом перемещать вдоль вала / по шлицам или шпонке, благодаря которым она вращается вместе с валом 1. Правая 3. и левая 4 неподвижные полумуфты жестко соединены с элементами механизмов, которые включаются кулачковой муфтой. Полумуфты закреплены от осевого перемещения по валу /, но свободно вращаются на ней. Когда полумуфта 2 перемещается в крайнее левое положение, ее кулачки 5 входят в соответствующие впадины полумуфты 4. При этой вместе с валом / и полумуфтой 2 будет вращаться полумуфта 4 и постоянно соединенный с ней рабочий механизм (например, цепная передача). Кулачки 5 располагают как на торцах, так и на периферии или внутри полумуфт.

Если полумуфту 2 отодвинуть вправо, в нейтральное положение, показанное на рисунке, то механизм остановится, хотя вал / с полумуфтой 2 могут продолжать вращаться. Чтобы механизм самопроизвольно не включался, включающий рычаг обычно фиксируют во включенном положении, заводя его за специальный упор, так как неожиданное выключение кулачковой муфты во время работы может привести даже к аварии. Правую полумуфту J и соединенный с ней механизм включают аналогично — перемещением подвижной полумуфты 2 вправо.

Описанная выше кулачковая муфта называется муфтой двустороннего действия, так как работает в обе стороны, включая левую или правую неподвижные полумуфты. Если нужно включать только одну неподвижную полумуфту, то применяют нуфту одностороннего действия.

Необходимо обращать внимание на то, чтобы кулочки полумуфт полностью входили в зацепление. Если рабочие поверхности кулачков будут касаться не по всей плоскости, то они частично деформируются, в результате чего на углах кулачков образуются скосы. Это приводит к самовыключению муфты при работе, даже если рычаг управления муфтой поставлен на упор. Грязь или посторонние предметы между полунуфтсми могут помешать полному включению кулачковой муфты.

Подвижные шестерни для включения \л отключения рабочих механизмов перемещают вдоль вала по шпонке или шлицам и вводят в зацепление (или выводят из него) с неподвижной шестерней, расположенной на другом валу и зафиксированной от осевого перемещения. Ведущей может быть любая из этих шестерен.

Подвижная шестерня иожет быть сдвоенной, состоящей из двух скрепленных между собой шестерен различных диаметров. Сдвоенные подвижные шестерни применяют для изменения частоты вращения ведомого вала, например в механизмах поворота и передвижения экскаватора.

Во включенном положении зубья подвижной шестерни должны находиться в зацеплении с зубьями неподвижной шестерни по всей длине. Частичное включение шестерни может привести к неправильной работе и поломке зубчатой передачи. Полного зацепления шестерен достигают теми же средствами, которые применяют для правильного включения кулачковых  муфт.

Рычаг, управляющий включением подвижной шестерня, также следует фиксировать во включенном положении во избежание самопроизвольного включения механизма или неполного включения  шестерен.

Кулачковые муфты и подвижные шестерни нельзя включать и выключать при вращающихся валах (или вращении одного из них) и под нагрузкой, так как в этой случае возможны поломки кулачков или зубьев вследствие удара вращающихся и неподвижных частей муфты (шестерен), а также неполного зацепления. Кроме того, удары, сопровождающие включение вращающейся кулачковой муфты или подвижной шестерни, отрицательно сказываются на других механизмах.

Фрикционные механизмы (преимущественно открытого типа) используют для плавного включения на ходу и под нагрузкой механизмов трансмиссии экскаватора, а также для плавной их остановки. От четкости их работы в большой степени зависит качество работы всего экскаватора, что объясняется необходимостью часто включать или выключать его механизмы. Так, у прямой лопаты в течение одного рабочего цикла лебедка подъема ковша включается и тормозится 2—3 раза, напорный механизм (напор и возврат рукояти)—до S—6 раз, механизм поворота платформы — 3—4 раза. Экскаватор с прямой лопатой может совершать в зависимости от размера машины от 2,5 до 4 циклов в минуту. Следовательно, число включений механизмов в одну минуту может быть более SO. Действие фрикционных механизмов основано на использовании сил трения, возникающих

между прижатыми друг к другу вращающимися один относительно другого дисками. При этом на движущийся диск действует сила, стремящаяся остановить его, а но. неподвижный — сила, стремящаяся сдвинуть его в том направлении, в котором движется первый диск. Обе эти силы являются результатом трения. Они равны по величине и противоположны по направлению. Величина сип трения зависит от двух факторов: усилия, с которым движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому, и коэффициента трения.

Коэффициент трения зависит в основном от качества соприкасающихся поверхностей и физических свойств натериалов, из которых сделаны диски (если между ними не попадет какой-нибудь третий материал). Величина коэффициента трения показывает, какую часть по сравнению с силой нажатия трущихся дисков составляет сила трения иежду ними. Например, коэффициент трения 0,3 означает, что если движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому с силой 100 кгс, то возникающая между ниии сила трения равна 30 кгс. Таким образом, сила трения между двумя дисками будет тем больше, чем с большей силой они прижимаются друг к другу к чем выше коэффициент трения.

Так как трение всегда сопровождается износом, а фрикционные механизмы работают при включении, выключении и остановке рабочего механизма с трением, то обычно для них выбирают материалы, хорошо сопротивляющиеся  истиранию.

Все фрикционные механизмы делятся по своему назначению на фрикционные муфты (или фрикционы) и тормоза; первые передают движение, а вторые останавливают движущийся механизм.

Конструктивное исполнение фрикциона или тормоза может быть различным. На экскаваторах приненяют следующие типы фрикционных механизмов: дисковые; ленточные, цилиндрические колодочные, конусные колодочные.

Фрикционные механизмы любого из перечисленных типов в зависимости от назначения можно использовать либо как фрикцион, либо как тормоз.

У дискового фрикционного механизма рабочие поверхности трения расположены на торцах ведущих и ведомых дисков. При одном ведомом диске фрикцион или тормоз называется однодисковым; при двух — двухдисковым и более двух — многодисковым.

В однодисковом фрикционе ( 36, о) ведущий диск 3 перемещается на шпонке 2 по валу /, приводимоиу во вращение двигателем, и все время вращается вместе с этим валом. Если не прилагать усилия к рычагу 5, то под действием возвратной пружины 6 ведущий диск 3 отодвинется от ведомого диска 7, свободно сидящего на втулке 8. При этом диск 7 и цепная звездочка 9 неподвижны, т.е. рабочий механизм отключен от вращающегося вала 

При нажатии на рычаг 5 .(как указано стрелкой) преодолевается сопротивление возвратной пружины 6 и ведущий диск 3 перемещается по валу / к ведомому диску 7. При этом фрикционные накладки 4 прижимаются к торцовой поверхности ведомого диска и трением увлекают его и звездочку 9 рабочего механизма за собой. Прижимая ведущий диск к ведомому с различной силой, можно при включении регулировать усилие, передаваемое на рабочий механизм. Если отпустить рычаг 5, возвратная пружина 6 снова отключит механизм.

Фрикционные накладки 4 изготовляют из фрикционных материалов (например, асбесто-картона, специальных сортов пластмасс) и крепят к диску 3 заклепками. Головка заклепки должна быть утоплена ниже поверхности трения не менее чем на половину.толщины новой накладки. Накладку необходимо заменять при износе ее до головок заклепок, так как во время трения заклепок о рабочую поверхность диска 7 не только уменьшается передаваемое фрикционом усилие (коэффициент трения заклепок о сталь или чугун значительно меньше, чем у накладок), но и портится рабочая поверхность диска.

Случается, что накладки изнашиваются до заклепок, а машинист не обнаруживает этого своевременно. Поэтому для предохранения рабочей поверхности диска рекомендуется изготовлять заклепки из мягкого металла (красной меди, алюминия).

Описанный фрикцион можно превратить в тормоз, останавливающий вращение звездочки 9 рабочего механизма, для чего достаточно неподвижно закрепить вал /. В этом случае звездочка будет заторможена при включения фрикционного механизма. Передаваемое дисковым фрикционным механизмом усилие увеличивается пропорционально числу рабочих плоскостей трения. Поэтому, когда нужно передавать большое окружное усилие при сравнительно небольшом диаметре дисков, применяют многодисковые фрикционы ( 36, б). Постоянно вращающийся ведущий вал /соединяется со звездочкой 9 при сжатии ведущих 3 и ведомых 7 дисков рычагом J.

Особенностью ленточных фрикцион н ы х м е х а н и з м О в является использование стальной ленты с наклепанной на ней фрикционной накладкой, выполненной в виде сплошной ленты или отдельных секций. Фрикционную накладку крепят так же, как и на дисковых фрикционных механизг-шх, причем заклепки располагают в шахматном   порядке.

В зависимости от того, где расположена лента — снаружи или внутри фрикционного (тормозного) шкива, ленточные фрикционы (тормоза) бывают двух типов: наружного и внутреннего. Рабочей поверхностью трения является соответственно наружная или внутренняя цилиндрическая поверхность шкива.

Фрикционная (тормозная) лента 2 состоит из двух половин, соединенных болтом 4. Это облегчает ее ионтаж и демонтаж. На болт 4 надета пружина 5, которая разжимает концы половинок ленты  при  ее ослаблении.

Такой ленточный тормоз может быть превращен в фрикцион. Для этого нужно, чтобы неподвижные палец 8 и ось 12, а также упорный ролик б были закреплены не на станине, а ко постоянно вращающемся (в направлении пунктирной стрелки) зубчатом колесе (диске, крестовине), приводимом в движение от двигателя. При этом оттяжные пружины 3 заменяют упорными роликами или болтами, закрепленными на той же вращающейся детали.

При включении ленточного фрикционного механизма наружного типа усилие, действующее на сбегающем конце фрикционной ленты, в 4—7 раз (в зависимости or коэффициента трения и угла охвата шкива) меньше, чем на набегающем конце. Разница в усилиях на сбегающем У. набегающем концах ленты возникает под влиянием силы трения, действующей со стороны шкива на пенту и стремящейся сдвинуть ее в направлении вращения шкива.  Поэтому для облегчения управления фрикционом усилие включения механизма всегда передают на сбегающий конец ленты, а набегающий конец крепят неподвижно. Ленточный фрикционный механизм внутреннего типа ( 37, б). Шкив 24 жестко соединен с рабочим механизмом и свободно посажен на валу 16. На этом же валу на шпонке или шпицах установлена крестовина 19, которая вращается против часовой стрелки вместе с валом 16, приводимым в движение от двигателя. С крестовиной 19 вращается фрикционная лента 2, связанная с ней сбегающим концом с помощью серьги 18. Набегающий конец ленты соединен через серьгу 21, двуплечий рычаг 20 и регулировочный болт 22 с рычагом   13,  который  вращается относительно той же оси,  что и  рычаг 20. Фрикцион   выключается   возвратной   пружиной   14,   поворачивающей   рычаг   13  против часовой стрелки. Это движение через регулировочный болт 22 передается  рычагу 20 и серьге 21, которая перемещает вправо набегающий конец ленты. Расстояние между сбегающим  и  набегающим  концами ленты  уменьшается,   вследствие чего образуемое лентой 2 незамкнутое кольцо уменьшается в диаметре и между рабочими поверхностями шкива 24 ш ленты 2 создается радиальный зазор. Постоянную величину зазора между рабочей  поверхностью шкива и  концами ленты  по всей ее длине устанавливают болтани 17, ограничивающими радиальное перемещение сбегающего и набегающего концов ленты, и упорными  роликами 6.

Ролики 6 укреплены на эксцентриковых осях. Поворачивая оси, можно ограничивать отход ленты от шкиве, фиксируя ЭТИ ОСИ В нужном положении. Одновременно ролики используют для фиксации ленты от бокового перемещения. Для этого к ленте приварены направляющие скобы 26, охватывающие ролики по торцам. Иногда для регулирования зазора между лентой и шкивом используют болты с контргайками.

Для включения фрикциона необходимо нажать на рычаг 13 против часовой стрелки. Преодолевая сопротивление возвратной пружины 14, рычаг 13 поворачивается но оси вместе с двуплечим рычагом 20, набегающий конец ленты перемещается влево и образуемое лентой кольцо увеличивается в диаметре. Вследствие этого фрикционная накладка прижимается к внутренней цилиндрической поверхности шкива и увлекает его за собой. Этот фрикцион может быть превращен в тормоз, если вал 16, на котором жестко закреплена крестовина  19, выполнен неподвижным.

В отличие от ленточных фрикционных механизмов наружного типа у фрикционов и тормозов внутреннего типа усилие на сбегающем конце фрикционной ленты больше в 4—7 раз, чем на набегающем. Причина заключается в действующей на ленту силе трения, направленной к сбегающему концу ленты. Поэтому усилие, включающее ленточный фрикционный механизм внутреннего типа, всегда передают на набегающий конец фрикционной ленты.

Для увеличения срока службы фрикционных накладок применяют так называемые реверсивные фрикционные ленты. Крепление сбегающего и набегающего концов этих лент одинаковой конструкции. Поэтому после износа одного из концов фрикционной накладки примерно наполовину допустимой величины ленту можно перевернуть. Таким образом, при своевременной перестановке (реверсировании) ленты можно достичь рае-

номерного износа фрикционной накладки по всей длине, что почти вдвое увеличивает срок службы накладки.

Недостатком ленточных фрикционных механизмов является значительное изменение величины передаваемого окружного усилия при сравнительно небольшом изменении коэффициента трения фрикционной накладки о шкив. Например, для большинства при-меняеиых ленточных фрикционных механизмов снижение коэффициента трения в 2 раза вызывает (при неизменном включающем усилии) более чем трехкратное уменьшение передаваемого окружного усилия. Если коэффициент трения увеличивается в 2 раза, то окружное усилие повышается, почти в 6 раз.

Уменьшение окружного усилия на фрикционе резко снижает мощность, передаваеиуго этим фрикционом включаемому механизму. Чрезмерное увеличение передаваемого фрикционом усилия может вызвать обрыв канатов, цепей, а иногда и поломку механизмов. Ленточные фрикционные механизиы требуют особенно тщательного ухода, чтобы предупредить изменение величины коэффициента трения, которое может произойти при попадании между трущимися поверхностями посторонних веществ (например, масла, воды, абразивной пыли).

У цилиндрического колодочного фрикционного механизма рабочей поверхностью трения является, так же как и у ленточного, цилиндрическая поверхность фрикционного шкива. Фрикционные накладки крепят к колодкам, рабочая поверхность которых представляет собой часть цилиндра. Фрикционные накладки чаще всего крепят к колодкам таким же способом, как и у ленточных фрикционов и тормозов. Колодочный цилиндрический фрикцион (тормоз) также может быть наружного или внутреннего типа в зависимости от того, где расположены колодки: снаружи или внутри фрикционных (тормозных) шкивов.

Двухколодочный цилиндрический тормоз внутреннего типа (рис, 38) используют для торможения ходовых колес экскаваторов. Конструкция тормоза заимствована от автоиобиля. Крестовина 2 жестко закреплена на неподвижной оси /. Фрикционные колодки 3 осями 5 шарнирно соединены с крестовиной. Одна колодка закреплена набегающим концом, другая сбегающим. Тормозной шкив 4, который иногда называют тормозным барабаном,  свободно  вращается   на  оси   /.

Тормоз выключается возвратной пружиной 9, стягивающей колодки 3, причем величина зазора между рабочими поверхностями колодок и шкива ограничена профилированным нажимным кулачком 6. Пружина 8 при этом поворачивает по часовой стрелке рычаг 7 с кулачком в крайнее положение. При нажиие на рычаг кулачок поворачивается против часовой стрелки и разжимает верхние концы колодок 3, прижимая их к внутренней цилиндрической поверхности шкива 4, который затормаживается. Если отпустить рычаг, то пружины Я и У приведут всю систему в первоначальное положение. Так же как и у ленточных фрикционных механизмов внутреннего типа, в колодочных, фрикционных механизмах всегда стремятся шарнирно соединять с крестовиной сбегающий конец колодки, чтобы уменьшить усилие, необходимое для включения. Но так как разница в усилиях, необходимых для включения колодок (при креплении их на оси сбегающим или набегающим концом), невелика по сравнению с лентами, в ряде случаев из конструктивных соображений от этого отказываются.

Общим недостатком цилиндрических фрикционных механизмов (ленточных и колодочных) является неравномерный износ фрикционных накладок по их длине. Так, у ленточных фрикционов и тормозов быстрее изнашивается часть накладки, расположенная у того конца ленты, который больше нагружен, а именно: со стороны сбегающего конца в механизмах внутреннего типа и со стороны набегающего конца в механизмах наружного типа. У колодок фрикционные накладки больше изнашиваются со стороны подвижного конца, на который действует включающее усилие. При износе до заклепок хотя бы одного участка фрикционной накладки дальнейшая работа может привести к нежелательным  последствиям, поэтому накладку надо сразу заменить.

Так как фрикционные накладки обычно выпускают в виде ленты (или изогнутых пластин) одинаковой толщины по всей длине, неравномерный износ их приводит к нерациональному использованию дефицитных фрикционных материалов. Кроме того, увеличивается

простой экскаватора, вызванный необходимостью замены накладок. Для уменьшения простоев нужно иметь запасные ленты или колодки с приклепанными накладками. В этом случае рабочее время будет затрачено лишь на замену фрикционной ленты или колодки в сборе

Отличительным признаком конусного колодочного фрикционного механизма являются конические рабочие поверхности трения на шкиве и фрикционных колодках. В зависимости от числа рабочих поверхностей конусные фрикционные механизмы могут быть одно- или двухконусными.

Конусные фрикционные колодки спрессованы из фрикционных материалов, причем в монолит колодки запрессованы стальные гайки-вкладыши 5 ( 39), которые служат для крепления колодок 4 к диску 12 с помощью болтов о.

Двухконусный фрикцион работает следующим образом. Если на шток / не действует усилие, то возвратная пружина 6 отжимает шкив 2 в крайнее левое положение, создавая зазор между коническими рабочими поверхностями шкива к фрикционных колодок 4. Шкив 2, скользящий по шпонке 13, вращается вместе с валом  /0, а диск 12 с колодками остается  неподвижным благодаря  подшипникам   //.

Фрикцион включают, нажимая на шток /, который передает усилие через чеку 3, выступающую из продольных прорезей вала. Концы чеки нажимают на торец ступицы фрикционного шкива .?, который перемещается вправо и, преодолевая сопротивление возвратной пружины 6, прижимается к рабочим поверхностям колодок 4, увлекая их за собой вместе с диском 12 ш жестко закрепленной на диске шестерней 9 рабочего механизма. Если перестать нажимать на шток /, то возвратная пружина снова отодвинет шкив влево, выключив таким образом  механизм.

Регулирование конического фрикциона заключается в поддержании при износе колодок определенного минимального зазора между поверхностями трения фрикционного шкива и колодок в выключенном положении. В зависимости от конструктивного исполнения фрикциона зазор можно регулировать либо регулировочными шайбами, подкладывае-мыми между колодками 4 и диском 12 по мере износа колодок, либо специальным винтовым регулировочным устройством, смещающим шкив по направлению к колодкам. Для безотказной работы двухконусного фрикциона весьма важно правильно закреплять колодки 4 на диске 12, с тем чтобы все они равномерно касались рабочих поверхностей шкива .? при включении механизма. Для этого, подкладывая регулировочные шайбы или заменяя колодки новыми, необходимо устанавливать их следующим образом. В колодки ввертывают, но не затягивают, болты (V; затем при неподвижной вале 10 фрикционный шкив 2 прижимают к колодкам (включают) с максимальный усилиен. Колодки, имеющие возможность несколько перемещаться в радиальном направлении вместе с болтами Н, зажимаются между двумя коническими поверхностями шкива и сами устанавливаются в необходимом положении. Обе рабочие поверхности одновременно касаются шкива 2. В таком положении, не выключая шкива, следует затягивать болты 8, фиксирующие колодки.

Неправильная установка фрикционных колодок ведет к неполному соприкосновению поверхностей трения, вследствие чего уменьшается передаваемое фрикционом окружное усилие и неравномерно изнашиваются колодки.

Конструкция колодочного одноконусного фрикциона принципиально не отличается от описанного двухконусного, за исключением числа поверхностей трения. Как и другие типы фрикционных механизмов, колодочный конусный фрикцион может быть превращен в тормоз. Для этого нужно, чтобы вал 10 был неподвижным.

У конусных фрикционов ведущей частью могут быть как фрикционный шкив, так и диск фрикционных колодок в зависимости от того, какое конструктивное решение является более приемлемым в каждом отдельном случае. Обычно конусные фрикционы применяют для включения механизмов поворота платформы экскаватора и его передвижения. 3 конусных фрикционных механизиах в отпичие от ленточных при изменении коэффициента трения между фрикционными канадками и шкивом передаваемое фрикционом окружное усили-'- изменяется*-пропорционально коэффициенту трения, благодаря чему мехат-чм  работает  более стабильно

Выше были описаны различные конструкции применяемых на экскаваторах фрикцион ных механизмов, имеющих один общий признак: все они открытого типа. Это означает что если на рычаг управления фрикционом или тормозом не воздействует внешнее усилие, то механизм выключен под действием сравнительно слабой возвратной пружины. Фрикционные механизмы такого типа применяют для включения и выключения большинства рабочих механизмов.

Фрикционные механизмы замкнутого типа. Для некоторых механизмов экскаваторов, например механизма подъема стрелы и ходового механизма, используют фрикционы и тормоза замкнутого типа. В них установлена иощная рабочая пружина (а не слабая возвратная), постоянно удерживающая фрикционный механизм во включенной положении. Для выключения тормоза или фрикциона замкнутого типа необходимо приложить усилие, чтобы преодолеть действие рабочей пружинь!.

В качестве предохранительных устройств против перегрузка применяют неуправляемые фрикционы и'тормоза замкнутого типа, так как они отрегулированы на передачу определенного окружного усилия и при перегрузках проскальзывают. Неуправляемые замкнутые тормоза устанавливают также для предохранения от непроизвольного проворачивания механизма под воздействием случайных нагрузок (например, на валу самотормозящегося червячка редуктора стрелоподъемной лебедки).

Фрикционный механизм любой конструкции может быть выполнен открытый или замкнутым в зависимости от его назначения.

Противообгонные устройства. Чаще всего их используют в механизме подъена и опускания стрелы экскаватора—для ограничения скорости опускания стрелы. Такие механизмы обеспечивают сравнительно медленное опускание (с, не падение) стрелы в случае, если удерживающий стрелу тормоз неожиданно выйдет из строя. На экскаваторах обычно применяют роликовые противообгонные устройства — муфты ( 40). На валу, вращающемся по часовой стрелке, укреплен на шпонке фигурный шестигранный диск 3. В выступы яшска упираются одним торцом пружинь! 4, отжимающие другим концом ролики 5, Для уменьшения трения между концами пружин и роликами заложены специальные сухари. Таким образом, каждый ролик зажат между пружиной 4, боковой плоскостью диска 3 и внутренней цилиндрической поверхностью звездочки 2, При вращении навстречу валу / или в ту же сторону, но с частотой меньшей, чем частота вала, звездочка перемещается относительно диска 3, вращающегося вместе с валом /. Это равносильно тому, что диск неподвижен, а звездочка вращается против часовой стрелки. При этом ролики 5, увлекаемые звездочкой, стремятся катиться в сторону пружины и, свободно проворачиваясь, не препятствуют вращению звездочки 2 относительно

вала.

Если звездочка, вращаясь по часовой стрелке, начинает обгонять вал 1 с диском 3, т. е. сдвигается по часовой стрелке относительно диска, то ролики, увлекаемые звездочкой, стремятся повернуться по часовой стрелке и закатиться в более узкую часть зазора между внутренней цилиндрической поверхностью звездочки и боковыми плоскостями диска. Ролики заклиниваются между звездочкой и диском, препятствуя дальнейшему вращению звездочки по отношению к диску и валу.

Таким образом, если звездочка может вращаться против часовой стрелки с любой частотой, то по часовой стрелке она может вращаться только с частотой, не превышающей частоту вращения вала с диском. Иначе говоря, при вращении по часовой стрелке звездочка не может обгонять вал, вращающийся с определенной  частотой