Муфты и тормоза

Муфтами называют устройства для соединения двух деталей между собой.

По характеру работы и основному назначению различают муфты:

постоянные, не допускающие размыкания деталей в процессе работы;

управляемые, или сцепные, позволяющие размыкать детали воздействием на муфту системой рычагов;

самоуправляемые, размыкающие детали автоматически в случае изменения режима работы соединенных деталей;

предохранительные, размыкающие детали для предотвращения поломки их при нарушении нормальных условий работы.

По характеру соединения деталей муфты делятся на:

жесткие, не допускающие поворота одной детали относительно другой;

упругие (эластичные), допускающие относительное смещение деталей за счет упругой деформации металлических промежуточных деталей;

упруго-демпфирующие, допускающие относительное смещение за счет неметаллических промежуточных деталей муфты;

фрикционные, допускающие поворот деталей за счет относительного проскальзывания сопряженных поверхностей при возрастании крутящегося усилия выше допустимой величины;

скользящие, способные передавать крутящие усилия лишь при некоторой разности частоты вращения.

Наиболее распространены в краностроении муфты постоянные и управляемые, или сцепные. Наиболее часто применяются постоянные муфты, относящиеся к группе упруго-демпфирующих, в качестве сцепных - кулачковые, а также различные фрикционные ленточные, дисковые и конусные муфты.

На рис. 84 изображена постоянная упруго-демпфирующая пальцевая муфта, посредством которой соединяют вал электродвигателя с валом того или иного механизма крана. Имеющиеся в муфте резиновые или кожаные втулки и упругие кольца 5

Рис. 84. Постоянная упру-го-демпфирующая муфта: / - корпус муфты; 2 - гайка; 3 - шплинт; 4 - палец; 5 - кольца упругие; € - шайба создают некоторую упругость соединения двух частей муфты, не нарушая постоянного сцепления.

Постоянные муфты без упругих колец, т. е. жесткие, требуют весьма точной центровки соединяемых валов и не допускают никаких смещений валов относительно друг друга. К постоянным может быть отнесена и зубчатая муфта (рис. 85). Несмотря на относительную сложность, эта муфта имеет применение, особенно в мощных передачах, и допускает расположение соединяемых валов под небольшим углом (до 1°30') друг к другу. Соединение в этой муфте достигается за счет того, что на внутренние по-лумуфты 1 и 11, несущие на поверхности зубья, надевается общая наружная муфта с внутренними зубьями. Зубья одной из полумуфт имеют скругленную верхнюю грань, в результате чего эта полумуфта может отклоняться от второй полумуфты без нарушений сцепления зубьев. Стальная шайба 8, размещенная в центре, служит для центровки обеих половинок наружной полумуфты. Резиновые кольца 9, амортизируют в случае смещения наружной полумуфты вдоль осн.

Широкое распространение имеют кулачковые муфты (рис. 86),

главным образом вследствие малых габаритов и простоты устройства. Основной недостаток кулачковых муфт - недопустимость включения на быстром ходу, а также удары при включении.

Количество и форма кулачков бывают разные в зависимости от размера муфт и величины передаваемого усилия. Для небольших муфт и незначительных усилий кулачки выполняются в виде мелких зубчиков (15- 60 шт.) треугольного сечения симметричного или одностороннего расположения. Для крупных пе-

Рис. 86. Кулачковая муфта:

/ - вал; 2 - присоединяемые детали; 3 - кулачки; 4 - винт; 5 - паз под отводку; 6 - шпонка скользящая; 7 - корпус муфты редач, какими являются крановые, количество кулачков обычно не превышает трех-четырех, причем они имеют прямоугольное или трапецеидальное сечение.

Боковые стороны кулачков прямоугольного сечения образуются плоскостями, проходящими через геометрическую ось муфты.

Кулачковые муфты с трапецеидальным сечением кулачков, т. е. с кулачками, имеющими боковые стороны с небольшим уклоном, несколько легче включаются, однако в результате наличия такого уклона во время работы появляются усилия, стремящиеся вывести муфту из зацепления.

Для повышения срока работы кулачковых муфт производят поверхностную закалку кулачков, что создает относительно твердый поверхностный слой толщиной 1,5-2 мм и сравнительно вязкую середину тела кулачка. Кулачковая муфта для ее включения или выключения перемещается обычно рычажной системой, действующей на кольцо или отдельные сегменты, входящие в кольцевую канавку тела муфты. На вал кулачковые муфты чаще всего садятся цилиндрической поверхностью с одной или двумя скользящими шпонками или с помощью шлицевого соединения.

Сцепление деталей во фрикционных муфтах достигается за счет сил трения, возникающих на прижатых друг к другу поверхностях; при этом, чем больше коэффициент трения материалов и чем больше сила прижатия поверхностей, тем большая возникает сила трения, а следовательно, и большие усилия передаются муфтой.

На рис. 87 изображена фрикционная муфта ленточного типа, применяемая для соединения двух деталей, свободно сидящих на неподвижной оси. Сцепление ведомой и ведущей деталей в этой муфте достигается затяжкой фрикционной ленты, обжимающей поверхность трения ведомой детали и увлекающей последнюю за собой. Лента выполнена в виде согнутой в кольцо упругой стальной полосы. Конец ленты, направленный против враще ния, называют набегающим, а конец, направленный в сторону вращения, - сбегающим. С внутренней стороны на алюминиевых заклепках прикреплена асбестовая тормозная лента, представляющая собой пропитанную и прокаленную ткань, изготовленную из асбестовой нити с включением латунной или медной проволоки и имеющую высокий коэффициент трения, равный 0,35-0,40.

Набегающий конец фрикционной ленты выполнен в виде ушка и неподвижно закреплен на ведущей детали. Подвижной конец выполнен в виде лапки 7 с резьбовым хвостовиком, он проходит в сухарь вильчатой серьги 3 и фиксируется двумя гайками 4. Подтяжкой гаек достигается регулировка облегания ленты. Ленту затягивают посредством системы рычагов. Если нажать стержнем 18 на планку 17, то она переместит вдоль неподвижной оси 21 кольцо 22. Перемещение кольца приведет в действие всю рычажную систему, движение передастся серьге 3, к которой присоединен подвижной конец ленты, в результате чего лента затянется и между ее внутренней поверхностью и поверхностью ведомой части муфты возникнет сила трения, необходимая для передачи движения на ведомую часть муфты. При ослаблении затяжки вследствие упругости лента отойдет от поверхности ведомой детали и отсоединит ее от ведущей. Чтобы создать нормальный и равномерный отход ленты по окружности, ставят несколько ограничителей в виде регулирующих винтов 13.

Рис 87. Фрикционная муфта ленточного типа

/ - ось, 2, 8, 11- валики; 3- серьга, 4 - гайка; 5 - сухарь; б - рычаг, 7 - лапка, д - тяга, 10 - рычаг, 12 - болт с ушком, 13 - винт ограничитель, 14 - ведомая часть, /5 - вилка, 16 - хомутик, 17 - планка, 18 - стержень, 19 - лента торможения, 20 - стальная лента, 21 - ось неподвижная, 22 - кольцо, 23 - ведущая часть

Рис 88 Дисковая фрикционная муфта

Дисковая фрикционная муфта крана ПК-ЦУМЗ-15 и КДВ-15 (рис. 88) имеет следующее устройство. На валу 6 свободно сидит стальной корпус муфты 1, выполненный в виде цилиндрической чаши. Внутрь ступицы кбрпуса муфты запрессованы бронзовые втулки 3, закрепленные стопорными винтами и имеющие смазочные канавки, смазываемые от масленки 7. Снаружи на ступицу корпуса посажена коническая шестерня 2, закрепленная тремя цилиндрическими штифтами.

Продольные усилия, возникающие при работе муфты, воспринимаются с одной стороны шпонкой 21, а с другой - стопорным кольцом 4, закрепленным на валу винтами 5.

С открытого торца корпуса муфты посредством болтов 12 прикреплен диск 13 Во внутренней части корпуса на валу закреплена ступица муфты 22, имеющая на поверхности два кулачка. На ступицу этой муфты посажен ведущий диск 11 и нажимной диск 14. Они могут смещаться в продольном направлении, но не могут поворачиваться относительно ступицы, так как в их окна входят кулачки ступицы.

Между ведущими и нажимным дисками и диском 13 вставлены два фрикционных кольца 23, состоящих из двух половинок каждый. Фрикционные кольца изготовлены из прессованной массы

КФ-3 и обладают высоким коэффициентом трения. В двух окнах ведущего диска на осях 8 укреплены два двуплечих рычага 9, их концы проходят через соответствующие прорези в ступице и закаленной частью опираются на наклонные поверхности кулачка 19. Второе плечо рычага сделано в виде вилок и посредством оси 10 соединяется со специальными нажимными болтами 18 с гайками 17. На эти болты садится регулировочный диск 16, имеющий на поверхности резьбу, на которую навинчивается регулировочная гайка 15. Эта гайка имеет поперечную сквозную прорезь и болтом может стягиваться и тем самым закрепляться на регулировочном диске. Своей боковой плоскостью гайка 15 прилегает к нажимному диску 14.

Действие этой муфты заключается в следующем. Перемещая кулачок 19 посредством рычажной системы и хомута 20, заставляют рычаг 9 стягивать между собой детали 11, 13, 14 и 23, вследствие чего диск 13 корпуса муфты оказывается зажатым. Так как при этом возникают большие силы трення, то диск начинает вращаться вместе с ведущим диском 11. Будучи связан с корпусом муфты, он передает вращение как самому корпусу, так и всем деталям, жестко с ним связанным.

Между ведущим и нажимным дисками вставлены четыре цилиндрические отжимные пружины, размыкающие поверхности трения при выключении муфты. Регулировка сил нажатия на поверхности трения муфты, а также установка необходимого зазора между ними в свободном состоянии достигаются различным положением регулировочной гайки 15 и гаек 17.

Диск 13 корпуса муфты и фрикционные кольца сделаны в виде отдельных полуколец, что облегчает разборку муфты и смену фрикционных полудисков, для чего достаточно убрать болты 12 и вынуть диск 13.

Тормозами называют устройства, позволяющие изменять скорость движения частей машин вплоть до полной остановки. Действие тормозов основано, как и действие фрикционных муфт, на силе трения, возникающей на прижатых друг к другу поверхностях.

Для образования фрикционных поверхностей применяют материалы, обладающие высоким коэффициентом трения - асбестовую тормозную ленту, крепкие породы дерева и различного рода пластмассы.

Значение тормозов в механизмах и машинах очень велико. По правилам Госгортехнадзора, не только механизмы, поднимающие груз, но и механизмы передвижения и вращения кранов должны быть в обязательном порядке оборудованы тормозными устройствами, обеспечивающими безопасность работы.

По конструкции тормозные устройства бывают колодочные, ленточные, дисковые, конические и т. д. По способу действия тормоза бывают замкнутые и открытые.

Рнс. 89. Схема устройства ленточных тормозов крана ПК-6: а - замкнутый тормоз; б - Открытый; 1 - ось рычага; 2 - вилка; 3 и 15 - муфты стяжные; 4 - лапка; 5 - лента сіальиая; в - лента тормозная; 7 - ушко ленты; 8 и 11 - рычаги; 9 - кронштейн; 10 и 14 - тяги; 12 - вал; 13 - конто-груз; 16 - педаль тормоза; 17 - шкив тормозной; 18 - угольник; 19 - стяжная шпилька; 20 - ось; 21 - двуплечий рычаг; 22 - винт-ограннчитель отхода ленты; 23 - пружина; 24 - педаль

Замкнутыми тормозами называют такие, в которых трущиеся поверхности непрерывно прижаты друг к другу, т. е. заторможены и разъединяются лишь при нажатии на рычаг или педаль.

Открытыми тормозами называют такие, в которых тормозные поверхности нормально находятся в разобщенном состоянии и тормоз вступает в действие лишь в случае нажатая рычага или педали. Тормоза замкнутого типа гарантируют большую безопасность работы, поэтому применение их предпочтительнее.

Схема устройства ленточного тормоза механизма подъема груза крана ПК-6 показана на рис. 89, а, б. Тормозную поверхность шкива облегает стальная лента 5 с фрикционной обкладкой 6 из тормозной ленты. Одни конец ленты 5, заканчивающийся ушком 7, закреплен неподвижно на оси в кронштейне 9, другой соединен с системой рычагов, заканчивающейся ножной педалью 16.

Под действием груза 13 тормозная лента постоянно находится в затянутом, а тормоз - в заторможенном состоянии. Нажав на педаль 16, машинист крана приподнимает противовес, в результате чего прижатие ленты ослабляется и изменяется сила сцепления ленты с поверхностью тормозного шкива. Когда эта сила станет незначительной, шкив получит возможность проскальзывать, а затем нормально вращаться.

Сбегающий конец ленты соединен с рычагами соединительной муфтой 15, которой регулируется первоначальная затяжка ленты.

Сила прижатия трущихся поверхностей может изменяться в зависимости от изменения положения противовеса: чем дальше будет отведен противовес, тем сильнее будет сила прижатия ленты к тормозной шайбе и тем больше будет сила торможения.

В открытом тормозе (см. рис. 89, б) лента для лучшего демонтажа и возможности ее регулировки выполнена из двух частей, соединенных между собой угольниками 18 и стяжной шпилькой 19, закрепленной гайками. Оба конца ленты заканчиваются подвижными ушками, закрепленными на осях 20 в одном двуплечем рычаге 21. При повороте этого рычага оба конца ленты одновременно или затягиваются, или ослабляются. Рычаг 21 поворачивается через рычажную систему от ножной педали 24. Под действием пружины 23 педаль обычно находится в приподнятом положении и лента ослаблена. При нажатии на педаль оба конца ленты натягиваются, в результате чего достигается торможение шкива 17 зубчатого колеса, при этом, чем большее усилие приложено к педали, тем больше будет сила торможения.

Чем больше угол охвата лентой тормозного шкива, тем больше сила трення и тем меньшее усилие требуется при торможении. Для обеспечения большего угла охвата ленту делают с перекрещивающимися концами. Такая лента применена в тормозе крана ПК-ЦУМЗ-15 (рис. 90).

Тормозным элементом колодочного тормоза крана ПК-ЦУМЗ-15 (рис. 91) являются две жесткие колодки 1, на внутреннюю поверхность которых наклепаны накладки 2 из тормозной ленты. Концы колодок имеют лапки, соединяющиеся между собой с од ной стороны болтом 3 и промежуточной пружиной, а с другой - стяжным винтом 8. Один конец винта 8 свободно проходит через лапку верхней колодки; со второй колодкой винт соединен гайкой 9. Нижний конец винта соединен с системой рычагов управления тормоза муфтой 10 и при повороте стягивает колодки, осуществляя торможение.

Регулировка первоначального обжатия колодками тормозной поверхности достигается затяжкой гаек 5 и 7. Пружина 4 отводит колодки от тормозной поверхности, а пружина 6 поддерживает систему колодок на весу с тем, чтобы они не опускались от собственного веса, так как в противном случае будет излишнее истирание тормозных накладок.

В некоторых конструкциях колодочных тормозов вместо плоских колодок использованы колодки с наклонными тормозными поверхностями, т. е. колодками трапецеидального сечения. В этом случае и тормозной шкив должен иметь тормозную поверхность в виде желобка с наклонными боковыми поверхностями.

На рис. 92 показан тормоз с толкателями ТКТГ, используемый в механизмах с приводом от электродвигателей. На основной рамке 1 шарнирно укреплены стойки 2, которые в средней части несут колодки 9 с фрикционными накладками 11. На верхнем конце левой стойки

Рис. 90. Ленточный тормоз крана ПК-ЦУМЗ-15:

1 - диск тормозной; 2 - кожух; 3 - обкладка тормозная; 4 - лента стальная; 5 - пружина; 6 - стойка; 7 - канат; 8 - планка прижимная; 9 - винт-ограннчитель; 10 - валик; 11 и 16 - тяги; 12 - упорная втулка; 13 - кольцо промежуточное; 14 - проушина; 15 - рычаг

Рис 92. Тормоз с электротолкателями:

1 - рамка: 2 - стойка, 3 и 8 - гайки; 4 - пружина 5 и 7 - тяги, 6 - рычаг; 9 - колодка, 10 - валик, 11-

з и / - тяги, о - рычаг; 9 - колодка, 10 - валик, 11 накладка фрикционная, 12 - кронштейн; 13, 20 - вииты регулировочные, 14 - электродвигатель, 15 - крыльчатка, 16 - поршень, 17 - цилиндр, 18 - клапан дроссельный, 19 - шток

шарнирно прикреплен рычаг 6, связанный тягой 7 с правой стойкой. Под действием пружины 4 рычаг постоянно стремится занять нижнее положение, в результате чего обе стойки сближаются и колодки 9 затормаживают тормозной шкив. Гайки 8 предназначены для изменения длины тяги 7, чем достигается регулировка хода колодок и зазора между колодками и шкивом в от-торможенном состоянии. Гайкой 3 изменяется степень затяжки пружины 4, регулирующей силу нажатия колодок: чем сильнее затянута пружина, тем сильнее нажатие колодок.

Растормаживание осуществляется электрогидротолкателем, включающимся одновременно с включением электродвигателя привода механизмов. Электрогидротолкатель состоит из электродвигателя 14 типа АМ, активная часть которого погружена в рабочую жидкость (трансформаторное масло или масло АМГ-10), крыльчатки 15 центробежного насоса, поршня 16 и дроссельного клапана 18, изменяющего скорость подъема и опускания поршня. Вся внутренняя полость цилиндра заполнена тем же самым маслом.

При выключении электродвигателя крыльчатка насоса получает вращение, в силу чего под поршнем 16 создается избыточное давление и поршень, поднимаясь вверх, выдавливает масло через дроссель в наружную полость цилиндра и под крыльчатку. Поднятый поршнем шток 19 поднимает рычаг 6 и производит растормаживание.

При выключении электродвигателя поршень пружиной 4 возвращается в иижнее положение, а тормоз снова включается. Регулируя положение дросселя /5 винтом 20, можно изменять скорость движения поршня, а следовательно, и быстроту срабатывания тормоза. Регулировкой достигается время растормаживания в пределах 0,5-5 с и затормаживания в пределах 0,27-2,7 с. Плавность работы тормоза позволяет избегать динамических инерционных нагрузок механизмов.

Зубчатые колеса и цепи предназначены для передачи вращательного движения с одного вала на другой, при этом передача может осуществляться с изменением величины усилия или направления движения и скорости.

Зубчатыми колесами (рис. 93) могут передаваться движения между параллельными валами (в этом случае передача называется цилиндрической) (рис. 93, а) или между валами, расположенными под углом (передача носит название конической) (рис. 93, б). Передача называется червячной, если движение передается между перпендикулярно расположенными, но не пересекающимися валами (рис. 93, в).

Детали, на поверхности которых нанесены зубья, называют зубчатыми колесами.

Зубчатые колеса, у которых зубцы нарезаны на наружной поверхности обода, называют зубчатыми колесами с внешним зацеплением. Колеса, у которых зубцы нарезаны с внутренней стороны обода, иосят название зубчатых колес с внутренним зацеплением. Зубчатое колесо, передающее движение, называется ведущим, а колесо, воспринимающее движение, называется ведомым.

Рассмотрим основные -элементы и положения, определяющие зацепление зубчатых колес (рис. 94). Диаметр окружности, по

Устройство основных деталей и частей кранов | Грузоподъемные краны на железнодорожном ходу | Зубчатые и цепные передачи