5. ПеРеДачи

Передачи - устройства, передающие движение на расстояние от двигателя к исполнительным механизмам. Они изменяют по величине и направлению скорости, крутящие моменты и усилия. В строительных машинах передачи применяют чаще для уменьшения частоты вращения ведомого элемента и соответст­венно - для увеличения передаваемого крутящего момента.

Элементы передач (шкивы, зубчатые колеса, звездочки цепных передач и т.д.), передающие движение, называют ведущими и обозначают их параметры с индексом «1», а элементы передач, воспринимающие движение от ведущих, называют ведо­мыми и обозначают с индексом «2».

В строительных машинах применяют передачи: фрикционные, ременные, канатно-блочные, зубчатые, червячные, цепные, гид­равлические.

Фрикционные, ременные и канатно-блочные передачи отно­сятся к передачам трением; зубчатые, червячные и цепные – к передачам зацеплением.

5.1. Передачи трением. Фрикционные передачи, в которых передача движения от ведущего элемента к ведомому осуществ­ляется за счет сил трения скольжения между прижатыми друг к другу цилиндрическими и коническими катками.

Схемы фрикционных передач: а) - с цилиндриче­скими катками; б) - с. коническими катками Q- необходимое усилие прижатия катков; F - сила трения скольжения между движущимися катками; a - межосевое расстояние катков.

Достоинства - простота конструкции, плавность и бесшум­ность работы.

Недостатки - быстрый износ фрикционного слоя катков, непостоянство передаточного отношения ввиду проскальзывания при перегрузках.

Ременные передачи передают движение от ведущего шкива к ведомому за счет сил трения между шкивами и ремнем.

Схема простейшей ременной передачи; а- межосе­вое расстояние; S - натяжения ветвей ремня  - угол обхвата ремнем шкива; D - диаметры ведущего и ведомого шкивов; n- частота вращения.

В зависимости от формы сечения ремня эти передачи под­разделяются на:

- плоскоременную - ремень в сечении прямоугольной Формы;

- клиноременную - ремень в сечении трапецеидальной

формы;

- круглоременную - ремень в сечении круглой формы;

- поликлиновую.

Также применяются зубчатые ремни.

У клиноременной, поликлиновой и зубчатой ременных пере­дач валы, между которыми передается вращение, могут быть только параллельными.

У плоскоременной и круглоременной передач валы могут быть параллельными, пересекающимися, перекрещивающимися.

Работоспособность ременных передач определяется их тяговой способностью, зависящей от коэффициента трения материала ремня и ведущего шкива, а также от силы натяжения рем­ней и угла обхвата. Передачи с клиновыми ремнями обладают большей тяговой способностью за счет клинового эффекта.

Достоинствами ременных передач являются: простота кон­струкции, возможность передачи движения на большие расстоя­ния, способность предохранять двигатель от перегрузок за счет проскальзывания ремня.

К недостаткам относятся большие габариты, непостоянст­во передаточных чисел, дополнительные нагрузки на опоры ва­лов.

Канатно-блочные передачи передают тяговые усилия на расстояние с помощью канатоведущих блоков и канатов. Приме­няются чаще всего в грузоподъемных и землеройных строитель­ных машинах.

Основным рабочим элементом этих передач является канат из стальной проволоки. Канаты приводятся в движение бара­банами лебедок. Для изменения направления и величины усилия, передаваемого исполнительному органу, например, грузоподъ­емному крюку, используют блоки.

Блоком называют круглое цилиндрическое тело(колесо с желобом для каната), которое может вращаться вокруг неподвижной или подвижной оси. Если ось блока неподвижна, то блок называют неподвижным. При таких блоках выигрыша в силе не получится, только изменится направление усилия. Для выиг­рыша в силе или скорости используют подвижные блоки

При одном подвижном блоке получают выигрыш в силе почти в два раза. При этом груз Q движется медленнее, чем

Точка приложения силы P.

Схема канатно-блочной передачи.

Для получения большего выигрыша в силе применяют систе­му,. состоящую из нескольких подвижных и неподвижных блоков, соединенных канатами, называемую полиспастом.

5.2. Передачи зацеплением. Зубчатые передачи передают движение с помощью зацепления зубьев колес. Они могут быть с наружным и внутреннем зацеплением; простые и планетарные;

по Форме зубьев - прямозубые косозубые, с криволинейными зубьями; открытые (обычно тихоходные) и закрытые. Закрытые передачи, размещаемые в литых или сварных корпусах с масляной ванной, называют редукторами.

В зависимости от взаимного расположения ведущего и ве­домого валов различают передачи цилиндрические, конические, червячные, винтовые, реечные.

Цилиндрические передачи передают вращение между цилинд­рическими колесами оси которых параллельны. Ведущее зубча­тое колесо иногда называют шестерней, а ведомое - колесом. По расположению зубьев колеса подразделяют на прямозубые, косозубые, шевронные и др.

Схемы зубчатых пар: а} цилиндрическая прямозу-бая; в) цилиндрическая косозубая; г) колесо с шевронными зубьями.

Прямозубые колеса имеют наибольшее распространение. Косозубые колеса применяются там, где требуется повышенная плавность работы. Их недостаток заключается в наличии осевых усилий, вредно влиявших на работу подшипников. Шевронные колеса имеет те же достоинства, что и косозубые но в них осевые усилия взаимноуравновешиваются.

Зубчатая передача с пересекающимися осями валов называ­ется конической; в ней движение передается коническими зуб­чатыми колесами (обычно под прямым углом). В передачах кони­ческие зубчатые колеса Применяют с прямой формой расположения зубьев и криволинейной формой расположения зубьев, обеспечивающей, .большую плавность работы передач.

Коническая прямозубая передача: а) внешний вид; б) разрез.

Разновидностью зубчатых передач является реечная. Она служит для преобразования вращательного движения колеса в поступательное движение рейки, например, в домкратах Может выполняться с прямыми и косыми зубьями.

Реечная передача.

Зубчатые передачи в строительных машинах применяют наиболее широко. Они имеют малые габариты, высокий КПД, большую долговечность и надежность, постоянство передаточ­ных чисел ввиду отсутствия проскальзывания, возможность применения в широком диапазоне крутящих моментов, скоростей и передаточных чисел. К недостаткам относятся шум при рабо­те, более трудоемкое изготовление и техническое обслуживание.

Червячные передачи передают вращение между валами с перекрещивающимися осями. Червячная передача состоит из винта - червяка с трапециевидной резьбой и спряженного с ним зубчатого (червячного) колеса с косыми зубьями

Схема червячных передач: а) обычное зацепление, б) - глобоидное зацепление; I - червяк, 2 - червячное коле­со, Q_w - межцентровое расстояние передачи.

Ось червяка располагается перпендикулярно к оси колеса. Червячная передача позволяет уменьшить частоту вращения ве­домого вала во много раз больше, чем при одной паре зубчатых колес.

При одном обороте червяка колесо поворачивается на один (однозаходный червяк) или несколько шагов зубьев (многозаходный червяк). Следовательно, в червячных передачах можно получить большие передаточные числа. Кроме прямых червяков с различными профилями зубьев применяют вогнутые (глобоидные), охватывающие зубья колеса на определенной дуге. Червячные передачи отличаются большой плавностью хода и бесшумностью работы. Недостатки - невысокий КПД вследствие больших сил трения и необходимость применения антифрикционных сплавов при изготовлении колес.

Цепная передача передает вращение на расстояние до 8 м между двумя параллельными валами за счет зацепления ведущей и ведомой звездочек с сгибающей их цепью

В строительных машинах в качестве приводных цепей наиболее широко применяют втулочно-роликовые и роли­ковые цепи.

Схема цепной передачи(б) и конструкция втулоч-но-роликовой цепи (а); I - ведомая звездочка, 2 - ведущая звездочка, 3 - цепь.

Достоинства цепных передач - возможность передачи движения на значительные расстояния, меньшие, чем у ременных передач габариты, постоянство передаточных чисел, достаточно высокий КПД.

Недостатки - сравнительно быстрый износ цепи, требует более сложного ухода (смазка, регулировки натяжения), зна­чительные вибрации и шум при высоких скоростях).

5.3. Гидравлические передачи. В гидравлических переда­чах механическая энергия двигателя преобразуется в кинетиче­скую энергию непрерывного потока или потенциальную энергию давления рабочей жидкости, которая передается к исполнитель­ным органам и приводит их в движение. Отличительной особен­ностью гидропередач является отсутствие жесткой связи между ведущими и ведомыми частями передачи. Они подразделяются на гидродинамические и гидрообъемные.

Гидродинамические передачи используют кинетическую энергию непрерывно перемещающейся рабочей жидкости низком ее давлении. В строительных машинах такие передачи применяют в виде гидромуфт и гидротрансформаторов.

Гидромуфты предназначены для передачи мощности от вала двигателя на ведомый вал трансмиссии без изменения крутящего момента.

Гидромуфта состоит из двух колес - ведущего(насосного I) и ведомого (турбинного 2). На ведомом валу 3 предусмотрено уплотнение 5, обеспечивающее герметичность корпуса. Прост­ранство между лопатками обоих колес заполнено рабочей жид­костью.

Схема гидромуфты.

Принцип действия гидромуфты заключается в передаче вращения от насосного колеса к турбинному посредством жидкости. Под воздействием потока жидкости на лопатки турбинного коле­са оно приобретает вращательное движение, передавшееся ведо­мому валу, а от него - последующему элементу трансмиссии ма­шины.

При использовании гидромуфт, двигатель пускают без от­ключения трансмиссий, т.к. вначале крутящий момент, передаваемый гидромуфтой, мал.

Гидротрансформатор имеет более сложную конструкцию и позволяет изменять частоту вращения и крутящий момент.

Гидрообъемные передачи .благодаря своей универсальности, высокому к.п.д. и другим достоинствам, имеют широкое распространение.

Схема гидравлического привода; 1 – гидронасос; 2 - напорная магистраль; 3 - предохранитель­ный клапан; 4 – обратный клапан; 5 - золотниковый распределитель; 6 – гидроцилиндр; 7 - перепускной клапан; 8, 12 – магистральные трубопроводы; 9 - дроссель; 10 - фильтр; 11 – бак для рабочей жидкости

Принцип работы объемного гидропривода состоит в следующем: гидронасос, приводимый в действие дизельным или иным двигателем, засасывает рабочую жидкость(масло) из бака и на­гнетает ее по магистральному трубопроводу в гидрораспределитель. Магистральный трубопровод снабжен обратным, предохранительным и перепускным клапанами: первый не допускает слу­чайный обратный поток рабочей жидкости, второй - сбрасывает давление жидкости в случае его чрезмерного повышения, третий -отводит ее в бак, когда она не используется (при кратковре­менных перерывах).

Из гидрораспределителя, которым управляет машинист, жидкость поступает по трубопроводу в тот или иной исполни­тельный орган: гидроцилиндр или гидромотор, который за счет давления жидкости приводит в движение соответствующий узел машины (отвал, стрелу, ходовые колеса и др.).

Отработавшая жидкость из гидроцилиндра или гидромотора по обратному трубопроводу., через гидрораспределитель воз­вращается в бак.

Гидроцилиндры являются органами возвратно-поступательно­го движения, гидромоторы - органами вращательного движения.

В гидрообъемных передачах обычно применяют шестеренные и аксиально-поршневые гидронасосы. Шестеренные насосы обеспе­чивают давление рабочей жидкости до 10 МПа при частоте вра­щения 2000 мин^-1 и производительности до 500 л/мин. Аксиально-поршневые насосы обеспечивают производительность до 750 л/мин и давление до 30 МПа.

Шестеренные насос состоит из двух шестерен I, 2, помещенных в плотно .обхватывающий их корпус 3. Шестерни насоса приводятся во вращение двигателем. В корпусе имеется канал, через который масло подается в полость всасывания. При вращении шестерен масло, находящееся во впадинах между зубьями переносится из полости всасывания в полость нагнетания и выдавливается в напорный канал, а из него - в магистраль.

Схема шестеренного насоса: 1,2 - шестерни; 3 - корпус.

Гидрораспределители служат для переключения и изменения направления потоков рабочей жидкости, реверсирования движения и фиксирования гидроцилиндров в определенном положении. В строительных машинах наибольшее применение нашли золотнико­вые распределители.

Гидроцилиндры являются гидродвигателями возвратно-посту­пательного движения. В корпусе гидроцилиндра, представляющем собой стальную гильзу с тщательно обработан­ной внутренней поверхностью, перемещается поршень 4 под дей­ствием высокого давления рабочей жидкости. Поршень имеет манжетные уплотнения 3, 7 и. 8, которые предотвращают протека­ние жидкостей из полостей цилиндра, разделенных поршнем, и обеспечивают съем грязи. Усилие от давления на поршень пере­дается через шток 1 к исполнительному органу машины (отвалу бульдозера, ковшу экскаватора и т.п.).

С двух сторон корпуса укреплены крышки 2 и 6 с отверстиями, которые служат для подвода и отвода рабочей жидкости.

Конструкция гидроцилиндра.

Гидроцилиндры в зависимости от назначения изготовляют одно- и двустороннего действия. Для увеличения длины рабо­чего хода применяют телескопические гидроцилиндры, которые в сложенном положении имеют небольшие размеры.