Устройство для включения и выключения механизмов

Для включения и выключения рабочих механизмов экскаваторов ис­пользуют 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 применяют противообгонные устройства.

Кулачковая муфта (рис.!68). Подвижную часть ее — полумуфту 2 — можно рычагом управления пере­мещать вдоль вала 1 по шлицам или шпонке, благодаря которым она вращается вместе с валом. Правая 3 и левая 4 неподвижные полумуфты жестко соединены с элементами меха­низмов, которые включаются кулачко­вой муфтой. Полумуфты 3 и 4 закреп­лены от осевого перемещения по валу, но свободно вращаются на нем. Когда полумуфта 2 перемещается в крайнее левое положение, ее кулачки 5 входят в соответствующие впадины полу­муфты 4. При этом вместе с валом и полумуфтой 2 будет вращаться полу муфта 4 и постоянно соединенный с ней рабочий механизм (например, цепная передача). Кулачки располага­ют как на торцах, так и на периферии или внутри полумуфт.

Если полу муфту 2 отодвинуть вправо, в нейтральное положение, показанное на рисунке, то механизм остановится, хотя вал с полумуфтой

Рис. 168. Кулачковая муфта двустороннего действия:

1 — вал, 2...4 — полумуфты, 5 — кулачки

2 могут продолжать вращаться. Чтобы механизм самопроизвольно не вклю­чался, включающий рычаг обычно фиксируют, заводя его за специальный упор, так как неожиданное выключе­ние кулачковой муфты во время работы может привести к аварии.

Правую полумуфту 3 и соеди­ненный с ней механизм включают аналогично — перемещением подвиж­ной полу муфты 2 в крайнее правое положение.

Описанная 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 муфту одно­стороннего действия.

Подвижные шестерни. Для вклю­чения и отключения рабочих меха­низмов подвижные шестерни 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.

Чтобы изменить частоту вращения ведомого вала (например, в меха­низмах поворота и передвижения экскаватора) применяют сдвоенные

подвижные шестерни, состоящие из двух скрепленных между собой шесте­рен различных диаметров. Во вклю­ченном положении механизма зубья подвижной шестерни должны нахо­диться в зацеплении с зубьями неподвижной по всей длине. Частичное включение шестерни может привести к неправильной работе и поломке зубчатой передачи. Рычаг, управляю­щий включением подвижной шестерни, фиксируют во включенном положении во избежание самопроизвольного вы­ключения 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 во избежание поломок кулачков или зубьев, что может произойти 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 открыто­го типа. Для плавного включения на ходу и под нагрузкой механизмов трансмиссии экскаватора, а также для плавной их остановки, как правило, применяют фрикционные механизмы открытого типа. 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 5...6 раз, механизм поворота платформы — 3...4 раза. Экскаватор с прямой лопатой может совершать в зависимо­сти от типоразмера от 2,5 до 4 циклов в минуту. Следовательно, число вклю­чений механизмов в 1 мин может быть более 50.

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 на неподвижный — сила, стремяща­яся сдвинуть его в том направлении, в котором движется первый диск. Обе эти силы являются результатом тре­ния. Они равны по значению и проти­воположны по направлению. Силы трения зависят от двух факторов: усилия, с которыми движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому, и коэффициента трения.

Коэффициент трения показывает, какую часть по сравнению с силой нажатия трущихся дисков составляет сила трения между ними. Например, коэффициент трения 0,3 означает, что если движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому с силой 1000 Н, то возникающая между ними сила трения равна 300 Н. Таким образом, сила трения между двумя дисками будет тем больше, чем с большей силой они прижимаются друг к другу и чем выше коэффициент трения.

Так как трение всегда сопровожда­ется изнашиванием, а фрикционные механизмы работают при включении, выключении и остановке рабочего механизма с трением, их выполняют из материалов, хорошо сопротивляющих­ся истиранию.

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

По конструктивному исполнению фрикционные механизмы на экскава­торах бывают дисковые, ленточные, цилиндрические колодочные, конусные колодочные. Любой из перечисленных типов можно использовать или как фрикционную муфту, или как тормоз.

У дискового фрикционно­го механизма рабочие поверхно­сти трения расположены на торцах ведущих и ведомых дисков. При одном ведомом диске фрикционная муфта или тормоз называются однодисковы-

 

Рис. 169. Одно- (а) и многодисковый (б) фрикционные механизмы:

1 — вал, 2 — шпонка, 3, 7 — диски, 4 — накладка, 5 — рычаг, 6 -- пружи­на, 8 — втулка, 9 — цепная звездочка

ми; при двух — двухдисковыми и бо­лее двух — многодисковыми.

В однодисковой фрикционной муф­те (рис. 169, а) ведущий диск

3 перемещается на шпонке 2 по валу 1,
приводимому во вращение двигателем,
и вращается вместе с этим валом. Если
не прилагать усилия к рычагу 5, то под
действием возвратной пружины 6 веду­
щий диск отодвинется от ведомого
диска 7, свободно сидящего на втулке
8. При этом диск 7 и цепная звездочка
9 рабочего механизма неподвижны,
т. е. рабочий механизм отключен от
вращающегося вала.

При нажатии на рычаг (как указано стрелкой) преодолевается сопротивление возвратной пружины к диск 3 перемещается по валу к диску 7. При этом фрикционные накладки

4 прижимаются к торцовой поверхно­
сти диска 7 и звездочка.9 приводится
во вращение. Если отпустить рычаг,
возвратная пружина снова отключит
механизм.

Фрикционные накладки изготовля­ют из фрикционных материалов (на­пример, асбестокартона, специальных сортов пластмасс) и крепят к диску заклепками. Головка заклепки должна быть утоплена ниже поверхности трения не менее чем на половину

толщины новой накладки. При износе до головок заклепок накладку заменя­ют, так как во время трения заклепок о рабочую поверхность диска 7 не только уменьшается передаваемое фрикцио.нным механизмом усилие (ко­эффициент трения заклепок о сталь или чугун значительно меньше, чем у накладок), но и повреждается рабочая поверхность диска.

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

Описанную фрикционную муфту можно превратить в тормод, оста­навливающий вращение звездочки рабочего механизма, для чего доста­точно неподвижно закрепить вал. В этом случае звездочка 9 будет заторможена при включении 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 многоди-

 

Рис. 170. Ленточные фрикционные механизмы наружного (а) и внутреннего (б) типов:

1, 3, 1 5- пружины, 2, 17, 22, 26 — болты. 4 -лента тормоза, 5 шкив тормоза, 6, 8 —проушины, 7 — палеи, 9— регулировочный болт, 10 — гяга, 11— наконечник, 12 ось, 13, 25 рычаги. 14 — пневмоцилиндр. 16 вал, 18 — крестовина, 19,. 24 — серьги, 20 -— шкив фрикционной муфты, 21 - регулировочные гайки,

23 - лента фрикционной муфты, 27 скоба

сковые фрикционные муфты (рис. 169, б). Постоянно вращающийся ведущий вал соединяется со звездоч­кой при сжатии ведущих 3 и ведомых 7 дисков рычагом.

Особенность ленточных фрикционных механизмов — использование стальной ленты с накле­панной на ней фрикционной накладкой в виде сплошной ленты или отдельных секций. Фрикционную накладку крепят так же, как и на дисковых фрикци­онных механизмах, причем заклепки располагают в шахматном порядке.

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

Ленточный фрикционный механизм (тормоз) наружного типа (рис. 170, а). Тормозной шкив 5 жестко соединен

с рабочим механизмом и вращается вместе с ним против часовой стрелки. Шкив охватывается снаружи тормоз­ной лентой 4. Неподвижный,(набегаю­щий) конец ленты (с приваренной к ней проушиной 6) пальцем 7 шарнир-но закреплен на станине или другой неподвижной части машины. Проуши­на 8 подвижного (сбегающего) конца ленты соединена шарнирно с регулиро­вочной тягой 10, наконечник которой соединен пальцем с концом рычага 13, качающегося на подвижной оси 12. Равномерный зазор между лентой и шкивом создается регулировочным болтом 9 и оттяжными пружинами 3, регулируемыми с помощью гаек.

Для включения тормоза нажима­ют на рычаг 13 в направлении, указанном стрелкой. Рычаг поворачи­вается по часовой стрелке и через тягу перемещает вправо сбегающий конец ленты, при этом лента подходит к по­верхности шкива и останавливает его.

При крайнем положении рычага

 

Рис. 171. Двухколодочный цилиндрический тормоз внутреннего типа (а) и двухконусная фрик­ционная муфта (б):

1,5 — оси, 2 — крестовина, 3 — колодки, 4 — шкив, 6 — кулачок, 7 — рычаг, 8,9 — пружины, 10 — шток,11 — чека, 12 — гайка-вкладыш, 13 — шайбы, 14 — болты, 15 — шестерня, 16 — вал, 17 — подшипники, 18—

диск, 19 — шпонка

13 радиальный зазор между рабочими поверхностями тормозной ленты и шкива должен быть минимальным. Следует обращать внимание на то, чтобы при выключенном тормозе лента не касалась шкива, так как в противном случае тормоз будет перегреваться от постоянного трения фрикционных накладок о шкив.

Тормозная лента состоит из двух половин, соединенных болтом 2. Это облегчает ее монтаж и демонтаж. На болт 2 надета пружина /, которая разжимает концы половинок ленты при ее ослаблении.

При включении ленточного фрик­ционного механизма наружного типа усилие, действующее на сбегающем конце фрикционной ленты, в 4...7 раз (в зависимости от коэффициента трения и угла охвата шкива) меньше, чем на набегающем конце. Разница в усилиях на сбегающем и набегаю­щем концах ленты возникает под влиянием силы трения, действующей со стороны шкива на ленту и стремя-

щейся сдвинуть ее в направлении вращения шкива. Для облегчения управления фрикционной муфтой уси­лие включения всегда передают на сбегающий конец ленты, а набегаю­щий конец крепят шарнирно.

Ленточный фрикционный механизм внутреннего типа (рис. 170, б) имеет шкив с двумя рабочими поверхностя­ми: 5 для тормоза и 20 для фрикционной ленты. Шкив свободно посажен на валу 16. На этом же валу на шлицах установлена крестовина 18, которая вращается против часовой стрелки вместе с валом 16, приводи­мым в движение от двигателя. С крестовиной вращается фрикци­онная лента 23, связанная, с ней набегающим концом с помощью серьги 24. Сбегающий конец ленты соединен с крестовиной через серьгу 19 и регу­лировочный болт 17.

Фрикционная муфта выключается возвратной пружиной 15, поворачива­ющей рычаг 25 по часовой стрелке. Это движение через болт 22 передается

серьге 24, которая перемещает набега­ющий конец ленты. Расстояние между сбегающим и набегающим концами ленты уменьшается, вследствие чего образуемое лентой незамкнутое кольцо уменьшается в диаметре и между рабочими поверхностями шкива и лен­ты создается радиальный зазор. Постоянный размер зазора между рабочей поверхностью шкива и конца­ми ленты устанавливают болтами 17 и 22, ограничивающими радиальное перемещение сбегающего и набегаю­щего концов ленты, и упорными болтами 26 с контргайками. Эти болты одновременно используют для фикса­ции ленты от бокового перемещения. Для этого к ленте приварены направ­ляющие скобы 27, схватывающие концы болтов.

Для включения фрикционной муф­ты нажимают на рычаг 25 против часовой стрелки. Преодолевая сопро­тивление пружины 15, он поворачива­ется на оси, набегающий конец ленты перемещается влево и образуемое лентой кольцо увеличивается в диа­метре. Вследствие этого фрикционная накладка прижимается к внутренней цилиндрической поверхности шкива 20 и увлекает его за собой.

У фрикционных муфт и тормозов внутреннего типа усилие на сбегаю­щем конце фрикционной ленты больше в 4...7 раз, чем на набегающем. Причина — 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.

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, как правило, таким же способом, как у ленточных фрикционных механизмов. Цилиндри­ческий колодочный фрикционный ме-

ханизм также может быть наружного или внутреннего типа в зависимости от расположения колодок: снаружи или внутри фрикционных (тормозных) шкивов.

Колодочный цилиндрический тор­моз внутреннего типа (рис. 171, а) используют для торможения колес экскаваторов. 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 свободно вращается на оси

1.

Тормоз выключается возвратной пружиной 9, стягивающей колодки, причем зазор между рабочими по­верхностями колодок и шкива ограни­чен профилированным нажимным ку­лачком 6. Пружина 8 при этом поворачивает по часовой стрелке рычаг 7 с кулачком в крайнее положение. При нажиме на рычаг кулачок поворачивается против часо­вой стрелки и разжимает верхние концы колодок, они прижимаются к внутренней цилиндрической по­верхности шкива, затормаживая его. Если отпустить рычаг, то пружины 8 и 9 приведут всю систему в первона­чальное положение.

Так же как и у ленточных фрикционных механизмов внутренне­го типа, в колодочных фрикционных механизмах сбегающий конец колодки всегда стремятся шарнирно соединять с крестовиной, чтобы уменьшать усилие включения.

У конусного колодочного фрикционного механизма ра­бочие поверхности трения на шкиве и фрикционных колодках конические. По числу рабочих поверхностей фрик­ционные механизмы могут быть одно-или двухконусными. Колодки спрессо­ваны из фрикционных материалов. Запрессованные в них стальные гайки-вкладыши 12 (рис. 171,6) служат для крепления колодок 3 к диску 18 с по­мощью болтов 14.

Одноконусные муфты не описа­ны, так как их применяют на экскавато-

Рис. 172. Пневмокамерная муфта вала механизма реверса экскаватора ЭО-3211Е (а) и роликовая противообгон- ная муфта (б): 1— накладка, 2 — планка, 3 — колодка, 4 — пружина, 5 — ступица, 6 — обойма, 7 — камера, 8 — штуцер, 9 — рукав, 10 — шкив, 11 — вал, 12 — звездочка, 13 — диск, 14 — ролик

 

 

рах большой мощности, не рассматри­ваемых в данном учебнике.

Двухконусная фрикционная муфта работает следующим образом. Если на шток 10 не действует усилие, то возвратная пружина 8 отжимает шкив 4 в крайнее левое положение, создавая зазор между коническими рабочими поверхностями шкива и фрикционных колодок. Шкив, скользя­щий по шпонке 19, вращается вместе с валом 16, а диск с колодками остается неподвижным благодаря подшипникам 17.

Фрикционную муфту включают, нажимая на шток, который передает усилие через чеку 11, выступающую из

продольных прорезей вала. Концы чеки нажимают на торец ступицы фрикционного шкива, шкив перемеща­ется вправо и, преодолевая сопро­тивление возвратной пружины, прижи­мается к рабочим поверхностям коло­док, увлекая их за собой вместе с диском и жестко закрепленной на диске шестерней 15 рабочего меха­низма.

Если перестать нажимать на шток, то возвратная пружина снова отодви­нет шкив влево, выключив таким образом механизм.

Пневмокамерные фрикци­онные муфты применяют для включения рабочих механизмов.

В отличие от ленточных и конусных пневмокамерные муфты устроены бо­лее просто (рис. 172, а). Шкив 10 связан с соответствующим рабочим механизмом экскаватора (например, с шестерней механизма реверса) и свободно вращается на валу. На этом же валу жестко укреплена ступица 5, с которой болтами соедине­на, обойма 6, образующая желоб. Внутри желоба размещена специаль­ная пневмокамера 7, выполненная из резины и упрочняющих тканевых прокладок. Камера связана с пневмо-клапаном на пульте управления через штуцер 8, рукав 9 и вращающееся соединение, расположенное на валу.

При пуске сжатого воздуха камера расширяется и через нажимные план­ки 2 прижимает колодки 3 с укреплен­ными на них фрикционными накладка­ми/к внутренней поверхности шкива — фрикционная муфта включа­ется. Колодки могут перемещаться только в радиальном направлении, причем пазы колодок скользят по направляющим обоймы и окружное усилие при включении муфты переда­ется от направляющих обоймы на пазы колодок. Камера служит только для прижатия колодок к поверхности шкива и не нагружена другими усилиями.

Колодки возвращаются в исходное положение при выключении муфты кольцевыми возвратными пружинами 4, охватывающими все нажимные планки. У некоторых пневмокамерных муфт колодки возвращаются в выклю­ченное положение пластинчатыми пружинами рессорного типа, опираю­щимися своими концами на прорези в обойме.

Фрикционные накладки изнашива­ются по длине неравномерно. Поэтому при увеличении зазора между одним из концов фрикционной накладки и по­верхностью шкива до 4 мм колодки поворачивают на 180°, меняя таким образом местами набегающий и сбега­ющий концы фрикционной накладки.

Пневмокамерные муфты не требу­ют постоянного регулирования. По мере увеличения зазора между шки-

вом фрикциона и фрикционными накладками в камеру автоматически подается большее количество воздуха из системы пневмоуправления, благо­даря чему муфта хорошо включается в любой период эксплуатации.

Поверхность шкива ребристая, поэтому она лучше отводит теплоту от поверхности трения. С этой же целью в обойме делают вырезы или снабжают ее лопатками, которые при вращении дисков захватывают холодный воздух, охлаждающий камеру.

Основные преимущества пневмока­мерных фрикционных муфт: плавность включения, отсутствие радиальных и осевых нагрузок на вал и подшипни­ки, надежное ограничение передавае­мого окружного усилия.

Выше были описаны различные конструкции применяемых на экскава­торах фрикционных механизмов, име­ющих один общий признак: все они открытого типа. Это означает, что если на рычаг управления не воздействует внешнее усилие, то механизм выключа­ется под действием сравнительно слабой возвратной пружины. Фрикци­онные механизмы такого типа приме няют для включения большинства механизмов.

Фрикционные механизмы замкну­того типа. Для некоторых механизмов экскаваторов, например механизма подъема стрелы и механизма передви­жения, используют фрикционные ме­ханизмы (муфты и тормоза) замкнуто­го типа. В них установлена мощная рабочая пружина (а не слабая возвратная), постоянно удерживаю­щая фрикционный механизм во вклю­ченном положении. Для выключения тормоза или муфты замкнутого типа необходимо приложить усилие, чтобы преодолеть действие рабочей пружи­ны.

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

Противообгонные устройства. Ча­ще всего их используют в механизме подъема и опускания стрелы экскава­тора — для ограничения скорости опу-

екания стрелы. Такие механизмы обеспечивают сравнительно медленное опускание (а не падение) стрелы в случае, если удерживающий стрелу тормоз неожиданно выйдет из строя.

На экскаваторах обычно применя­ют роликовые противообгонные устройства — муфты (рис. 172, б). На валу 11, вращающемся по часовой стрелке, укреплен на шпонке фигурный шестигранный диск 13. В выступы диска упираются одним торцом пружи­ны 4, отжимающие другим концом ролики 14. Для уменьшения трения между концами пружин и роликами заложены специальные сухари. Таким образом, каждый ролик зажат между пружиной, боковой полостью диска и внутренней цилиндрической по­верхностью звездочки 12. При враще­нии навстречу валу или в ту же сторону, но с частотой, меньшей, чем частота вращения вала, звездочка перемещается относительно диска, вращающегося вместе с валом. Это равносильно тому, что диск неподви­жен, а звездочка вращается против часовой стрелки. При этом ролики, увлекаемые звездочкой, стремятся катиться в сторону пружины относи­тельно вала.

Если звездочка, вращаясь по часовой стрелке, начинает обгонять вал с диском, 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 с частотой, не превышающей частоту вращения вала с диском, т. е. говоря, при вращении по часовой стрелке звездочка не может обгонять вал, вра­щающийся с определенной частотой.