Основные виды соединительных муфт, применяемых в строительных машинах

Основные виды соединительных муфт, применяемых в строительных машинах.

 

 Муфты служат для  соединения валов или валов  с деталями, свободно вращающимися  на них (зубчатыми колесами, шкивами  и т.п.), с целью передачи вращения  без изменения скорости. Известно, что большинство устройств, систем  компонуют из отдельных узлов  с входными и выходными валами. Такими узлами являются, например, привод в виде двигателя, передаточный  и исполнительный механизмы. Кинематическая  и силовая связь между этими  узлами устройства осуществляется  с помощью муфт 

 Соединение валов является  основным, но не единственным  назначением муфт. Муфты применяют  для включения и выключения  исполнительного органа при непрерывно  работающем двигателе, для предохранения  рабочих органов от перегрузок  и чрезмерно больших скоростей, для передачи движения между  валами только в одном направлении, для остановки в качестве тормоза  и других функций.

Глухие жесткие муфты используют при передаче движения между соосными валами, которые должны работать как единый вал. Компенсирующие подвижные муфты применяют при передаче движения между несоосными валами при наличии небольших радиальных, осевых, угловых или комбинированных смещений осей валов. Упругими муфтами пользуются для смягчения толчков, динамических нагрузок при передаче вращающегося момента между валами. Предохранительные муфты применяют во избежание поломок деталей механизма из-за перегрузок. Обгонные муфты используют для передачи движения только в одну сторону.

 Муфты по управляемости  передачей вращения между соединяемыми  валами делят на три группы:

муфты постоянные, осуществляющие постоянное соединение валов, – глухие, компенсирующие, упругие;

муфты управляемые, обеспечивающие режим «включено-выключено» с помощью: дистанционного (электрического) управления – электромагнитные, магнитопорошковые (магнитожидкостные), пьезокристаллические; ручного (механического) управления – зубчатые, кулачковые, фрикционные;

муфты самоуправляемые, осуществляющие автоматическое разъединение или соединение валов: по величине передаваемого момента – предохранительные; по скорости вращения – центробежные; по направлению вращения – обгонные.

Постоянные муфты

 Эти муфты делятся  на глухие и подвижные, или  компенсирующие, которые допускают  небольшие неточности сборки.

Глухая втулочная муфта (рис. 1) является наиболее простой и используется при высокой соосности соединяемых валов и отсутствии перекоса. Она состоит из втулки, соединенной с валами с помощью штифтов (рис. 1, а), шпонок (рис. 1, б), а при больших моментах – шлицами.

 

 

 

 

 Рис. 1

 Втулки изготавливают  из различных материалов, но чаще  из тех же марок сталей, что  и валы. Рекомендуют следующие  соотношения между наружным D и  внутренним d диаметрами D = 1,5d. Длина посадочной части втулки на каждом валу ℓ1 = (1 … 1,5)d; общая длина муфты ℓ = (2,25 … 3)d, диаметр штифта dш = (0,2 … 0,25)d.

 

Поводковые муфты различных конструкций (рис. 2, 3) применяют при диаметрах валов 3 … 12 мм. Они допускают небольшие радиальные смещения осей валов. Муфты состоят из полумуфт 1 и 2, закрепленных на валах штифтами. На фланце одной из полумуфт закреплен палец (поводок) 3, входящий в паз второй полумуфты. Палец может быть цилиндрическим и сферическим, последний допускает и перекос осей. Муфта (см. рис. 2) проста по конструкции, но у нее всегда существует мертвый ход за счет зазора Dz между пальцем и пазом. При расстоянии r между осями вала и пальца величина мертвого хода в угловых минутах Dj = 3438 Dz/r. Чтобы уменьшить в вале радиальную изгибающую нагрузку, рекомендуют применять муфты с двумя пальцами, расположенными симметрично относительно оси валов.

 В точных передачах применяют поводковые муфты (рис. 19), мертвый ход в которых выбирают плоской 4 или винтовой пружиной.

 

 Рис.2

 

 Рис. 3

Упругие муфты применяют для амортизации ударных и динамических нагрузок при частых пусках и реверсах механизма.

Упругая поводковая муфта представлена на рис. 4. Она состоит из двух полумуфт 4, 5, закрепленных на валах. В каждой полумуфте закреплено симметрично относительно оси по два цилиндрических пальца (поводка) 1, 2. Между полумуфтами находится упругий элемент 3 из твердой резины, кожи с четырьмя расположенными равномерно по окружности отверстиями, в которые входят пальцы полумуфт. При работе муфты упругий элемент деформируется, амортизирует динамические нагрузки и компенсирует погрешности расположения осей валов. Недостатком муфты является наличие мертвого хода из-за деформации упругого элемента и зазора между пальцем и упругим элементом.

Упругая мембранная муфта (рис. 5) позволяет передавать вращение между валами, имеющими радиальное смещение и перекос осей соответственно до ±0,7 мм и 2°30¢. Вращающийся момент передается с полумуфты 1 на полумуфту 2 с помощью тонкого упругого кольца и мембраны 3. Изготавливают мембраны из стали 65Г, фосфористой бронзы, текстолита и других материалов. Мертвый ход муфты не превышает 6 … 12¢.

 Размеры упругих поводковых  и мембранных муфт для валов  с диаметром 4 … 5 мм нормализованы.

 

 

 Рис.4

 

 

 Рис.5

 

 Управляемые муфты

 С помощью управляемых, называемых также сцепными, муфт  можно в процессе работы соединять  и разъединять валы.

 Из управляемых сцепных  муфт наиболее применимы электромагнитные  фрикционные и порошковые, обладающие  высоким быстродействием и возможностью  регулирования передаваемого момента. Эти муфты используются дополнительно  в качестве предохранительных  и тормозных устройств.

 Наиболее широко используются  фрикционные электромагнитные муфты. Они обеспечивают плавное сцепление  и расцепление валов при любых  скоростях. В этих муфтах для  соединения валов используются  силы трения между поверхностями  полумуфт. Принципиальные схемы  фрикционных муфт показаны на рис. 6. Левые полумуфты закреплены на валах неподвижно, а правые являются подвижными (шлицевое, шпоночное соединение) или имеют подвижные элементы. В зависимости от формы рабочих поверхностей различают фрикционные муфты: дисковые – однодисковые (рис. 6, а) и многодисковые (рис. 6, б); конусные (рис. 6, в).

 Многодисковые муфты  получили наибольшее распространение  благодаря плавности включения, небольшим габаритам при передаче  больших моментов. Оптимальное число  дисков 6 … 10.

 В конусных муфтах (см. рис. 6, в) угол не должен быть меньше угла трения для предотвращения заклинивания и облегчения расцепления, для металлических поверхностей 8 … 15.

 Рис. 6

 Конструкции многодисковых  фрикционных муфт нормализованы. Их используют при мощностях  до 250 Вт и частотах вращения  до 4000 об/мин, время срабатывания 28 … 200 мс. Однодисковые муфты проще по конструкции, но габариты их сравнительно велики.

Порошковые муфты отличаются малой инерционностью, быстродействием (время срабатывания 5 … 50 мс), возможностью управлять передаваемым моментом и независимостью величины передаваемого момента от скорости.

Муфта состоит (рис. 7) из трех основных частей: неподвижного корпуса 1 и двух полумуфт 2, 3. Полумуфты свободно вращаются внутри корпуса. Пространство между полумуфтами заполнено ферромагнитной массой 4 в жидком или порошкообразном виде (смесь из мелкодисперсных частиц карбонильного железа и наполнителя в виде талька или графита). Катушка 5 электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе.

 

 Рис. 7

 Если электромагнит не включен (при нулевой напряженности магнитного поля), то вязкость ферромагнитной массы 4 небольшая и полумуфты механически не связаны. При подаче сигнала управления на катушку электромагнита и прохождении магнитного потока через рабочие зазоры ферромагнитные частицы намагничиваются и располагаются вдоль силовых линий. Вязкость ферромагнитной массы увеличивается, механически связывая полумуфты. При увеличении интенсивности магнитного поля растут вязкость массы 4 и величина передаваемого момента. Жидкостные муфты работают плавнее, чем порошковые, но требуют более совершенных уплотнений.

 Конструкции порошковых  муфт нормализованы (серия БПМ) и  подбираются по передаваемому  моменту и частоте вращения  вала.

Самоуправляемые муфты

Самоуправляемые муфты служат для автоматического разъединения (соединения) валов в тех случаях, когда передаваемый валом момент или скорость превышает заданную условиями эксплуатации величину.

Обгонная муфта (рис. 8) передает движение только в одном направлении. Она состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, шариков (роликов) 4.

 Принцип работы обгонных  муфт состоит в следующем. Полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем  валу. При его вращении по часовой  стрелке шарики 4 под действием  сил пружин 3 и сил трения вкатываются в узкую часть клинового зазора полумуфт и, заклиниваясь, передают вращательный момент от полумуфты 1 к полумуфте 2, свободно сидящей на валу и являющейся зубчатым колесом.

 

 

 Рис. 8

 При вращении полумуфты 1 против часовой стрелки шарики выходят в широкую часть клиновых зазоров и полумуфты разъединяются, т.е. вращение от вала к зубчатому колесу не передается.

Такие муфты нормализованы. Они обеспечивают бесшумную работу и обладают высокой нагрузочной способностью.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                   

Одноковшовые строительные экскаваторы

Строительными называют одноковшовые универсальные экскаваторы с основными ковшами вместимостью 0,25…2,5 м³, оснащаемые различными видами сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы предназначены для земляных работ в грунтах I—IV категорий. С помощью унифицированного сменного рабочего оборудования (до 40 видов) они могут выполнять также погрузочно-разгрузочные, монтажные, сваебойные, планировочные, зачистные и другие работы.

 Основными частями  строительных экскаваторов являются  гусеничное или пневмоколесное  ходовое устройство, поворотная  платформа (с размещенными на  ней силовой установкой, механизмами, системой управления и кабиной  машиниста) и сменное рабочее  оборудование. Поворотная платформа  опирается на ходовое устройство  через унифицирированный роликовый опорно-поворотный круг и может поворачиваться относительно него в горизонтальной плоскости.

 Рабочий цикл одноковшового экскаватора при разработке грунтов состоит из следующих последовательно выполняемых операций: рытье котлована, копание грунта, земляные работы (заполнение ковша грунтом), подъем ковша с грунтом из забоя, поворот ковша к месту разгрузки, разгрузка грунта из ковша в отвал или в транспортные средства, поворот порожнего ковша к забою и опускание его в исходное положение для следующей операции копания. В процессе работы отдельные операции цикла можно совмещать (например, подъем или опускание ковша с поворотом его в забой), что позволяет сокращать продолжительность цикла.

 По типу ходового устройства одноковшовые строительные экскаваторы разделяют на гусеничные с нормальной и увеличенной опорной поверхностью гусениц, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, на шасси грузового автомобиля или трактора. По типу привода — на экскаваторы с одномоторным (механическим и гидромеханическим) и многомоторным (гидравлическим и электрическим) приводом. По исполнению опорно-поворотного устройства — на полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен) и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 270°) экскаваторы. По способу подвески рабочего оборудования различают экскаваторы с гибкой подвеской на канатных полиспастах с жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров. По виду исполнения рабочего оборудования различают экскаваторы с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием.

 Кроме перечисленных  признаков строительные экскаваторы  различаются между собой размерами, массой, мощностью и вместимостью  ковшей.

 К основным параметрам  одноковшовых экскаваторов относятся: вместимость ковша, продолжительность  рабочего цикла, радиусы копания  и выгрузки, высота и глубина  копания, высота нагрузки, преодолеваемый  экскаватором уклон пути, конструктивная  и эксплуатационная массы машины, среднее давление на грунт  у гусеничных машин и нагрузка  на одно ходовое колесо у  пневмо-колесных, колея и база ходового устройства.

 Действующая система  индексации одноковшовых универсальных  экскаваторов по ГОСТ 30067—93 предусматривает  следующую структуру индекса (рис. 4.23), дающего более полную характеристику  эксплуатационных возможностей  машины.

Рис. 4.23. Схема индексации одноковшовых универсальных экскаваторов

 

Буквы ЭО означают экскаватор одноковшовый универсальный. Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели. Размерные группы экскаваторов обозначаются цифрами 1…6. Размер экскаватора характеризуется эксплуатационной массой с основным рабочим оборудованием (табл. 4.9).

 Таблица 4.9. Размерные группы одноковшовых экскаваторов

 В настоящее время серийно выпускаются экскаваторы второй — пятой размерных групп. В стандартах на экскаваторы для каждой размерной группы обычно приводятся несколько вместимостей ковшей — основного и сменных повышенной вместимости, причем для последних предусмотрены меньшие линейные параметры и более слабые грунты, чем при работе с основным ковшом. Основным считается ковш, которым экскаватор может разрабатывать грунт III категории при наибольшей кинематической глубине копания, определяемой геометрией рабочего оборудования по режущей кромке зуба ковша.