Сцепные Муфты включения

Введение 

   С развитием строительной техники и стремительным ростом объемов самых разнообразных строительных работ в полный рост встала проблема потребности в специальной мобильной технике такой, которая позволяет быстро перемещаться к месту проведения аварийно-восстановительных и спасательных работ.

   Характерным  представителем семейства мобильных  строительных машин сегодня стал  автокран. В настоящее время эти  машины весьма активно используются  на строительстве самых различных  объектов. Автомобильный кран является мобильным подъемным краном с электрическим или гидравлическим приводом. При этом гидравлический привод имеет целый ряд неоспоримых преимуществ таких, например, как большой диапазон скоростей работы и возможность совмещения в одной машине нескольких крановых функций. Именно это позволяет использовать гидравлические автокраны в самых различных условиях для производства работ самых различных категорий.

   Наибольшее  применение автокраны нашли при  выполнении различных строительно-монтажных  операций. Большая грузоподъемность современных автокранов позволяет с их помощью во многих случаях производить погрузочно-разгрузочные работы. Дополнительным достоинством автокрана является его высокая мобильность, позволяющая в короткий срок доставлять грузоподъемную технику в самые труднодоступные районы. Сегодня просто невозможно себе представить нашу жизнь и производственную деятельность без использования автокранов. Эти мобильные и мощные машины сегодня используются повсеместно: в городах и сельской местности, на промышленных предприятиях и в сельском хозяйстве, при производстве ремонтных работ и в строительстве.

Сцепные муфты включения автомобильного крана

Сцепные муфты  включения применяют для управления потоком энергии в трансмиссиях приводов и передачах силовых установок. Они позволяют разъединять или соединять неподвижный участок трансмиссии с вращающимся без остановки последнего. Сцепные муфты подразделяются на кулачковые и фрикционные.

Кулачковые муфты  бывают собственно кулачковые и зубчатые.

Рис.1. Кулачковая муфта двустороннего действия: 
1—вал, 2 —подвижная полумуфта, 3 и 4 — правая и левая неподвижные полумуфты, 6 — кулачки

Собственно кулачковая муфта (рис. 1) состоит из подвижной и двух неподвижных полумуфт. На торцах, снаружи или внутри каждой полумуфты, имеются кулачки, с помощью которых подвижная и неподвижные полумуфты сцепляются друг с другом. Неподвижные полумуфты жестко соединены или составляют одно целое с элементами трансмиссий, которым надо передать движение. Подвижная полумуфта может перемещаться вдоль вала вправо или влево по шлицам или шпонке.

Когда полумуфта  перемещается в крайнее левое  положение, ее кулачки входят в соответствующие  впадины полумуфты. При этом вместе с валом и полумуфтой будет  вращаться полумуфта и постоянно  соединенный с ней элемент трансмиссии. Правую полумуфту и соединенный с ней элемент трансмиссии включают аналогично — перемещением подвижной полумуфты вправо. На рисунке полумуфта находится в нейтральном положении, при котором не передает движение полумуфтам.

Полумуфта перемещается вдоль вала с помощью рычага управления. Рычаг фиксируют во включенном положении, заводя его за специальный упор, так как неожиданное выключение кулачковой муфты во время работы может привести к авариям.

При включении  муфты необходимо следить за тем, чтобы кулачки полумуфт полностью входили в зацепление. Если рабочие поверхности кулачков касаются друг друга не всей плоскостью, на углах кулачков образуются скосы, что может явиться причиной самовыключения муфты при работе, даже когда рычаг управления муфтой поставлен на упор. Смятые кулачки полумуфт исправляют при ремонте наплавкой металла и последующей обработкой.

Описанная кулачковая муфта двустороннего действия, так  как может передавать движение в  обе стороны: вправо и влево. Если нужно передать движение только в одну сторону, применяют муфты одностороннего действия с одной неподвижной полумуфтой.

У зубчатой муфты  полумуфты вместо кулачков имеют  зубья.

В остальном  конструкция и принцип работы кулачковых и зубчатых муфт одинаковые.

Кулачковые и  зубчатые муфты не рекомендуется включать и выключать при вращающихся и находящихся под нагрузкой элементах трансмиссии. При этом кулачки (зубья) вращающейся и неподвижной полумуфт ударяются друг о друга и неполностью входят в зацепление друг с другом, в результате чего рабочие поверхности кулачков и зубьев разрушаются, а сами они могут, сломаться. Кроме того, удары, сопровождающие включение полумуфт, отрицательно сказываются на других элементах трансмиссии.

Фрикционные муфты. Для плавного включения вращающихся и находящихся под нагрузкой элементов трансмиссии применяют фрикционные муфты.

Действие фрикционных  муфт основано на использовании сил  трения, возникающих между поверхностями  двух тел, прижатых друг к другу и  перемещающихся относительно друг друга. Если, например, прижать движущийся диск к неподвижному, то на движущийся диск будет действовать 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 величине и противоположны по направлению. Величина сил трения зависит от двух факторов: усилия, с которым движущийся и неподвижный диски прижаты друг к другу, и коэффициента трения.

Коэффициент трения зависит в основном от качества изготовления соприкасающихся поверхностей и физических свойств материалов, из которых сделаны диски. Величина коэффициента трения показывает, какую часть сила трения составляет от силы, сжимающей трущиеся диски. Так, коэффициент трения 0,4 означает.

что если, например, движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому с силой 100 кгс, то возникающая между ними сила трения равна 40 кгс. Таким образом, сила трения между двумя дисками будет тем больше, чем с большей силой они прижимаются и чем выше коэффициент трения.

Трение вызывает износ поверхностей, поэтому фрикционные  муфты изготовляют из материалов, хорошо сопротивляющихся истиранию.

Фрикционные муфты  бывают управляемые, включаемые воздействием машиниста на включающий механизм, и автоматические, включающиеся самостоятельно при определенных условиях (например, при достижении ведущим валом определенной скорости вращения).

В приводах автомобильных  кранов применяют ленточные, конические и дисковые фрикционные муфты.

Рис. 2. Фрикционная ленточная муфта внутреннего тина и. тормоз одновальной лебедки крана К-64:  
1 — крестовина, 2 — фрикционная лента, 3 — винт-ограничитель, 4 и 23 — пружины, 5 — ролик, 6 и 22 —рычаги, 7 — ось, 8 — палец, 9 — гайка, 10 — подвижный конец фрикционной ленты, 11 — тормозная лента, 12 — винт, 13 и 14 — неподвижный и подвижный концы тормозной ленты, 15—втулка, 16 — шкив барабана, 17 — кронштейн, 18 — стяжная муфта, 19 — тяга, 20 — вилка, 21 — пневмокамера

Ленточные муфты бывают внутреннего типа (рис. 2), т. е. Фрикционная лента у них прижимается к шкиву изнутри. Крестовина установлена на вал лебедки и имеет три плеча, на двух из которых установлены винты-ограничители для регулировки равномерного зазора между фрикционной лентой и внутренней поверхностью шкива барабана лебедки.

К третьему плечу шарнирно пальцем прикреплен неподвижный конец ленты, На этом же плече установлен двуплечий рычаг 6, который может поворачиваться вокруг оси. Одно плечо рычага соединено с подвижным концом ленты, а на втором плече установлен ролик, опирающийся на поверхность скользящей втулки.

Для включения  муфты соответствующий рычаг  на пульте управления переводят в  рабочее положение. Воздух поступает  в пневмокамеру управления муфтой (на рисунке не показана). Шток пневмокамеры, выдвигаясь, посредством рычагов  перемещает скользящую втулку влево (по чертежу). Втулка наружной поверхностью поднимает ролик, поворачивая двуплечий рычаг. Вследствие этого перемещается подвижный конец ленты и вся лента плотно прилегает к шкиву. При прекращении подачи воздуха в пневмокамеру пружина, растянутая при включении муфты, сжимается и двуплечий рычаг возвращается в исходное положение. При этом фрикционная лента отходит от шкива, т. е. муфта выключается. Зазор между рабочей поверхностью шкива и фрикционной лентой в выключенном положении должен быть 0,5—0,6 мм. Регулируют его гайкой и винтами.

У фрикционных  муфт внутреннего типа усилие на сбегающем конце фрикционной ленты в 4—7 раз больше, чем на набегающем. Причина заключается в действующей на ленту силе трения, направленной к сбегающему концу ленты. Поэтому усилие, включающее ленточную муфту внутреннего типа, всегда передают на набегающий конец фрикционной ленты.

Неравномерное распределение усилий вдоль фрикционной  ленты приводит к тому, что при  сравнительно небольшом изменении  коэффициента трения значительно изменяется величина передаваемого муфтой усилия. Например, для большинства применяемых ленточных фрикционных механизмов снижение коэффициента трения в два раза вызывает (при неизменном включающем усилии, коэффициенте трения 0,33, угле обхвата шкива 270°) уменьшение передаваемого усилия более чем в три раза. Если коэффициент трения увеличивается в два раза, то передаваемое усилие увеличивается почти в шесть раз. Это снижает работоспособность машины, так как трансмиссия не будет передавать необходимое усилие или вызовет резкое увеличение нагрузок в трансмиссии и узлах машины.

Ленточные фрикционные механизмы требуют особенно тщательного ухода: при попадании между трущимися поверхностями постороннего вещества (масла, воды, абразивной пыли) изменяется величина коэффициента трения.

Фрикционная лента  представляет собой стальную полосу, к которой заклепками крепят накладки, изготовленные из фрикционных материалов. Для увеличения срока службы фрикционных лент следует применять реверсивные фрикционные ленты, у которых узлы крепления сбегающего и набегающего концов лент имеют одинаковую конструкцию. После износа фрикционных накладок на одном из концов муфты примерно на половину допустимой величины ленту можно перевернуть. Таким образом, при своевременной перестановке (реверсировании) ленты можно достичь равномерного износа фрикционных накладок по всей длине ленты, что почти вдвое увеличивает срок ее службы.

Конические (конусные) муфты применяют в механизмах поворота как в качестве фрикционных, так и в качестве предохранительных  муфт (например, в механизме поворота кранов КС-2561Д и КС-2561Е). Коническая муфта (рис3) состоит из ведущей и ведомой частей, каждая из которых имеет поверхности трения конической формы. Ведомая часть муфты, обычно жестко соединенная с шестерней или барабаном, свободно сидит на валу, а ведущая часть муфты сидит на шпонках или шлицах и, вращаясь вместе с валом, может свободно перемещаться вдоль него.

Рис. 3. Фрикционная коническая муфта: 
1 и 3 — ведомая и ведущая части, 2 — колодка, 4 — пружина, 5 — отводка, 6 — вал, 7 — шестерня, 8 — болты

Для включения  муфты ведущую часть отводкой прижимают к ведомой части муфты так, что конические поверхности их плотно прижимаются друг к другу. Под действием сжимающей силы, направленной вдоль оси вала, на соприкасающихся конусных поверхностях муфт возникает сила трения, увлекающая во вращение ведомую (неподвижную) часть муфты.

При прекращении  силы нажатия на ведущую — подвижную  часть муфты — прекращается действие силы трения и коническая поверхность  ведущей части муфты начинает скользить по конической поверхности  ведомой части муфты. Чтобы при свободном ходе поверхности трения муфт не изнашивались, в выключенном состоянии между трущимися поверхностями должен оставаться небольшой зазор. Этот зазор при снятии усилия на ведущую часть муфты обеспечивается пружиной, отводящей ведущую часть вправо.

Конусные фрикционные  колодки спрессованы из фрикционных  материалов, причем в монолит колодки  запрессованы стальные гайки-вкладыши, которые служат для крепления  колодок к диску болтами. Конусные колодки имеют одну или две  рабочие поверхности, в зависимости от этого муфта называется одно или двух конусной.

В отличие от ленточной муфты конусная может  передавать вращение в любом направлении. Кроме того, при изменении коэффициента трения между фрикционными колодками  и шкивом (например, попадание влаги) передаваемое муфтой окружное усилие изменяется пропорционально коэффициенту трения, благодаря чему механизм работает более стабильно.

При работе крана  необходимо следить за износом конусных колодок. Допустимый износ колодок  определяется зазором между торцами  ведомой и ведущей частей при включенной муфте, Если зазор уменьшился до 2—3 мм, колодки заменяют.

Регулирование конической фрикционной муфты заключается  в поддержании определенного  минимального зазора между поверхностями  трения фрикционного шкива и колодок  в выключенном положении. Обычно зазор регулируют регулировочными шайбами, подкладываемыми под колодки по мере их износа. Колодки при включении механизма должны равномерно касаться рабочих поверхностей ведущей части. Для этого при подкладке регулировочных шайб или замене колодок болты 8 ввертывают, но не затягивают. Затем при неподвижном вале 6 ведущую часть прижимают к колодкам (включают) с максимальным усилием. Колодки, имеющие возможность несколько перемещаться в радиальном направлении вместе с болтами, прижимаются к коническим поверхностям ведущей части и сами устанавливаются в необходимом положении. После этого, не выключая шкива, затягивают болты, фиксируя колодки.