Привод машины, характеристика его элементов

1 2 3 4 5 6

И ПАРАМЕТРЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

1.1. Составмашины

Машина состоит из узлов, которые условно можно разделить на категории по характеру применения:

- сообщающие движение;

- преобразующие движение;

- соединительные;

- исполнительные.

На рисунке 1.1. представлены конструктивные схемы транспортирующей и грузоподъемной машины

Рисунок 1.1 – Конструктивные схемы конвейера и грузовой лебедки:

а) конвейер, б) грузоваяэлектролебедка

1 – электродвигатель; 2 – передача ременная; 3 – редуктор;

4 – передача цепная; 5 – муфта эластичная; 6 – тормоз; 7 – муфта зубчатая; 8 – барабан; 9 – гибкий орган; 10 – крюковая подвеска

В качестве источника энергии, сообщающего движение приводам машин, распространение получили электродвигатели: трехфазные переменного тока асинхронные с короткозамкнутым ротором (серии МТКF, МТКН и АИР), с фазным ротором (серии МТF и МТН), переменного тока асинхронные повышенного скольжения (серии МАП), а также постоянного тока морского исполнения (серии ДПМ). На рисунке 1.2 изображен электродвигатель серии МАП, характеристики которого приведены в таблицах А.8, А.9.

Рисунок 1.2 – Электродвигатель серии МАП

Исполнительный узел машины отражает ее производственное назначение. В грузовой электролебедке (рисунок 1.1, б) – это механизм подъема груза, включающий барабан и гибкий орган с грузозахватом.

В качестве гибких органов в грузоподъемных машинах применяют канаты: различные по конструкции (плоские и круглые с разным количеством прядей и проволок в прядях, с сердечником, без сердечника) и материалам, из которых они изготовлены (стальные, пеньковые, асбестовые, и т. п.).

Подбор каната производят по нормативной документации с учетом разрывного усилия в зависимости от режима и условий работы механизма.При двух и более несущих ветвях применяют крюковые подвески (рисунок 1.3, таблица А.6), крюк для которых подбирают по грузоподъемности и режиму работы машины.

Рисунок 1.3 – Подвеска крюковая:

1– крюк; 2 – ось блок канатный; 3 – ось блока; 4– подшипник блока;

5– подшипник крюка

Для изменения направления движения и поддержания каната служат блоки. Они бывают подвижные и неподвижные. Система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, образует полиспаст (рисунок 1.4). Характеристикой полиспаста является его кратность, которая показывает изменения нагрузки на одну ветвь каната. Полиспасты бывают одинарные и сдвоенные. Кратность одинарного полиспаста равна числу ветвей каната, воспринимающих нагрузку.

Рисунок 1.4 – Схемы полиспастов с различной кратностью:

1 – барабан; 2 – неподвижный блок; 3 – подвижный блок

Для преобразования вращательного движения в поступательное при подъеме или опускании груза служат канатные барабаны (Рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 – Барабан для однослойной навивки каната:

1 – корпус; 2 – вал; 3 – канат; 4 – планка прижимная; 5 – опора

(D _вн, D, D _б - диаметры внутренний, по дну канавки, по центру каната соответственно; d и l – диаметр и длина выходного конца вала;)

В приводах производственных машин частота вращения вала двигателя, как правило, не равна частоте вращения вала на выходе привода. Для согласования кинематических параметров привода применяют узлы, преобразующие движение, композиция которых определяется передаточной функцией. В случае, когда эта функция направлена на понижение частоты вращения, узел называется редуктором (от лат. reductor – отводящий назад, понижающий).

В состав редуктора входят механические передачи различного типа: цилиндрические (прямозубые, с наклонным зубом, шевронные), конические, червячные, планетарные и волновые, а также передачи с гибкой связью (ременные и цепные). В случае, когда выходные энерго – кинематические параметры привода не могут быть обеспечены одной передачей, используют необходимое количество сочетаемых передач, которые образуют двух- трех- или многоступенчатые редукторы. В таблицах А.10 – А.14 Приложения А приведенытипы редукторов, применяемые в приводах.

Цилиндрическая зубчатая передача (рисунок 1.6) осуществляет передачу вращательного движения между параллельными осями. Колеса, образующие ее, имеют начальные и делительные поверхности в виде цилиндров.

Рисунок 1.6 – Передача цилиндрическая: 1, 2 – сопрягаемые колеса

(d_w ₁, d_w ₂ – диаметры начальных окружностей ;d_а ₁, d_а ₂ – диаметры окружностей выступов; d_а ₁, d_а ₂ – диаметры окружностей впадин; а_w – межосевое расстояние;w – полюс зацепления)

Коническая зубчатая передача (рисунок 1.7) осуществляет передачу вращательного движения между пересекающимися осями. У зубчатых колес конической передачи начальные и делительные поверхности конические.

Рисунок 1.7 – Передача коническая: 1,2 – колеса ведущее и ведомое;

(d _m₁, d _m₂ – средние делительные диаметры; d _е1, d _e₂ – внешние делитель-

ные диаметры; d _ae₁, d _ae₂–внешние диаметры вершин зубьев; R_m, R_е –

среднее и внешнее конусные расстояния; d₁, d₂ – углы делительных

конусов колес;d_а1, d_f₁– углы вершин и впадин; q_а, q_f - углы головки и

ножки зуба соответственно; b – ширина зубчатого венца; S - межосе-

вой угол).

Планетарная зубчатая передача (рисунок 1.8) - это механизм для передачи вращательного движения, в состав которого входят центральные колеса (a, b) на неподвижной оси и сопряженные с ними колеса (g)с перемещающимися осями вращения, называемые сателлитами.Звено,накотором установлены опорысателлитов, называютводилом (h). Число сателлитов обозначается n_w. Наибольшее распространение получили передачи с n_w =3.

Рисунок 1.8 – Передача планетарная: а, b – колеса центральные;

h – водило; g₁, g₂, g₃ – сателлиты

Передачи с подвижными осями могут передавать энергию от входа к выходу несколькими потоками, число которых равно количеству сател-

литов.

Особенность конструкции планетарных передач определяет необходимость обеспечить: соосность валов центральных колес, требуемый зазор между сателлитами (условие соседства), а также вхождение звеньев в сопряжение при равных углах расположения сателлитов.

Волновая зубчатая передача (Рисунок 1.9) - это механизм для передачи вращательного движения, который является конструктивной разновидностью планетарной передачи с одним центральным жестким колесом b и сателлитом g.

Рисунок 1.9 – Схема образования волновой передачи: а) – передача планетарная с одним сателлитом; б) – передача волновая с одной зоной зацепления; в) – передача волновая с двумя зонами зацепления

Сателлит выполняется в виде тонкостенного гибкого цилиндра с зубчатым венцом и деформируется в процесее работы водилом h (генератором волн).

Волновая зубчатая передачапередает вращательное движение посредством волн деформации, возбуждаемых в гибком элементе. Колеса передачи (жесткое и гибкое) образуют внутреннее зацепление. Зубчатый обод (венец) гибкого колеса является частью тонкостенной конструкции, которая может быть выполнена в виде стакана переходящего в вал или в виде трубы, связанной с валом зубчатой муфтой.

Шип водила, на котором вращается сателлит, преобразован в кулачок или подобное ему устройство, называемое генератором волн h.

Разработаны конструкции волновых передач с дисковыми, кулачковыми, электромагнитными, пневмо– и гидромеханическими генераторами волн.

Вращательное движение между валами со скрещивающимися осями осуществляется червячной передачей, которая состоит из червяка и сопряженного с ним червячного колеса (рисунок 1.10).

Различают передачи с цилиндрическими червяками (начальная и делительная поверхности червяка – цилиндры) и глобоидными червяками (начальная и делительная поверхности червяка являются частью вогнутой поверхности тора).

Рисунок 1.10 – Передача червячная: 1 – червяк;2 – колесо червячное

(d_w ₁, d_w ₂, d_а ₁, d_а ₂, d_f ₁, d_f ₂ – диаметры окружностейделительных, выступов и впадин червяка и червячного колеса соответственно; dа _М2 – наибольший диаметр колеса; a_w – межосевое расстояние; b ₁ – длина нарезанной части червяка; b ₂– ширина венца колеса; a - угол профиля; g - угол подъема линии витка червяка; 2d - угол обхвата червяка колесом)

Червячные передачи дают возможность получения большого передаточного отношения в одноступенчатой передаче, плавность и бесшумность работы, возможность самоторможения.

В приводах также используют передачи с гибкой промежуточной связью: ременную (рисунок 1.11) и цепную (рисунок 1.12). В качестве гибкой связи выступает ремень или цепь.

Рисунок 1.11 – Передача ременная: 1 – шкив ведущий;

2 – шкив ведомый; 3 – ремень

Рисунок 1.12 – Передача цепная:

1 – звездочка ведущая; 2 – звездочка ведомая; 3 – цепь

Передающие движение элементы (колеса, звездочки, шкивы) устанавливают по определенной посадке на валы с использованием дополнительных связей (шпонок и других элементов).

Опоры валов (рисунок 1.13) служат для поддержания и обеспечения стабильной работы передачи. Подшипники, часть опоры вала, которые обеспечивают перемещение вала в опоре.

Рисунок 1.13 – Вал с опорами: 1 – вал - шестерня; 2 – колесо;

3 – шпонка; 4 – подшипник; 5 – крышка подшипника

Узлы, комплектующие привод машины, соединяются между собой с помощью специальных устройств (муфт и т.п.). Приводные муфты передают вращательное движение и крутящий момент с одного вала на другой, расположенный соосно.

С помощью муфт решается кинематическая и силовая задача, а также ряд монтажных и эксплуатационных аспектов. Муфты бывают глухие, компенсирующие предельные и управляемые.

На рисунке 1.14 и в таблице А.16представлена компенсирующая упругая втулочно – пальцевая муфта (МУВП), на которую может устанавливаться тормоз (размеры В_Т и D_T соответствуют внутренним размерам тормозных колодок). Она, как правило, соединяет электродвигатель и редуктор, демпфируя динамические нагрузки. Полумуфта под тормоз располагается со стороны редуктора.

Рисунок 1.14 – Муфта упругая втулочно – пальцевая:

1, 2 – полумуфты; 3 – упругий элемент

На рисунке 1.15 (таблица А.17) изображена зубчатая муфта, которая соединяет редуктор и барабан, компенсируя угловые отклонения валов под нагрузкой. При необходимости установления на ней тормоза, полумуфта, расположенная со стороны исполнительного органа выполняется по размерам тормозного шкива

Рисунок 1.15 – Муфта зубчатая

Для остановки и пуска механизма служат тормоза (таблицы А.21, А.22). В машинах часто применяют тормоза, пристроенные к двигателю. В приводе возможна установка двух тормозов.

В приводах используются тормоза колодочные, ленточные, дисковые, конические. По направлению действия усилий нажатия на тормозной элемент они бывают с радиальным и осевым замыканием, по источнику замыкающей силы – ручные, пружинные, грузовые и гидравлические, а по характеру действия приводного усилия – закрытого типа (постоянно замкнуты внешней силой и размыкаются во время работы механизма), открытого типа (замыкаются для остановки механизма) и комбинированные (в нормальных условиях работают как открытого типа, в аварийных – закрытого). Тормоза бывают автоматические и управляемые.На рисунке 1.16 представлена схема тормоза колодочного типа.