Постоянные магниты 2 индукторов изготовлены из сплава SmCo5. Модуль имеет компактную конструкцию с высокими динамическими свойствами. Усилие на штоке 1 до 75 кН. Скорость до 0,1 м/с. Ход до

180 мм.

Контрольные вопросы

1. Какие виды сцепных фрикционных муфт различают?

2. Почему преимущественное применение среди фрикционных муфт имеют многодисковые муфты?

3. Что подразумевается под шарико-винтовой передачей?

постоянным передаточным числом.

Разновидностью редукторов можно считать КПП ТС, в том числе АКПП. В данных КПП используют планетарные передачи с двухкаскадной электронно-гидравлической системой управления [11,12]. Для переключения передач используют фрикционные

гидроцилиндры. В АКПП легковых автомобилей используют роликовые обгонные муфты, которые обладают односторонним действием.

ТС с приводом от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) имеют 4…8 скоростей вперед и одну скорость заднего хода, зависящих от частоты вращения ДВС. В крановых механизмах при всех рабочих операциях должно быть обеспечено возвратно-поступательное движение с одинаковым управлением скоростями за счет реверсирования электродвигателя.

Из изложенного следует сделать вывод, что применение КПП ТС для крановых механизмов невозможно. Известны предложения по редуктору с переменным передаточным числом для крановых механизмов передвижения [13].

21

Цель данной инновационной разработки – обосновать возможность создания механизма переключения передач редуктора в виде фрикционного устройства типа роликовой обгонной муфты, действующего при любом из двух направлений вращения ведущего вала и обеспечивающего включение (выключение) передачи, а также в качестве тормоза.

На рис. 5.1 изображен фрагмент кинематической схемы редуктора. Шестерня 1 передает вращение на колесо 2, закрепленное на шлицевом валу 3. В колесо 2 встроен механизм переключения 4. Для управления механизмом используется устройство, состоящее из ползуна 5, перемещаемого по валу 3 вилкой 6. Вилка 6 тягой 7 соединена с ШВП 8, приводимой во вращение электродвигателем 10

Рис. 5.1. Фрагмент кинематической схемы редуктора

Собственно механизм переключения изображен на рис. 5.2. Он содержит втулку 4, в расточки которой и колеса 2 помещены конические ролики 13, соединенные сепаратором (не показан). Втулка 4 соединена с ползуном 5 кинематической связью 14.

На рис. 5.3 показан вариант выполнения кинематической связи 14. Во втулку 4 установлено наружное кольцо 15 радиально-упорного шарикоподшипника, зафиксированное пружинным стопорным кольцом 16. В ползуне 5 установлено внутреннее кольцо 17 подшипника и зафиксировано кольцом 18. Тем самым обеспечена

22

независимость вращения деталей 4, 5 и передача силового воздействия при включении (выключении) механизма.

Рис. 5.2. Схема механизма переключения передач

Работает механизм переключения передач следующим образом.

включают электродвигатель 10.АВ ШВП 8 вращательное движение преобразуется в поступательное и тяга 7 через вилку 6 отводит ползун

вращается; колесо 2 неподвижно. Передача момента T невозможна.

Рис. 5.3. Схема кинематической связи

23

Как известно, зубчатые передачи бывают прямозубые, косозубые и шевронные [14, 15]. В зацеплении при передаче вращающего момента возникают силы: окружная и радиальная – в прямозубых и шевронных; окружная, радиальная и осевая – в косозубых. Для их определения используют формулы

Ft = 2Tdw ; Fr = 2Ttgαtw dw ; Fa = 2Ttgβdw ,

где Ft , Fr , Fa − силы окружная, радиальная и осевая соответственно; dw −начальный диаметр зубчатых колес; αtw −угол зацепления; β−угол наклона линии зуба.

Из этого следует, что наиболее приемлемым для данного случая переключения передач является шевронное зацепление, в котором

соответственно ( х=0,4); Kv −коэффициент учета вращения деталей 2

24

или 4; Kδ −коэффициент безопасности (для редукторов Kδ =1,3…1,5); Kт −температурный коэффициент ( Kт=1,25 при температуре 2000С)

[14].

Под действием радиальной силы Fr в механизме возникает внутренняя осевая сила Fs (рис. 5.4), которую следует приложить к

ползуну 5.

Предложена и обоснована простая и надежная конструкция механизма переключения передач в редукторе. Тем самым появляется возможность разработать редуктор с переменным передаточным числом и с его помощью управлять скоростями рабочих операций: скорости крана, крановой тележки и др.

1.В чем заключается принципДработыИкоробки перемены передач?

2.Что определяет такое понятие, как «нагрузочная способность передачи», и какая ступень редуктораАявляется более нагруженной?

3.В чем заключаются преимущества и недостатки передачи «винт-гайка»? б

6.РЕДУКТОРиС РЕГУЛИРУЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ оттипа крана иСмеханизма редуктор может быть одно-, двух или

трехступенчатым, т.е. иметь от одной до трех пар зубчатых колес. Каждая пара зубчатых колес имеет постоянное передаточное число, как и редуктор в целом. Для управления (изменения) скоростей рабочих операций: передвижения крана, тележки – используют тиристорный электропривод, работа которого сопровождается преобразованием электроэнергии, что приводит к потерям.

Исходя из изложенного, следует признать актуальным разработку редуктора с регулируемым передаточным числом. Такой редуктор позволит управлять скоростями рабочих операций средствами механики сиспользованием обычного промышленногоэлектропривода.

Попытки создания редукторов с переменным передаточным числом предпринимались неоднократно [13].

25

К наиболее близким по технической сущности к редукторам с регулируемым передаточным числом могут быть отнесены планетарные КПП ТС, в том числе АКПП [12, 13].

Для переключения передач в КПП используют фрикционные муфты и тормоза по три указанных элемента на каждой передаче. Для управления муфтами и тормозами используют гидропривод (кольцевые гидроцилиндры) или электропривод [16].

В КПП легковых автомобилей используют неуправляемые роликовые обгонные муфты одностороннего действия.

КПП ТС непригодны для использования в приводах крановых механизмов, т.к. они не могут обеспечить возвратно-поступательное движение крана (тележки).

Рис. 6.1. Кинематическая схема редуктора

Редуктор содержит входной вал 1, на котором закреплена шестерня 2, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 4, закрепленном на валу 3. На валу 3 закреплены шестерни 5, 6 и 7, находящиеся в зацеплении с колесами 8, 9 и 10. Упомянутые зубчатые колеса 8, 9, 10 закреплены на выходном валу 11. В каждое колесо 8, 9, 10 встроены муфты 12, 13 и 14 соответственно. Каждая из упомянутых муфт управляется механизмами 15, 16, 17 переключения

26

передач. Конструкции встроенных муфт и механизмов переключения передач описаны в разд. 5.

Редуктор содержит (см. слева направо) четыре зубчатых пары (ступени) с передаточными числами u1, u2 , u3 , u4 .

Следовательно, передаточные числа uп1 , uп2 , uп3 передач будут:

на первой uп1 = u1u2 ; на второй – uп2 = u1u3 ; на третьей – uп3 = u1u4 . В наибольших масштабах используются мостовые краны

грузоподъемностью Q=20–25 т. Скорости перемещенияуказанных кранов и их тележек находятся в диапазоне 0,5–1,5 м/с. При пуске (разгоне) крана (тележки) происходит раскачивание груза идинамические воздействия на металлоконструкцию, сокращающие срок ее работы. Поэтому необходим плавный пуск (разгон) крана (тележки) с ускорением a не более 0,2 м/с2. Обеспечить данные условия возможно при соответствующем переключении передач в предлагаемом редукторе.

наименьшим. Но при трех передачах это неосуществимо. Вероятен вариант редуктора с муфтами в шестернях, но это неизбежно повлечет искусственное увеличение размеров зубчатых передач.

27

Для первой ступени редуктора может быть рекомендовано косозубое зацепление; для остальных трех – шевронное. При

шевронном зацеплении осевая сила Fа=0; радиальная Fr = 2Ttgαtw dw , где T −вращающий момент; αtw −начальный диаметр зубчатых колес.

Радиальную силу Fr можно выразить через параметры тел качения

[17]

Fr = kмzd cosβ,

где kм −численный коэффициент, характеризующий статическую

стойкость муфты (k =2,2) [17]; z −количество тел качения; d и − диаметр и длина тел качения; β−угол контакта тел качения с

поверхностями полумуфт.

Обгонная муфта с цилиндрическими роликами имеет сходство с предложенной конструкцией муфты. На ролик обгонной муфты

где E −модуль нормальнойиупругости.

Величина σк может составлять 900–1200 МПа (большие значения при работе муфты в режиме тормоза).

Привод механизмов переключения передач 15 и 16 может быть объединен: при выключении муфты 12 в течение 0,5 с включается муфта 13 с необходимым «перекрытием» [12], т.е. когда одна муфта еще не выключилась, а вторая включается, что способствует плавности движения крана (тележки). Для включения (выключения) муфты достаточно перемещение втулки на ~0,5 мм. При значительных моментах (Т>1кНм) возможно двухрядное или четырехрядное расположение роликов. При трехвальном исполнении возможна разработка редуктора с 4–6 передачами, в том числе КПП ТС, более компактная, чем современные планетарные КПП ТС.

28