книги из ГПНТБ / Солопов С.Г. Торфяные машины и комплексы учеб. пособие

пень воздействия вредных нагрузок на машину зависит от скоро­ сти движения машины, упругости основания и характера распре­ деления нагрузки между гусеницами и опорными катками гусе­ ниц. Степень воздействия и характер распределения нагрузок оп­ ределяются способом подвески (крепления) корпуса машины к ее ходовой части и подвеской опорных катков к гусеничной раме или корпусу машины.

Подвеска корпуса машины к ее ходовой части может быть жесткой, полужесткой или мягкой. При жесткой подвеске имеет место многоточечная (более трех) связь корпуса машины с опор­ ной поверхностью. Жесткая четырехточечная подвеска корпуса машины к гусеничной раме (рис. 3, а) — наиболее характерная для тихоходных торфяных машин. Такая подвеска не позволяет

Рис. 3. Схема подвески корпуса гусеничных машин: а — жесткая; б — полужесткая трехточечнап: в — мягкая

получить равномерного распределения нагрузки на опоры, вслед­ ствие чего при значительных неровностях опорной поверхности в главной раме машины могут возникнуть большие напряжения, вызывающие деформации и ее поломку. Поэтому при жесткой че­ тырехточечной подвеске раму машины делают более прочной и

.жесткой, что приводит к ее утяжелению.

Более совершенным будет трехточечное с подрессориванием крепление корпуса машины к опорам (рис. 3, б). При такой под­ веске гусеничные балки одним концом шарнирно крепятся непо­ средственно к корпусу машины, а другим — к поперечному балан­ сиру, который в средней своей части (в одной точке) крепится к корпусу машины. Такое устройство дает возможность каждой гу­ сенице самостоятельно поворачиваться в вертикальной плоскости, что позволяет получить более равномерное распределение нагруз­ ки на каждую гусеницу. При мягкой подвеске корпус машины с помощью рессор непосредственно опирается на опорные катки или балансирные тележки (рис. 3, в).

В зависимости от способа соединения опорных катков с гусе­ ничной рамой различают: подвеску жесткую, балансирную и мяг­ кую.

При жесткой подвеске оси опорных катков крепятся непосред­ ственно к гусеничной раме (рис. 4, а). Жесткая подвеска приме­ няется на машинах, имеющих небольшие скорости передвижения

и работающих преимущественно в условиях легкодеформируемого грунта. Жесткая подвеска наиболее простая по устройству, но в то же время и наиболее несовершенная в отношении распреде­ ления нагрузки на опорные катки. При такой подвеске и значи­ тельной неровности поверхности передвижения нагрузка на один каток может достигать половины'веса всей машины.

Балансирная подвеска — это такая подвеска, в которой не­ сколько опорных катков соединяются с помощью балансира в от­

позволяет получить более равномерное распределение нагрузки на катки.

Усилие, действующее на один опорный каток, передается всем другим каткам, соединенным с ним в одной группе. При этом уси­ лия, действующие на катки, распределяются обратно пропорцио­ нально длине балансиров.

В гусеничных устройствах торфяных машин балансирные те­ лежки могут быть как двухкатковые, так и многокатковые. Во втором случае число балансирных тележек в одной гусенице обыч­ но не превышает двух (рис. 4, б, г). При наличии в одной гусе­ нице большого числа балансирных тележек («>2), обычно двухкатковых, получается статически неопределимая система. Ходо­ вые качества машины ухудшаются, так как распределение нагруз­ ки на катки и раму машины будет менее равномерным. Если не­ обходимо установить в одной гусенице более четырех катков, то их стараются объединить в две балансирные тележки, которые, в свою очередь, соединяются с гусеничной балкой или корпусом ма­ шины.

В последнее время балансирная подвеска все шире применяет­ ся в торфяных машинах. Это объясняется переходом на более вы­ сокие скорости передвижения машин: переход вызван в значитель-

ной степени интенсификацией технологических процессов и приме­ нением более мощных двигателей.

Другой разновидностью подвески опорных катков к гусенич­ ной раме или корпусу машины является мягкая подвеска (рис. 4, в ) . При мягкой подвеске (свечной) каждый опорный каток само­ стоятельно через промежуточный эластичный элемент (рессору) соединяется с гусеничной рамой или корпусом машины. При та­ кой подвеске все опорные катки одновременно участвуют в пере­ даче нагрузки на грунт, получается равномерное распределение нагрузки на гусеничную цепь. Движение машины становится бо­ лее плавным, без ударных нагрузок на корпус машины, так как ударные нагрузки воспринимаются и поглощаются элементами подвески.

Однако достоинство, которым обладает свечная подвеска, в торфяных машинах не реализуется вследствие сравнительно не­ большой скорости движения (не более 1 0 км/ч) и легкой смннаемостн грунта. Мягкая подвеска конструктивно более сложная и, следовательно, дорогостоящая. Кроме того, в машинах цикличе­ ского действия (экскаваторы, погрузочные краны) появляются вредные колебания (раскачивания) корпуса машины. В настоящее время мягкую подвеску (подрессоренную) в торфяных машинах практически не .применяют, за исключением тех случаев, когда пол­ ностью используется ходовая часть гусеничных тракторов. Раньше мягкую свечную подвеску применяли в погрузочной машине ПРБ и механическом комбайне МК-1.

Механизм трансмиссии гусеничных торфяных машин

Передача крутящего момента от вала двигателя (рис. 5) до ведущей звездочки гусеничного движителя осуществляется через систему механизмов, позволяющих изменять тяговое усилие маши­ ны в соответствии с условиями ее работы и производить плавное включение и выключение гусеничного хода от двигателя, а также предохранять элементы трансмиссии от перегрузок. Механизмы трансмиссии гусеничных машин состоят в основном из следующих элементов (рис. 5):

1 . Муфты сцепления или главного фрикциона 2, позволяющего плавно включать и выключать двигатель 1 от механизмов транс­

рость движения машины при сохранении неизменным числа обо­ ротов вала двигателя.

4. Заднего моста 6, в свою очередь состоящего из: централь­

т£опривода и в то же время позволяет избавиться от электрокабе­ ля, ограничивающего движение машины, и трансформаторных подстанций.

Расчет трансмиссии начинают с создания приблизительной кинематической схемы машины и определения передаточных от­ ношений отдельных механизмов трансмиссии. Как известно, необ­ ходимые скорости движения машины определяются тяговым рас­ четом и требованиями технологии производства. Для различных условий работы требуются различные тяговые усилия гусеничного движителя и соответственно им различные скорости движения машины. При известных значениях скорости вращения вала двига­ теля и скорости движения машины устанавливается общее переда­ точное число трансмиссии

Очевидно, сколько значений скорости поступательного движе­ ния имеет машина, столько же значений /0Gщ мы получим.

трансмиссии, соединенных последовательно в кинематической це­ пи,

іц — то же, центральной передачи; г‘б — то же, бортовой передачи; ік — то же, конечной передачи.

Общее передаточное число трансмиссии распределяют между ее элементами так, чтобы в коробке передач осуществлялось воз­ можно меньшее передаточное отношение, а большие передаточные отношения были бы в конечной передаче. Такое распределение <ѳбщ позволяет получить меньшие габариты коробки передач, так как шестерни ее будут передавать небольшой крутящий момент. Кроме того, при определении передаточного отношения того или иного механизма трансмиссии руководствуются конструктивными соображениями или принимают по аналогии с существующими машинами. Так, передаточное отношение конечной передачи выби­ рают в соответствии с габаритами машины и дорожным просве­

том, обычно іі;= 4-Г-7, для центральной передачи принимают

гц— 2-^-6.

Коробка перемены передач имеет несколько значений пере­ даточных отношений. Ступени передач в коробке перемены пере­ дач должны соответствовать диапазону изменения скорости вра­ щения вала двигателя в пределах устойчивой работы. Следователь­ но, ступени передач не могут выбираться произвольно, а должны соответствовать характеристике двигателя.

Узлы и агрегаты трансмиссии большинства торфяных машин заимствованы от тракторов, выпускаемых промышленностью.

Рассмотрим некоторые механизмы трансмиссии.

Коробка перемены перёдач. Основное назначение коробки пе­ ремены передач — изменение передаточного числа между веду­ щими колесами ходовой части машины и двигателем, что позволя­ ет изменять момент на ведущих колесах при неизменном крутя­ щем моменте двигателя. Кроме того, с помощью коробки передач производится разъединение трансмиссии от работающего двига­ теля при длительной остановке машины, а также изменение на­ правления вращения ведущих колес ходовой части для движения ее задним ходом.

тые коробки перемены передач, к б е с с т у п е н ч а т ы м — гид­ равлические, электрические и фрикционные. В машинах и тракто­ рах, применяемых в торфяном производстве, в настоящее время наибольшее распространение имеют ступенчатые коробки переме­ ны передач.

Шестеренчатая коробка перемены передач состоит из корпуса, валов, устанавливаемых в подшипниках и закрепленных в корпу­ се, подвижных (вдоль оси вала) и неподвижных шестерен и дета­ лей управления коробкой. Подвижные шестерни, именуемые ка­ ретками, объединяются в блоки по две, иногда по три. Соответ­ ствующий подбор шестерен коробки передач позволяет получить такие передаточные отношения, которые обеспечивают необходи­ мые тяговые усилия.

Ступенчатые коробки перемены передач (рис. 6 ) классифици­ руют по характеру зацепления (с внешним зацеплением и плане­ тарные); числу передач (двух-, трех и четырехступенчатые и т. д.),

К конструкции коробки перемены передач предъявляются сле­ дующие требования. Коробка должна иметь необходимое число передач, обеспечивающих экономичную работу машины. В тор­ фяных машинах применяют коробки, имеющие от двух (СКС и др.) до восьми (ОФ, ФПУ) передач. Коробка должна быть про­ стой по устройству, легко управляемой и удобной для обслужива­ ния (смазки, ремонтов и т. п.) Она должна иметь небольшие раз­ меры и вес, быть надежной в эксплуатации и иметь высокий к. п. д.

Последний определяется числом шестерен, находящихся одновре­ менно в зацеплении, вязкостью масла, а также качеством обра­ ботки деталей и их сборки.

Для увеличения числа ступеней передач, получаемых в короб­ ке, иногда устанавливают демультипликаторную передачу с одной или двумя ступенями, которые позволяют 'получить 'понижение скорости движения машины.

Муфты сцепления. Передача крутящего момента от двигателя к механизмам трансмиссии осуществляется через муфту сцепле­ ния, которая служит для плавного включения механизмов транс-

миссии. С помощью муфты сцепления происходит плавное трогание машины с места и постепенное увеличение нагрузки на элемен­ ты трансмиссии.

Наличие главной муфты сцепления позволяет быстро и плав­ но отъединять механизм трансмиссии от работающего двигателя при переключении передач и кратковременной остановке машины. Кроме того, главная муфта сцепления является предохранитель­ ным устройством, ограничивающим величину передаваемого кру­ тящего момента, предохраняющим механизмы трансмиссии от пе­ регрузок.

По принципу действия и способу передачи крутящего момен­ та муфты сцепления делятся на фрикционные, гидродинамические и электромагнитные. В гидродинамических муфтах передача кру­

мента осуществляется за счет сил трения, возникающих между деталями муфты. В торфяных машинах наибольшее распростране­ ние имеют фрикционные муфты сцепления (рис. 7).

Фрикционные муфты, состоящие из трущихся элементов 1, пру­ жин 2 и механизма управления 3, классифицируют по форме тру­ щихся поверхностей — дисковые (однодисковые, двухдисковые, многодисковые и конусные), по конструкции нажимного механиз­ ма (постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые) и по роду тре­ ния (сухие и работающие в масле).

Число дисков определяется передаваемым крутящим момен­ том. При передаче крутящего момента, превышающего 60—70 кгм, устанавливают многодисковые фрикционные муфты, при меньших значениях М устанавливают однодисковые муфты.

Для уменьшения габаритов и металлоемкости во фрикционных муфтах в качестве трущихся поверхностей используют материалы, имеющие высокий коэффициент трения, при этом накладки из фрикционного материала закрепляют на металлическом основа­ нии— дисках или конусах. К фрикционным накладкам предъяв­ ляются определенные требования. Они должны иметь высокую механическую прочность и износостойкость. При повышении тем­ пературы до 350° С коэффициент трения должен сохраняться по­ стоянным.

В настоящее время наибольшее распространение имеют фрик­ ционные накладки из райбеста (прессованный асбест с различны­ ми пропитками). Иногда применяют накладки из феродо (медно­ асбестовая плетенка), асбокаучука (основа-асбест, связующая — каучук) и металлокерамические накладки (спрессованные и обож­ женные металлические порошки разного состава).

Между трущимися поверхностями дисков фрикционной муфты в отключенном состоянии всегда должен быть зазор. В однодиско­ вых муфтах сцепления при выключении зазор между трущимися поверхностями должен быть порядка 0,8— 1 мм. Для прижатия трущихся поверхностей фрикционных муфт применяют различного рода пружины (цилиндрические, конические, тарельчатые и др.). Число пружин и их параметры определяются конструкцией муфты и расчетом. Обычно устанавливают от 6 до 1 2 пружин, но бывают муфты и с одной центральной пружиной. Для надежной работы фрикционной муфты необходимы эффективный отвод тепла и пре­ дохранение от попадания в нее грязи и влаги.

Бортовые фрикционы. Бортовыми фрикционами называются многодисковые муфты, устанавливаемые в трансмиссии гусенич­ ных движителей и предназначенные для осуществления поворота машины. Бортовые фрикционы устанавливают в заднем мосту между центральной и бортовой передачами по одной на каждую гусеницу. Бортовые фрикционы (рис. 8 ) состоят из наружного 1 и внутреннего 2 барабанов, дисков с накладками из фрикционных материалов (или без них) 3, нажимного диска 4, пружины 5 и механизма управления 6. В многодисковых фрикционных муфтах диски при выключении полностью не разъединяются, так как между ними предусматривается небольшой зазор (не менее 0 ,2 мм для стальных дисков и 0,4—0,5 мм для дисков с накладками), поэ­

тому по чистоте выключения многодисковые муфты хуже одноди­ сковых.

Основная задача расчета фрикционных муфт — определение размеров и числа поверхностей трения, необходимых для переда­ чи заданного крутящего момента, определение силы нажатия на трущиеся поверхности, числа пружин и их параметров, а также определение передаточного числа привода управления муфтой.

Наибольшая возможная сила тяги на ведущем колесе гусенич­ ного движителя принимается равной силе тяги одной гусеницы по условию сцепления ее с грунтом.

Тяговый расчет гусеничной машины при прямолинейном движении

Для определения мощности двигателя машины, а также выяв­ ления возможности движения ее на прямом участке пути и на по­ вороте производят тяговый расчет.

В процессе работы и передвижения на машину действуют раз­ личные внешние силы: сила веса G, сила, приложенная со сторо­ ны рабочего органа Рѵ, сила инерции Pj, сила сопротивления вет­ ру Рв и сила сопротивления перекатыванию гусениц Rg (рис. 9). Все эти силы могут действовать на машину одновременно, но не­ которые из них (Pp, Pj, Рв) могут и отсутствовать, в зависимости от условий работы. Происхождение и характер действующих на машину внешних сил различны.

Сила веса G приложена в центре тяжести машины. При движе­ нии по наклонной плоскости составляющая веса, параллельная плоскости движения,

Gr = Gsin а,

где а — угол наклона плоскости движения.

При движении 'машины на подъем эта сила создает сопротив­ ление движению, а при движении под уклон она является движу­ щей силой. Сила, приложенная со стороны рабочего органа Яр, является результатом взаимодействия рабочего органа с грунтом, например, при работе экскаватора, дренажной машины, канаво­ копателя, уборочной машины и т. п. Эта сила может быть прило­ жена также на крюке трактора при работе с прицепными маши­ нами, например, с фрезерами, уборочными машинами, пнекорчевателями и т. п.

Сила инерции Рі возникает при изменении скорости машины и приложена в центре тяжести ее. При трогании с места эта сила препятствует движению машины, а при остановке является дви­ жущей силой. С учетом инерции вращающихся масс суммарная сила инерции

т — вес машины, кг; j —ускорение , м/с2,

W

(П.9)

где W — скорость машины при трогании с места или перед оста­ новкой, м/с;

tp — время разгона, принимаемое равным 2 —3 с. Коэффициент 6 можно определить по эмпирической формуле,

предложенной проф. В. И. Заславским,

где і= і0ік — общее передаточное число от двигателя до гу­ сеничной цепи.

Тогда сила инерции

При трогании с места с прицепом сопротивление, обусловлен­ ное силами инерции,

на корпус машины. Ветровая нагрузка при встречном движении может составлять значительное сопротивление движению машины. Силу сопротивления ветру, приложенную в центре симметрии подветренной площади машины (наибольшая площадь сечения