1. Остановы.

К простейшим устройствам, служащим для удержания груза на весу, относятся остановы - приспособления, не препятствующие подъему груза, но исключающие возможность самопроизвольного опускания под действием силы тяжести. В подъемно-транспортных машинах обычно применяют храповые и роликовые остановы.

1. Храповые остановы.

Храповые остановы (рис.7.31, а) состоят из храпового колеса 1, укрепленного на валу 2 механизма, и собачки 3, ось 4 которой установлена на неподвижных элементах механизма. Собачка входит в зацепление с храповым колесом, препятствуя его повороту в сторону опускания груза Q. В другую сторону колесо поворачивается свободно. Для опускания груза собачку необходимо вывести из зацепления с храповым колесом.

30. Храповой останов: а - схема останова; б - нагружение собачки

Храповой останов обычно размещают на входном (самом быстроходном) валу, где действуют наименьшие крутящие моменты. Однако для большей надежности храпового соединения, а также учитывая конструктивные особенности некоторых грузоподъемных механизмов, храповое соединение в ряде случаев устанавливают на промежуточных валах и даже непосредственно на валу барабана.

Храповые колеса изготавливают из чугуна марки СЧ-15-32, стали 55 ЛП, 35 ЛП, стали 45 в зависимости от нагрузок, скоростей и назначения механизма.

Наиболее опасным для элементов останова является положение, когда собачка упирается в вершину зуба храпового колеса (рис. 1.31, б). Так как зацепление зубьев с собачкой происходит с некоторым ударом, то кромки зуба колеса и собачки рассчитывают на смятие

q = ≤ [q] , (1.1)

где q – линейная удельная нагрузка, Н/см; Р - окружное усилие, Н; b - ширина кромки зуба, мм; [q]– допускаемая линейная нагрузка, Н/см.

Значения [q] для некоторых материалов приведены в табл. 1.1.

2. Параметры для расчета храпового соединения

Материал храпового колеса	[q], Н/см	ψ = b/т	Запас прочности
Чугун СЧ15	1500	2-4	5
Сталь 35Л11, 55Л11	3000	1,5-4	4
Сталь СтЗ	3500	1-2	3
Сталь 45	4000	1-2	3

Примечание. Значения [q] соответствуют механизмам для 1-й, 2-й и 3-й групп режимов работы. Для более напряженных режимов эти значения должны быть ниже на 25-30 %.

Откуда окружное усилие

P= 10^-1 b [q]

Окружное усилие создаётся крутящим моментом, действующим на валу храпового колеса

Р = 2 M_K / (D 10 ^-3) = 2 M_K / (z m 10 ^-3), (1.2)

где D - внешний диаметр храпового колеса, мм; z - число зубьев храпового колеса; т - модуль зацепления храпового колеса, мм; М_к -крутящий момент, действующий на валу храпового колеса, Н*м.

Соотношение между шириной зуба b и модулем т определяется коэффициентом ψ = b/т. Ширину собачки принимают на 2 - 4 мм шире зуба храпового колеса, чтобы компенсировать возможные неточности монтажа.

Используя имеющиеся уравнения, получаем выражение для модуля колеса

P = 10^-1 b[q] = 10^-1 ψ т [q] ,

10^-1 ψ т [q] = 2 M_K /(z m 10^-3) ,

10^-4 z ψ т² [q] = 2M_K ,

m = 10² . (1.3)

Если число зубьев неизвестно, а известен диаметр храпового колеса, то

10^-1 ψ т [q] = 2 M_K /(D 10 ^-3) ,

m = 10⁴ . (1.4)

При модуле храпового колеса т > 6 мм можно ограничиться проверкой зуба по линейному давлению. При модуле храпового колеса т ≤ 6 мм необходима проверка зуба на изгиб.

Плоскость излома зуба (рис. 1.31, б) отстоит на расстоянии h = m от вершины зуба. Высоту расчетного сечения зуба храпового колеса с внешним зацеплением принимают а = 1,5 т. Тогда момент, изгибающий зуб,

М_и = P h = (2 M_K / zm)m = 2M_K / z.

Момент сопротивления изгибу при рассмотрении зуба как балки, заделанной с одного конца,

W = = = .

Напряжение от изгиба

σ_И = = 10^-6 = 10 ³ ≤ [σ_И] ,

где [σ_и] — допускаемые напряжения изгиба, МПа (МПа= 10⁶ н/м²)

Принимая допускаемые напряжения [σ_И] = σ_В / п для чугунов и [σ_И] = σ_Т / п для сталей, где п– коэффициент запаса прочности (табл. 1.1), σ_В– предел прочности на изгиб, σ_Т– предел текучести, получаем выражение для модуля

m = 17.5 .

При внутреннем зацеплении зубья храпового колеса значительно прочнее, поскольку в этом случае высота расчетного сечения зуба, а = З m. Модуль

m = 11 .

Собачку изготовляют обычно из стали 40Х, термообработанной до твердости не ниже 48–50HRC.

Беспрепятственное движение собачки к основанию зуба колеса обеспечивается, если угол α отклонения передней грани зуба колеса больше приведенного угла трения собачки по зубу храпового колеса. При построении профиля зубьев храпового колеса при наружном и внутреннем зацеплении устанавливают угол α = 20°, что учитывает и влияние трения в опоре О₁, и возможное загрязнение, и повреждение контактных поверхностей зуба колеса и собачки.

Собачка воспринимает сжимающие, растягивающие (рис. 1.31, а) и изгибающие нагрузки. Расчет ведут при положении собачки, упертой концом в кромку зуба колеса (рис. 1.31, б). Так, при сжатой собачке напряжение в опасном сечении

σ = + = + ≤ [σ_И]_С ,

где В - ширина собачки; [σ_И]_С = σ_Т /п - допускаемое напряжение; п = 5 - запас прочности.