7.2.1. Храповый останов

Храповый останов (рис. 7.1.) состоит из храпового колеса 1, укрепленного на валу 2 механизма, и подвижного упора (собачки) 3, входящего в зацепление с зубьями колеса; ось 4 собачки устанавливается на раме механизма, причем в таком месте, что угол, образованный линиями, проведенными от оси колеса и оси собачки в точку контакта собачки с колесом, равняется 90°: в этом случае на собачку дей­ствует лишь окружное усилие.

Зубья храпового колеса располагаются обычно на внешней поверхности обода, реже – на внутренней; крайне редко применяются торцовые храповики.

Собачка (прямая 3 или обратная З'), свободно вращаясь на оси, силой собственной тяжести, специального груза или пружины (рис. 7.2) вводится в зацепление с храповым колесом, задерживая его движение, а следовательно, и движение механизма в сторону спуска и не препятствуя вращению в сторону подъема.

Рисунок 7.2. Схема обеспечения ввода собачки в зацепление:

1 – с помощью пружины; 2 – с помощью противовеса

Для опускания груза необходимо вывести собачку из зацепления, что осуществляется либо вручную, с помощью прикрепленной к ней специальной ручки, или посредством рычажного механизма с ручным, пневматическим или гидравлическим приводом.

При подъеме груза собачка скользит по зубьям храпового колеса, издавая неприятный шум. Для уменьшения последнего применяют различные конструкции бесшумных собачек.

Храповые колеса бывают литые или кованные из стали марок 35Л ΙΙ, 45ЛΙΙ, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 45; лишь для ручных механизмов подъема грузоподъемностью до 1 т можно применять литые чугунные храповые колеса. Собачки делаются только стальными коваными или штампованными.

Храповое колесо изготовляют с числом зубьев z = 8 – 48 и более. Поскольку с увеличением z увеличивается диаметр колеса D, окружная скорость v и пропорционально квадрату ее – ударные нагрузки, рекомендуется принимать z = 8 – 20. Форма зубьев храповых колес нормализована, размеры их определяются в зависимости от модуля m. Модуль определяют прочностным расчетом элементов останова. Наиболее опасным является положение, соответствующее началу зацепления, когда конец собачки с некоторым ударом упирается в ребро вершины зуба; кромки зуба колеса и собачки при этом сминаются.

При значительных деформациях и изнашивании кромок собачка может не войти в зацепление, что повлечет за собой аварию. Во избежание этого ограничивается удельная линейная нагрузка:

где Р – окружное усилие, Н (кгс);

b – ширина кромки зуба, см.

Окружное усилие определяют из уравнения:

(7.1)

где D – внешний диаметр храпового колеса, см;

z – число зубьев храпового колеса;

m – модуль зацепления храпового колеса, см;

M_к – крутящий момент, действующий на валу храпового колеса, Н·см.

Соотношение между шириной зуба b и модулем m определяется коэффициентом ψ(принимаемым по табл.), в зависимости от материала храпового колеса:

Используя уравнения, получаем; выражение для модуля из расчета кромок на смятие:

(7.2)

Если число зубьев неизвестно, а известен диаметр храпового колеса, то удобнее пользоваться выражением:

(7.3)

М_кр – крутящий момент на валу храпового колеса;

z – число зубьев храпового колеса;

m – модуль зацепления храпового соединения;

b – ширина кромки зуба;

q – допускаемое линейное давление (см. табл. 5.1.);

[σ]_и – допускаемое напряжение изгиба зуба (см. табл. 5.1.);

ψ – соотношение между шириной зуба и модулем (см. табл. 5.1.).

Допускаемое напряжение на изгиб:

где – предел текучести материала колеса, н/см² (кгс/см²);

n – коэффициент запаса прочности (для стального литья n= 5; для поковок и проката n = 4);

для чугуна = 3000 Н/см² (300 кгс/см²).

Полученный расчетный модуль округляют до стандартного. Обычно применяются храповые колеса с модулем, равным 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 26 и 30 мм; реже применяются храповые колеса с мелкими зубьями (m <6 мм). Размеры зубьев колеса и конца собачки приведены в таблицах.

Большие значения коэффициента ψ принимают для храповых устройств, работающих в напряженном режиме со значительными ударными нагрузками, при высокой точности монтажа, обеспечивающей соприкосновение зубьев по всей ширине. Ширину собачки принимают на 2-4 мм шире зуба храпового колеса, чтобы компенсировать возможные неточности монтажа.

Тело собачки испытывает напряжения изгиба и сжатия или растяжения. Допускаемое напряжение изгиба собачки принимают с учетом учетом нагрузки в пределах 600 – 650 кГ/ см².

Зуб колеса также подвергается изгибу (см. рис. 7.1). Рассматривая наиболее опасный момент начала зацепления и полагая, что опасное сечение отстоит на расстоянии h = m от конца зуба, получают, что момент, изгибающий зуб:

(7.4)

Обозначая толщину зуба в сечении излома через a – , на­ходят момент сопротивления изгибу этого сечения:

(7.5)

Тогда напряжение изгиба:

(7.6.)