Тормозные устройства

Тормозные устройства (рисунок 3.16) бывают колодочные, ленточные, кони­ческие, пластинчатые, центробежные. Они применяются для регу­лирования скорости опускания груза или удержания груза на весу, для поглощения инерции движущихся масс (тележек, кра­нов, грузов), для изменения скорости отдельных узлов машин.

Тормоза

а – колодочный; б – ленточный; в – дисковый.

Рисунок 3.16.

Торможение колодочного тормоза осуществляется нажатием колодок на тормоз­ной шкив, надетый на вал, который необходимо затормаживать. Величина силы трения, создаваемая каждой колодкой, равна произ­ведению нормальной силы N на коэффициент трения m между колодками и тормозным шкивом.

Торможение ленточным тормозом достигается при обхвате тормозного шкива стальной лентой, трущаяся поверхность которой покрывается обкладками из фрикционных материалов. Один конец ленты зак­реплен неподвижно, другой натягивается грузом через систему рычагов. Растормаживается тормоз электромагнитом.

Применяются также тормоза с ручным управлением.

3.3 Гидравлические трансмиссии

Трансмиссии этого вида бывают двух типов: гидрообъемные (гидростатические) и гидродинамические.

Гидрообъемные трансмиссии (рисунок 3.17) широко применяют в системах управления строительных машин, в приводах, а также для пере­дачи усилий исполнительным органам машин. Эти трансмиссии состоят из насоса, трубопроводов, емкости, золотникового или клапанного управления и либо исполнительных гидроцилиндров, либо гидромоторов. Движение в таких трансмиссиях передается в результате использования энергии давления (статического напора) движущейся жидкости.

Схема объемного гидропривода

1 – бак для жидкости; 2 – насос; 3 – обратный клапан; 4 – гидроаккумулятор; 5 – распределители; 6 – дроссель; 7 – гидроцилиндр; 8 – гидромотор; 9 – фильтр; 10 – регулятор давления; 11 – предохранительный клапан

Рисунок 3.17.

Насос, работающий от электродвигателя или непосредственно от двигателя внутреннего сгорания, подает жидкость в гидро­двигатель, который приводится в движение этой жидкостью.

В таких передачах усилие может передаваться только гидро­цилиндрами, действующими непосредственно на рабочий орган или на рычажную систему, соединенную с ним, поэтому приме­нение этих передач ограничивается случаями, когда ход поршня в цилиндре не превышает 1 … 1,5 м. Выбирая место установки цилиндра и применяя рычажную систему, можно получить необ­ходимую траекторию рабочего органа.

Их достоинство заключается в возможности регулировать большие передаточные числа без изнашивающихся механических передач, обеспечивая высокий К.П.Д., отсутствие необходимости в смазывающих приспособлениях, высокую надежность. Недо­статок – необходимость высокой точности изготовления.

Величина мощности, отдаваемой насосом, выражается формулой

,

где Q – производительность насоса; р – давление.

В последнее время все шире применяются объемные гидротранс­миссии для привода ведущих колес транспортных машин, ведущих звездочек гусениц, ведущих шестерен различных механизмов.

Гидродинамические передачи (рисунок 3.18) представляют собой гидротрансформатор или гидромуфту, которые устанавливаются на валу двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя и служат для его защиты при нагрузках и смягчения жесткой характери­стики двигателя; в отличие от гидрообъемных передач они ра­ботают при относительно небольших давлениях.

Гидродинамические трансмиссии в отличие от гидрообъемных передают энергию в основном в результате использования кине­тической энергии жидкости при сравнительно невысоких дав­лениях.

Центробежный насос приводится в движе­ние от электродвигателя или от двигателя внутреннего сгора­ния. Жидкость, засасываемая насосом, подается к специальному аппарату, где изменяется направление ее движения, а скорость увеличивается. Струя жидкости ударяет по лопаткам турбины, в результате чего на ее валу создается крутящий момент.

Гидродинамические передачи:

а – принципиальная схема; б – гидромуфта; в – гидротрансформатор; г – внешняя характеристика гидромуфты; д – внешняя характеристика гидротрансформатора; 1 – насосное колесо; 2 – турбинное колесо; 3 – неподвижный направляющий аппарат (реактор); 4 – входной вал; 5 – выходной вал.

Рисунок 3.18.

Различают два вида гидродинамических передач: гидромуфты и гидротрансформаторы.

Гидромуфта состоит из насосного колеса и турбины, помещенных в общий кожух, заполненный жидкостью (обычно маслом). Колесо насоса закреплено на ведущем валу и приводится в движение электрическим или дизельным двигателем. Колесо турбины насажено на ведомый вал. Между валом насоса и валом турбины имеется зазор. При вращении насоса жидкость подается на лопатки и приводит турбину в движение.

В гидромуфтах число оборотов насоса всегда больше, чем турбины, т.е. имеет место скольжение между обоими колесами. Отставание колеса турбины от колеса насоса характеризуется величиной скольжения

,

где п_н – число оборотов колеса насоса; п_т – число оборотов колеса турбины.

Силовые установки с гидромуфтами обеспечивают запуск дви­гателя и остановку машины при включенной передаче, снижают динамические нагрузки в системе, защищают двигатель от пере­грузок и гасят крутильные колебания.

Недостатком гидромуфт является значительное снижение К.П.Д. при увеличении скольжения (так как при этом большая часть энергии расходуется на нагрев), а работа машин с тяжелым режимом при К.П.Д. гидромуфты выше 0,7 … 0,75 невозможна вследствие чрезмерного по­вышения нагрузки при стопорении турбинного колеса.

Чтобы получить авто­матическое регулирование крутящего момента и числа оборотов ведомого вала в зависимости от нагрузки, в широких пределах, при­меняют гидротранс­форматоры.

Гидротрансформатор отличается от гидромуфты тем, что в последнюю масло подается непосредственно из гидронасоса на гидро­турбину, а в гидротранс­форматоре масло из насоса поступает к гидротурбине через промежуточное колесо – так называемый направляющий аппарат.

Направляющий аппарат увеличивает скорость жидкости, поступающей из насоса в турбину; изменяет направление движе­ния жидкости, в результате чего изменяется величина момента на турбине.

В направляющем аппарате запас энергии жидкости, получен­ный ею в насосе от двигателя, не увеличивается, энергия только перераспределяется: кинетическая энергия (динамический напор) возрастает в ре­зультате уменьшения энергии давления (статического напора)
движущейся жидкости.

К недостаткам гидротрансформатора надо отнести сравнительно низкий к.п.д. (наибольший к.п.д. равен 0,85), необходимость применять устройства для охлаждения, усложняющие конструкцию, невозможность изменять направление движения, для чего необходимо дополнительно устанавливать реверсивные устрой­ства.

3.4 Электрические трансмиссии

Основными элементами таких трансмиссий являются электро­магнитные муфты скольжения, а также электромагнитные порошковые муфты. Они могут использоваться на реверсив­ных механизмах, обеспечивая значительно более плавное вклю­чение, чем фрикционные муфты.

Недостатком электромагнитных муфт является сильный нагрев, а также большие потери мощности при увеличении скольжения. Зато применение их не связано с использованием масла, возмож­ными утечками и другими недостатками, свойственными гидро­передачам.

3.5 Трансмиссии с комбинированным приводом

Гидромуфты и гидротрансформаторы целесообразно устанавли­вать в системе привода и трансмиссии на машинах, режимы работы двигателей которых и их внешние характеристики не соответствуют режимам работы рабочих органов машин. Например, для тягача-толкача характерен третий режим работы.

Однако выходная характеристика при работе двигателя сов­местно с гидромуфтой или гидротрансформатором, так называемая «тяговая характеристика», не соответствует в отдельности внешней характеристике двигателя или внешним характеристикам гидротрансформатора и гидромуфты.

Эта тяговая характеристика получается в результате сочетаний характеристик двигателя вместе с гидротрансформатором или с гидромуфтой.