книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов

Определяют общее число циклов изменения нагрузки звена цепи в течение срока ее службы

где i — число пробегов звена по всему замкнутому контуру в тече­ ние срока службы цепи;

А — число циклов нагружения за время одного пробега. Для одноприводного конвейера

На рис. 11.17 схематически изображена диаграмма динамических нагрузок звена одноприводного конвейера. Колебания динамических нагрузок совершаются относительно ломаной abc, изображающей

средние нагрузки цепи (при резонансе эта ломаная является линией статических натяжений). Огибающие минимальных и максимальных динамических нагрузок представлены прямыми линиями, что согла­ суется с опытом [28]. Минимальное среднее напряжение цепи обозна­

Во время прохода звеном ведущей звездочки (точка с) происходит скачкообразное изменение значения Svi, при котором амплитуда цикла становится равной

За время срока службы цепи это значение S'v" повторяется i pa3t

ч.е.

Таким образом, для рассматриваемого случая(11.22) нолучит вид

( ^ S " ) m2idx + t ( ^ ^ L + S - ) mJ . (11.31)

При установлении нижнего предела интегрирования в этом выра­ жении необходимо принимать во внимание только те значения Svi, которые превышают нагрузку В таком случае (см. рис. 11.17) имеем

с горизонтальными или с вертикальными звеньями. Во втором случае зубья имеют двусторонние канавки, соответствующие профилю кон­ тура звеньев. Такая конструкция звездочек принята, например, для японского одноцепного пластинчатого конвейераFPS фирмы «Хитаси».

Однако наибольшее распространение получили звездочки, веду­ щие тяговую цепь за горизонтальные звенья, так как при этом достигается достаточно большая площадь контактирования зубьев со звеньями цепи.

Звездочки конвейеров изготовляют штамповкой или отливают из сталей 35Л, 40Х и 40ХН. Для повышения износостойкости их рекомендуется подвергать закалке токами высокой частоты до твер­ дости HRG 50—54 или цементировать.

регулируемость и стабильность пусковой характеристики дви­ гателя.

Муфты, в той или иной мере соответствующие указанным требо­ ваниям, можно разделить на две основные группы: самоуправляе­ мые; управляемые (рис. 11.18).

К первой группе относятся различного типа центробежные муфты гидродинамические (турбомуфты) и центробежно-фрикционные (по­ рошковые, дисковые, дробовые); ко второй — гидродинамические муфты (с регулируемым наполнением), электромагнитные порошко­ вые, электромагнитные муфты скольжения, дисковые муфты трения

Рис. 11.18. Классификация муфт рудничных конвейеров

с гидравлическим, пневматическим и электромагнитным управле­ нием. Из обоих групп следует особо выделить муфты, которые пере­ дают момент только в том случае, когда скорости вращения ее веду­ щей и ведомой частей неодинаковы. Это гидродинамические муфты и электромагнитные муфты скольжения. Их характерной особен­ ностью является то, что они могут улучшить распределение нагру­ зок между двигателями, а при соответствующих параметрах системы снижать динамические нагрузки в трансмиссии и тяговом органе при установившемся движении. Это, однако, сопровождается сниже­ нием к. п. д. привода на 5—10%.

Дисковые фрикционные муфты с пружинным зажатием и муфты со срезным элементом (штифтом или шпонкой) обеспечивают выпол­ нение только одной из функций — улучшение предохранительных качеств привода. Поэтому классификацией (см. рис. 11.18) они не учтены.

На рис. 11.19 приведены структурные схемы некоторых видов муфт. Гидродинамическая муфта (рис. 11.19, а) состоит из насос­ ного 1 и турбинного 2 колес, связанных соответственно с ведущим и ведомым валами машины и образующих совместно с кожухом 3 общую замкнутую рабочую полость, заполненную жидкостью. На внутренних поверхностях насосного и турбинного колеса имеются

лопатки. Насосное колесо, вращаемое двигателем, передает жид­ кости, заполняющей муфту, кинетическую энергию. Жидкость, поступая на лопатки турбинного колеса, преобразует эту энергию в механическую работу ведомого вала. Выходя из турбинного колеса, жидкость вновь попадает в насосное колесо, т. е. гидродинамическая муфта представляет собой сочетание в одном узле колеса центробеж­ ного насоса и колеса реактивной турбины. Гидродинамические муфты предохранительного типа имеют также дополнительный объем. Пре­ дохранительное срабатывание муфты при перегрузках основано на автоматическом перетекании жидкости из рабочей полости в допол­ нительный объем при относительном скольжении колес, соответству­ ющем предельной допустимой нагрузке.

Рис. 11.19. Схемы муфт конвейерного привода

На рис. 11.19, б показана центробежная муфта, в которой в ка­ честве рабочего тела использована металлическая шарообразная дробь 2. Ведущей частью муфты, связанной с двигателем, является состоящий из двух половин корпус Jf, ведомой —- гофрированный диск 3. При вращении двигателя дробь центробежными силами отбрасывается к периферии корпуса. Благодаря наличию сил трения между шарами дроби, стенками корпуса и диска 3 последний при­ ходит в движение. После окончания периода разгона образуется кольцеобразный уплотненный слой дроби, связывающий ведущую и ведомую части в одно целое, и передача крутящего момента осуще­ ствляется без скольжения. Роль дроби аналогична роли жидкости в гидродинамической муфте, но в данном случае не требуется высо­ кой плотности соединений и могут быть допущены более высокие температуры. На таком же принципе основано действие центробеж­ ной порошковой муфты.

На рис. 11.19, в показана центробежная дисковая муфта. С веду­ щей полумуфтой 1 связаны внешний диск 3 и нажимной диск 5. На последнем укреплена рычажная система с грузами 4. Внутрен­ ние диски 2 связаны с ведомой полумуфтой.

При неподвижном двигателе муфта расцеплена. По мере разгона двигателя груэы расходятся под действием центробежных сил и через

систему рычагов сжимают пакет дисков. Сила прижатия находится в непосредственной зависимости от скорости вращения, массы гру­ зов и радиуса их расположения.

Действие электромагнитной муфты трения (рис. 11.19, г) осно­ вано на сжатии пакета дисков силами электромагнитного прижатия якоря 4 к магнитопроводу 5 при пропускании через катушку воз­ буждения 6 постоянного тока определенной величины. При включен­ ном двигателе вращение через поводок 1 передается внешним дис­ кам 2 , которые свободно проскальзывают относительно внутренних дисков 3. С подачей тока в катушку возбуждения якорь притяги­ вается к магнитопроводу, сжимая пакет дисков и создавая на поверх­ ностях трения необходимый для передачи движения крутящий момент.

Электромагнитная порошковая муфта (рис. 11.19, д) представляет собой разновидность электромагнитных муфт трения, но в отличие от дисковой муфты ее рабочим телом является смесь ферромагнитного порошка со смазывающим веществом. Магнитный поток, создавае­ мый в магнитопроводах 1 и 4, при включении катушки возбуждения 2 обеспечивает намагничивание частиц порошка 3, увеличение сил трения между которыми тем больше, чем больше намагничен порошок.

Электромагнитная муфта скольжения (рис. 11.19, ё) состоит из двух вращающихся частей, расположенных концентрично одна отно­ сительно другой. Якорь 1 муфты, связанный с двигателем, предста­ вляет собой полый цилиндр с массивными стенками из ферромагнит­ ного материала. Магнитная система 2 состоит из ферромагнитных зубчатых дисков, между рядами зубцов которых размещена катушка возбуждения 3. Вращающиеся полюса магнитной системы наводят в якоре токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создают крутящий момент. Его величина тем больше, чем больше ток возбуждения. Регулируя ток возбуждения, можно обеспечить регулирование скорости вращения выходного вала муфты.

Управляемые муфты еще не получили широкого распростране­ ния, хотя известны случаи их применения в конструкциях отече­ ственных и зарубежных конвейеров. Ряд существенных преимуществ, которые они имеют, в особенности возможность автоматического регулирования скорости, позволяют рассчитывать на расширение их применения.

Среди самоуправляемых муфт наиболее соответствуют сформу­ лированным выше требованиям гидродинамические муфты предохра­ нительного типа, получившие в последнее время преимущественное распространение. Достоинствами их являются относительная про­ стота конструкции; отсутствие трущихся пар и, вследствие этого, минимальный износ основных деталей; обеспечение плавного пуска машин, обладающих большими моментами инерции. Однако эти муфты обладают повышенной пожароопасностью (в связи с примене­ нием минеральных масел, воспламеняющихся при температуре 165—170° С), большим расходом масла из-за необходимости перио­ дического пополнения рабочего объема, нестабильностью характе­ ристик в связи с нагревом и протеканием масла через уплотнения.

ная эксплуатация этой муфты в приводе конвейеров, хорошие пуско­ вые и предохранительные качества позволили принять ее за базовую модель при разработке параметрического ряда и типажа гидроди­ намических муфт.

Насосное 1 и турбинное 2 колеса, выполненные несимметрич­ ными, имеют радиальные рабочие лопатки. Рабочая полость муфты в местах неподвижных соединений уплотнена маслостойкими рези­ новыми кольцами, а в местах скользящего контакта — резиновыми манжетными уплотнениями. Дополнительный объем, образованный полостью корпуса насоса 7, расположен на стороне насосного колеса. Насосное и турбинное колеса, корпус турбины 3 и корпус насоса изготовлены из алюминиевого сплава Ал.9 литьем под давлением или в кокиль. Муфта монтируется на валу редуктора 9, осевое смещение ее предотвращает специальный центральный болт 10, доступ к которому возможен при снятии крышки 11. Монтаж и де­ монтаж муфты не требуют полной разборки и осуществляются с по­ мощью специального съемника. Передача вращения от электродви­ гателя происходит через зубчатую муфту 12—13, позволяющую ком­ пенсировать несоосность и перекос соединяемых валов. Ступица 13

мощью болтовых соединений 14 и 6.

Взаимное центрирование двигателя и редуктора и их крепление — фланцевое, посредством проставки 16. В качестве рабочей жидкости применяется масло индустриальное «12». Объем заливаемого масла 8,5—9,0 л. Для тепловой защиты применена пробка 4 с укрепленной в ней легкоплавкой предохранительной шайбой 5. При нагреве масла до температуры 130° С шайба плавится и масло через отверстие в пробке выливается наружу. Для последующего пуска конвейера требуется через сливную пробку 8 с маслоуказателем залить в рабо­ чую полость новую порцию масла и установить новую плавкую шайбу. Условия охлаждения муфты улучшают радиальные ребра на ее наружной поверхности, усиливающие циркуляцию воздуха вокруг муфты.

В последнее время для шахтных конвейеров Институтом горного дела им. А. А. Скочинского разработаны новые конструкции гидро­ динамических муфт, обладающие улучшенными характеристиками. Для забойных скребковых конвейеров разработана муфта ТП-400, которая отличается от известных отечественных и зарубежных муфт большим быстродействием при резких перегрузках, меньшими габа­ ритами, массой и расходом рабочей жидкости. Муфта ТП-400 имеет симметричные рабочие колеса с уменьшенным радиусом рабочих лопаток.

При монтаже муфту устанавливают на валу редуктора с помощью ступицы. С электродвигателем насосное колесо соединяется упру­ гой муфтой, причем роль ведомой полумуфты в последней выполняет корпус насосного колеса. Ведущая полумуфта с помощью шпоноч­ ного соединения устанавливается на валу электродвигателя. На

торцевых поверхностях полумуфт имеются специальные пазы, в кото­ рых размещается резиновая диафрагма. Отличительной особен­ ностью муфты ТП-400 является новый принцип предохранения от перегрузок, который обеспечивается не за счет дополнительного объема, а за счет специальной конфигурации рабочей полости. Дру­ гой отличительной особенностью является возможность регулиро­ вания муфты для работы с двигателями мощностью 32 и 45 кВт, что достигается изменением объема заполняющего ее масла (соответ­ ственно 6,5 и 7,5 л).

Для ленточных конвейеров разработана новая конструкция пусковой гидродинамической муфты ТПП-400, которая предназна­ чена для обеспечения пуска конвейера с уменьшенным ускорением. Муфта ТПП-400 основана на принципе «отнесенной» рабочей полости. Для уменьшения пускового момента и смягчения пусковых характе­ ристик в центральной части рабочей полости муфты на насосном колесе расположена пусковая аккумулирующая камера с дроссели­ рующими отверстиями. При пуске конвейера после включения элек­ тродвигателя жидкость принимает форму кольца и постепенно вы­ текает в рабочую полость через дросселирующие отверстия, благо­ даря чему обеспечивается постепенное изменение заполнения рабо­ чей полости. Сечение отверстий и объем пусковой камеры опреде­ ляют время пуска, величину и характер изменения пускового мо­ мента муфты. В муфте ТПП-400 пусковой момент находится в пре­ делах 1,2—1,3 от номинального момента, что обеспечивает плавный пуск ленточного конвейера, обладающего значительными разгоня­ емыми массами, за 15—20 с.

Помимо муфты ТП.П-400, предназначенной для работы с двига­ телем мощностью 40 кВт, в настоящее время изготовлена и испытана аналогичная муфта ТПП-500, рассчитанная на мощность 110 кВт.

Для гидродинамических муфт каждого типа все размеры выра­ жаются относительно одной характеристики, за которую принимают активный диаметр Da [26], под которым понимают диаметр насос­ ного колеса по выходным кромкам его лопаток (см. рис. 11.20).

Для муфт предохранительного типа Da определяют из выраже­

В последнее время в марках муфт (в частности, муфт ТП-400, ТПП-400 п ТПП-500) принято указывать величину активного диа­ метра.

ИГД им. А. А. Скочинского был предложен параметрический ряд гидродинамических муфт, обеспечивающий перекрытие одним типо­ размером некоторого диапазона мощности. За главный параметр ряда принята не мощность, а активный диаметр муфты. Перекрытие