В механизмах кранов на валах вращаются шестерни редукторов, барабаны лебедок, приводные ходовые колеса и другие детали. Трансмиссионные валы передают крутящие моменты от приводов к рабочим органам. Поскольку передача крутящего момента связа­на с возникновением сил, например, в зубчатом зацеплении, то, кроме крутящих моментов/на валы действуют поперечные силы и изгибающие моменты.

Оси — детали, предназначенные для поддержания вращаю­щихся деталей и не передающие крутящего момента. Обычно они подвергаются воздействию изгибающих моментов и не учитываемых при расчетах крутящих моментов от сил трения. Оси разделяют на вращающиеся и неподвижные. На осях устанавливают блоки полиспастов, неприводные ходовые колеса механизмов передвиже­ния, барабаны механизмов подъема груза, если крутящий момент к ним передают через зубчатый венец, закрепленный на бара­бане.

Опорные части валов и осей называют цапфами. Промежу­точные цапфы называют шейками, а концевые —шипами. Длинные, например, трансмиссионные валы механизмов передви­жения делают составными, что необходимо также по условиям мон­тажа и транспортировки. Валы соединяют с помощью муфт или фланцев. Опорами для валов и вращающихся осей служат под­шипники.

Подшипники. По принципу работы различают подшипники скольжения и подшипники качения. В подшипниках скольжения вал вращается в специальном вкладыше (рис. 34), состоящем из двух половинок, изготовленном из более мягкого металла, чем вал. В процессе работы вкладыш подшипника изнашивается. По мере износа вкладышей из плоскости разъема соединения извлекают тонкие прокладки, что позволяет регулировать зазор между вкла­дышем и валом и поддерживать его в пределах установленной нормы. Разъем вкладышей выполняют по оси, перпендикулярной направлению действия нагрузки.

Вкладыши подшипников скольжения изготовляют из антифрик­ционных материалов. К ним относятся сплавы на оловянной и свинцовой основах, носящие общее название баббитов. В ка­честве антифрикционных сплавов на медной основе для изготовления вклады­шей подшипников колес моста и тележки крана чаще всего применяют различные марки бронзы. В современных кранах подшипники скольжения не применяются.

Подшипники качения обладают значительными преимущества­ми по сравнению с подшипниками скольжения: меньше расход цветных металлов, трение в опорах, расход энергии и смазки, более высокий срок службы-подшипников. Подшипники качения по кон­струкции разделяют на шариковые (рис. 35, а) и роликовые (рис. 35, б), а в зависимости от вида нагрузок, на восприятие которых рассчитаны подшипники, их разделяют на три типа: упорные под­шипники предназначены для восприятия осевых усилий; радиаль­ные подшипники предназначены для восприятия радиальных усилий; радиально-упорные подшипники предназначены для восп­риятия нагрузок, одновременно действующих перпендикулярно к оси и вдоль нее.

Подшипники качения состоят из наружного кольца, внутреннего кольца, сепаратора и тел качения (шариков или роликов). На на­ружной поверхности внутреннего кольца и на внутренней поверх­ности наружного кольца выполнены точно обработанные дорожки качения, по которым катятся тела качения. Для удержания послед­них на равном расстоянии друг от друга служит сепаратор. Внут­реннее кольцо подшипника надевают на вал, а наружное устанавли­вают в корпусе.

Рис. 35. Подшипники качения:
а — шариковый однорядный, б — роликовый; внутреннее кольцо, 2 — наружное кольцо, 3 — шари­ки, 4 — ролики, 5 — сепаратор, 6 — вал

На кранах подшипники качения применяют в узлах трения ходовых колес моста или тележки, канатных барабанов, валов редукторов, блоков полиспастов, грузовых крюков и других дета­лей.

Муфты. При сборке механизма, т. е. при соединении редуктора с валами электродвигателя и исполнительного органа, а также сек­ций трансмиссионного вала между собой и с ходовыми колесами, неизбежны перекосы между соединяемыми деталями. Поэтому для обеспечения правильной работы валов вместо жесткого соединения применяют компенсирующие муфты. В кранах применяют в ос­новном два типа муфт — втулочно-пальцевые и зубчатые. Муфта упругая втулочно-пальцевая (рис. 36, а) состоит из двух полумуфт, одна из которых одновременно служит тормозным шкивом. Как правило, тормоз устанавливают на быстроходном валу редуктора и тормозным шкивом служит полумуфта, насаженная на этот вал.

Рис. 36. Муфты:
а—втулочно-пальцевая, б, в —зубчатые; 1 — ведущая полумуфта, 2 — палец, 3 — втулка (на­бор резиновых шайб), 4 — ведомая полумуфта — тормозной шкив, 5, 7, 9 — зубчатые полу­муфты, 6, 8— зубчатые обоймы

Полумуфты соединены между собой четырьмя или шестью паль­цами. Один конец пальца закреплен в коническом отверстии первой полумуфты с помощью гаек, другой конец с надетыми на него упру­гими втулками из резины вставлен в цилиндрическое гнездо вто­рой полумуфты. Упругость втулок 3 и возможность их осевого перемещения относительно ведомой полумуфты компенсируют не­точности в соединении двух валов. Предельное радиальное смеще­ние валов при отсутствии перекоса, допускаемое этими муфтами* равно 0,2—0,6 мм при диаметре вала 38—120 мм, а угол перекоса без смещения валов не более 0,0174 рад. Установка тормозного шкива на вал ротора электродвигателя запрещена, так как в слу­чае разрушения пальцев тормоз не сможет воздействовать на ме­ханизм.

Муфта зубчатая (рис. 36, б, в) более надежна в работе, чем втулочно-пальцевая. Крутящий момент передают зубья полумуфт 5, 7, 9, входящие в зацепление с внутренними зубьями обойм 6, 8. Наличие зазоров в зубчатых соединениях и бочкообразная наруж­ная поверхность зубьев полумуфт компенсируют неточности соеди­нения валов. Допустимое радиальное смещение валов без перекоса 1,1—3,1 мм для валов диаметром 38—120 мм, а перекосы без сме­щения валов до 0,0262 рад.

Шпоночные и шлицевые соединения. Для фиксации деталей, на­саженных на вал, и передачи крутящего момента применяют раз­личные шпонки. Основные типы шпонок стандартизованы. Раз­личают ненапряженные и напряженные шпоночные соединения. Ненапряженные шпоночные соединения осуществляют с помошыо- призматических и сегментных шпонок, а напряженные — посредст­вом клиновых шпонок. В свою очередь, призматические шпонки подразделяют на обыкновенные, высокие, направляющие и сколь­зящие. Примерно половина высоты шпонки размещена в пазу вала,, а другая половина — в пазу ступицы сопрягаемой детали. Рабочи­ми гранями шпонок являются их боковые (более узкие) грани.

Для соединения ступицы с валом вместо шпонок часто приме­няют зубчатые или шлицев ые соединения, представляющие со­бой выступы на валу, называемые зубьями (шлицами), входящие в соответствующие пазы ступицы. В зависимости от формы зубьев- различают соединения с прямобочными, эвольвентными и треу­гольными зубьями.

По сравнению со шпоночными соединениями шлицевые обла­дают следующими преимуществами: способностью передавать боль­шие крутящие моменты благодаря значительной поверхности соп­рягаемых деталей и более равномерному распределению контакт­ных давлений по этой поверхности, более точным центрированием ступицы на валу, возможностью перемещения детали по валу без нарушения соосности и большой прочностью самого вала.

Валы и оси. Вращающиеся детали машин устанавливают на валах и осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей. Валы — это детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин. Валы вращаются в подшипниках. В механизмах кранов на валах вращаются шестерни редукторов, барабаны лебедок, приводные ходовые колеса и другие детали. Трансмиссионные валы передают крутящие моменты от приводов к передачам механизма.

Поскольку передача крутящего момента связана с возникновением сил, например, в зубчатом зацеплении, то, кроме крутящих моментов, на валы действуют поперечные силы и изгибающие моменты.

Оси — детали, предназначенные для поддержания вращающихся деталей и не передающие крутящего момента. Обычно они подвергаются воздействию изгибающих моментов и не учитываемых при расчетах крутящих моментов от сил трения. Оси разделяют на вращающиеся и неподвижные. На осях устанавливают блоки полиспастов, неприводные ходовые колеса механизмов передвижения, барабаны механизмов подъема груза, если крутящий момент к ним передают через зубчатую муфту или венец, закрепленный на барабане.
Опорные части валов и осей называют цапфами. Промежуточные цапфы называют шейками, а концевые — шипами. Длинные, например, трансмиссионные валы механизмов передвижения делают составными, что необходимо также по условиям монтажа и транспортировки. Валы соединяют с помощью муфт. Опорами для валов и вращающихся осей служат подшипники.

Подшипники. По принципу работы различают подшипники скольжения и качения. Подшипники скольжения в ряде случаев имеют преимущества. В крановых механизмах их применяют при больших диаметрах цапф, при вибрационных или ударных нагрузках. Подшипники скольжения бывают неразъемные и разъемные.

Рис. 45. Подшипники скольжения (а) и качения (б)

Разъемные подшипники облегчают монтаж и позволяют регулировать радиальный зазор в подшипнике, поэтому они распространены более широко.

Разъемный подшипник (рис. 45, а) состоит из корпуса, крышки, вкладыша верхнего, вкладыша нижнего. Крышка крепится шпильками или болтами. В зависимости от длины шипа подшипник может быть шире, при этом крышка крепится не двумя, а четырьмя болтами. Для удержания крышки от бокового смещения разъем делают ступенчатым.

Вкладыши подшипников скольжения изготовляют из антифрикционных материалов — сплавов на оловянной и свинцовой основах (баббиты). Сплавы на медной основе применяют для изготовления вкладышей подшипников колес моста и тележки крана.

Подшипники качения имеют следующие преимущества: малый коэффициент трения, большая грузоподъемность при меньшей ширине подшипника, меньший расход смазочных материалов, простота монтажа, ухода и обслуживания, взаимозаменяемость и возможность массового изготовления стандартных типов подшипников, что значительно снижает их стоимость.

Недостатками подшипников качения являются: чувствительность к ударным нагрузкам, различный срок службы при одинаковых скоростях и нагрузках, большие наружные диаметры подшипника по сравнению с подшипниками скольжения.

Подшипники качения (рис. 45, б) обычно состоят из тел качения (шариков или роликов), наружного, внутреннего колец и сепаратора, который служит для разделения и направления тел качения. Внутреннее кольцо подшипника надевают на вал, а наружное устанавливают в корпусе.

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники бывают: радиальные — воспринимают радиальную нагрузку; упорные — воспринимают осевую нагрузку; радиально-упорные—воспринимают радиальную и осевую нагрузку одновременно.

По способу компенсации перекосов вала: самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся.

По габаритным размерам при одинаковом внутреннем диаметре подшипники делят на пять серий: сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине различают: узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

По точности изготовления подшипники делятся на пять основных классов: 0, 6, 5, 4, 2. Перечень классов дан в порядке повышения точности.

Муфты. При сборке механизма, т. е. при соединении редуктора с валами электродвигателя и рабочего органа, а также секций трансмиссионного вала между собой и с ходовыми колесами неизбежны перекосы между соединяемыми деталями.

Поэтому для обеспечения правильной работы валов вместо жесткого их соединения применяют компенсирующие муфты, уменьшающие влияние несоосности валов за счет подвижности деталей муфты. В кранах применяют в основном два типа муфт: втулочно-пальцевые и зубчатые. Муфта упругая втулоч- но-пальцевая МУВП по ГОСТ 21424—75 получила широкое распространение в приводах крановых механизмов с малыми и средними крутящими моментами на валах. Муфта состоит из двух полумуфт, насаживаемых на цилиндрические или конические концы соединяемых валов. В конических отверстиях одной из полумуфт с помощью гаек закреплены стальные пальцы, изготовленные из стали, с надетыми на них резиновыми втулками или кольцами трапецеидального сечения. Противоположные концы пальцев с втулками входят в цилиндрические отверстия другой полумуфты.

Рис. 47. Соединение шпоночное (а) и шлицевое (б)

Упругость резиновых втулок и возможность их осевого перемещения относительно ведомой полумуфты компенсирует неточности в соединении двух валов. Предельное радиальное смещение валов при отсутствии перекоса, допускаемое этими муфтами, равно 0,2…0,6 мм при диаметре вала 38… 120 мм, а угол перекоса без смещения валов не более 0,0174 рад. Одна из полумуфт одновременно служит тормозным шкивом, как правило, ее устанавливают на быстроходном валу редуктора.

Муфта зубчатая МЗ по ГОСТ 5006—83Е более надежна в работе, чем втулочно-пальцевая. Она состоит из двух зубчатых втулок и двух обойм с внутренними зубьями.

Втулки насажены на концы соединяемых валов. Обоймы соединены между собой болтами. Наличие зазоров в зубчатых соединениях и бочкообразная наружная поверхность зубьев полумуфт компенсируют неточность соединения валов. Допустимое радиальное смещение валов без перекоса 1,1…3,1 мм для валов диаметром 40… 120 мм, а перекосы без смещения валов — до 0,0262 рад.

Шпоночные и шлицевые соединения. Для фиксации деталей, насаженных на вал, и передачи крутящего момента применяют различные шпонки (рис. 47, а). Шпонку устанавливают в пазу вала 2, такой же паз делают в отверстии насаживаемой детали. Шпонка одновременно входит в оба паза и соединяет вал с деталью, обеспечивая передачу крутящего момента. Рабочими поверхностями шпонок являются их боковые грани.

Применяют следующие типы шпонок: призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные.