Рис. 1. Падающие механическйе характеристики

С точки зрения снижения динамических нагрузок предпочтительно размещение предохранительной муфты в последних звеньях трансмиссии, передающей движение от вала двигателя, в непосредственной близости от исполнительного механизма. Так, у цепных траншеекопателей предохранительная муфта устанавливается на приводном валу ковшовой цепи. В этом случае инерционная составляющая динамического усилия в переходном процессе будет минимальной.

Еще большего эффекта в снижении инерционных нагрузок можно добиться введением предохранительного элемента непосредственно в конструкцию рабочих органов или смежных с ними узлов. Так, у щековых камнедробилок подобным предохранительным устройством является обычно распорная плита.

Что касается защиты, включаемой в цепь электродвигателей в виде различных реле предельного тока и быстродействующих выключателей, то время срабатывания подобных автоматов, как правило, слишком велико (порядка 0,1 с), чтобы предохранить конструкцию от пика напряжения, и они обеспечивают обычно только защиту самих двигателей.

Величина возникающей при внезапном стопорении рабочего органа машины динамической нагрузки определяется моментом, развиваемым на валу двигателя привода, и инерционной составляющей от вращающихся масс трансмиссии и движущихся частей рабочего оборудования машины или всей машины. В большинстве случаев инерционная составляющая — основная.

Снижение динамических усилий может быть достигнуто и за счет факторов, способствующих снижению инерционных нагрузок. Это возможно посредством уменьшения движущихся масс или скоростей их движения, а также путем снижения жесткости конструкции. Так как массы движущихся элементов определяются необходимым запасом прочности, то уменьшение их возможно только за счет применения более качественных и более легких материалов. Эффективно применение сдвоенных, строенных и т. д. приводов механизмов мощных машин, а также использование тихоходных двигателей с безредукторным приводом. Однако последнее увеличивает общую массу машины. Снижение рабочих скоростей движения требует снижения производительности машин и поэтому, как правило, неприемлемо.

Снижение жесткости конструкции машин или их привода, в результате чего переходный процесс растягивается во времени, в ряде случаев оказывается эффективным. Этого можно добиться путем придания конструкции специфической формы, а также включением в систему специальных амортизаторов. Примером снижения жесткости за счет конструктивных изменений могут служить балансирные и подпружиненные натяжные устройства гусениц, мачтово-вантовые конструкции стрел драглайнов. На кафедре «Строительно-дорожные машины» Грузинского политехнического института разработана гидравлическая система управления для землеройно-транспортных машин с повышенным амортизирующим эффектом, который достигается благодаря наличию между распределительным устройством и гидроцилиндрами емкостей.

Рис. 2. Подпружиненное натяжное устройство гусениц

Жесткость амортизирующего элемента должна быть такой, чтобы ощутимые деформации его развивались при достижении нагрузкой значений, близких к предельным, номинальные же нагрузки не должны по возможности вызывать деформации. Для этого жесткость амортизатора должна быть соизмерима с жесткостью наиболее податливого элемента системы.

Системы с неравномерным установившимся движением даже при отсутствии внешних нагрузок могут испытывать ощутимые динамические воздействия. Примером таких систем являются кривошипно-шатунный механизм, цепная передача, многочисленные вращающиеся или движущиеся по криволинейной траектории элементы, на которые действует центробежная нагрузка, и т. д.

В тех случаях, когда возникновение динамических усилий обусловлено самим характером движения механизма (как, например, в цепных рабочих органах), где возникают колебания линейной скорости, устранение их может быть достигнуто введением в привод специальных устройств для выравнивания скорости. В качестве таких устройств могут быть использованы некруглые передачи. В этом случае динамические явления переносятся с рабочего органа на привод, где они менее опасны, а вызываемые ими отказы легче устранимы.

Рис. 3. Гидросистема управления бульдозером с повышенным амортизирующим эффектом

Для тех же целей — устранения неравномерности движения цепного рабочего органа могут быть использованы устройства, подобные изображенному на рис. 5. На приводном шкиве установлен на болте коленчатый рычаг, ролик которого обегает копир в виде многогранника с числом граней, соответствующим числу граней ведущего барабана. Копир неподвижно закреплен на ковшовой раме. К рычагу посредством тяги шарнирно крепится коромысло, связанное с ведущим барабаном. Плечи рычагов и размеры копира подобраны так, что колебания скорости, возникающие в результате работы механизма, компенсируют неравномерность линейной скорости цепи.

Рис. 4. Привод с некруглой звездочкой для цепных передач с равномерной скоростью цепи

Рис. 5. Устройство для выравнивания скорости цепного рабочего органа

Таким образом, путем конструктивных изменений, автоматического регулирования характеристик привода, включения в кинематическую схему машин специальных устройств, амортизаторов 1 и т. д. можно в значительной мере влиять при заданной среде на величину динамических нагрузок. Однако, как свидетельствуют проведенные кафедрой «Строительные машины» МИСИ исследования, не меньшее, а иногда и большее влияние на величину динамических нагрузок оказывают качества оператора, управляющего машиной. Только комплексное рассмотрение всех факторов системы рабочая среда — машина — человек во всем ее многообразии в конечном счете определяет величину возникающих динамических нагрузок.