Таким образом, сила трения между двумя дисками будет тем больше, чем с большей силой они прижимаются и чем выше коэффициент трения.

Так как трение всегда сопровождается износом, а фрикционные механизмы работают почти все время с трением, то обычно для них выбирают материалы, хорошо сопротивляющиеся истиранию.

Все фрикционные механизмы делятся по своему назначению на фрикционные муфты (или фрикционы) и тормоза: первые передают движение, а вторые останавливают движущийся механизм.

Конструктивное исполнение фрикциона или тормоза может быть различным.

На современных отечественных экскаваторах применяют следующие типы фрикционных механизмов:
1) дисковые (одно-, двух- и многодисковые);
2) ленточные (внутреннего и наружного типа);
3) цилиндрические колодочные (внутреннего и наружного типа);
4) конусные колодочные (одно- и двухконусные).

Фрикционные механизмы любого из перечисленных типов в зависимости от назначения можно использовать либо как фрикцион, либо как тормоз.

У Декового фрикционного механизма рабочие поверхности трения расположены на торцах ведущих и ведомых дисков. При этом, если имеется только один ведомый диск, фрикцион или тормоз называется однодисковым; если два ведомых диска — двухдисковым и если число ведомых дисков §олее двух — многодисковым.

На рис. 36 показано устройство одно-дискового фрикциона. Ведущий диск перемещается на шпонке по валу приводимому во вращение двигателем, и все время вращается вместе с этим валом. Если не прилагать усилия к рычагу, то под действием возвратной пружины 6 ведущий диск отодвинется от ведомого диска, свободно сидящего на втулке. При этом диск и цепная звездочка неподвижны, то есть рабочий механизм отключен от вращающегося вала.

При нажатии на рычаг (как указано стрелкой) преодолевается сопротивление возвратной пружины и ведущий диск перемещается по валу к ведомому диску. При этом фрикционные накладки прижимаются к торцовой поверхности ведомого диска и трением увлекают его и звездочку рабочего механизма за собой. Прижимая ведущий диск к ведомому с различной силой, можно при включении регулировать усилие, передаваемое, на рабочий механизм. Если отпустить рычаг, возвратная пружина снова отключит механизм.

Фрикционные накладки изготовляют из фрикционных материалов (асбестокартона, специальных сортов пластмасс и др.) и крепят к диску заклепками. Головка заклепки должна быть утоплена ниже поверхности трения не менее чем на половину толщины новой накладки. Накладку необходимо заменять при износе ее до головок заклепок, так как при трении заклепок о рабочую поверхность диска не только уменьшается передаваемое фрикционом усилие (коэффициент трения заклепок о сталь или чугун значительно меньше, чем у накладок), но и портится рабочая поверхность диска.

Случается, что накладки изнашиваются до заклепок, а машинист не обнаруживает этого своевременно. Поэтому для предохранения рабочей поверхности диска рекомендуется изготовлять заклепки из мягкого металла (красной меди, алюминия).

Описанный фрикцион можно превратить в тормоз, останавливающий вращение звездочки рабочего механизма, для чего достаточно неподвижно закрепить вал.

В этом случае звездочка будет заторможена при включении фрикционного механизма.

Передаваемое дисковым фрикционным механизмом усилие увеличивается пропорционально числу рабочих плоскостей трения. Поэтому, когда нужно передавать большое окружное усилие при сравнительно небольшом диаметре дисков, применяют многодисковые фрикционы.

Рис. 36. Однодисковой фрикцион:
1 — вал, 2 — шпонки, 3 — ведущий диск, 4 — фрикционная накладка, 5 — рычаг управления, 6 — возвратная пружина, 7 — ведомый диск, 8 _ втулка, 9 — звездочка рабочего механизма

На рис. 37 показана схема многодискового фрикциона. Постоянно вращающийся ведущий вал соединяется со звездочкой при сжатии ведущих и ведомых дисков рычагом.

Особенностью ленточных фрикционных механизмов является использование стальной ленты с наклепанной на ней фрикционной накладкой, выполненной в виде сплошной ленты или отдельных секций. Фрикционную накладку крепят также, как и на дисковых фрикционных механизмах, причем заклепки располагают в шахматном порядке.

В зависимости от того, где расположена лента, — снаружи или внутри фрикционного (тормозного) шкива, ленточные фрикционы (тормоза) бывают двух типов: наружного и внутреннего. Рабочей поверхностью трения является соответственно наружная или внутренняя цилиндрическая поверхность шкива.

На рис. 38 показан ленточный фрикционный механизм наружного типа. Тормозной шкив жестко соединен с рабочим механизмом и вращается вместе с ним против часовой стрелки. Шкив охватывается снаружи фрикционной (тормозной) лентой, состоящей из двух частей, соединенных болтом 4. Неподвижный (набегающий) конец ленты приваренными к ленте проушиной и пальцем шарнирно закреплен на станине или другой неподвижной части машины. Проушина подвижного (сбегающего) конца ленты соединена шарнирно с регулировочной тягой, наконечник которой соединен пальцем с концом рычага, качающегося на неподвижной оси. Возвратная пружина, поворачивая рычаг вокруг оси против часовой стрелки, отжимает влево сбегающий конец ленты, вследствие чего она ослабляется и отходит от поверхности шкива. Равномерный зазор между лентой и шкивом создается упорным роликом и оттяжными пружинами, регулируемыми с помощью гаек.

Для включения тормоза нужно нажать на рычаг в направлении, указанном стрелкой. Рычаг повернется по часовой стрелке и через тягу переместит вправо сбегающий конец ленты, причем лента прижмется к поверхности шкива, затормозит его. Эффективность торможения зависит от величины усилия, действующего на рычаг. Если перестать нажимать на рычаг, то возвратная пружина освободит ленту.

При крайнем положении рычага, в которое его поворачивает пружина, радиальный зазор между рабочими поверхностями фрикционной ленты и шкива должен быть минимальным. Зазор устанавливают, навинчивая наконечник на тягу. Следует обращать внимание на то, чтобы при выключенном тормозе лента не касалась шкива, так как в противном случае тормоз будет перегреваться от постоянного трения фрикционных обкладок о шкив.

Рис. 37. Схема многодискового фрикциона:
1 — ведущий вал, 2 — ведущие диски, 3 — ведомые диски, 4 — рычаг управления, 5 — звездочка рабочего механизма

Фрикционная (тормозная) лента состоит из двух половин, соединенных болтом. Это облегчает ее монтаж и демонтаж. На болт надета пружина, которая разжимает концы половинок ленты при ее ослаблении.

Такой’ ленточный тормоз может быть превращен во фрикцион. Для этого нужно, чтобы неподвижный палец и ось, а также упорный ролик были закреплены не на станине, а на постоянно вращающемся (в направлении пунктирной стрелки) зубчатом колесе (диске, крестовине и т. п.), приводимом в движение от двигателя. При этом оттяжные пружины заменяют упорными роликами или болтами, закрепленными на той же вращающейся детали.

При включении ленточного фрикционного механизма наружного типа усилие, действующее на сбегающем конце фрикционной ленты, в 4—7 раз (в зависимости от коэффициента трения и угла охвата шкива) меньше, чем на набегающем конце ее. Разница в усилиях на сбегающем и набегающем концах ленты возникает под влиянием силы трения, действующей со стороны шкива на ленту и стремящейся сдвинуть ее в направлении вращения шкива. Поэтому для облегчения управления фрикционом усилие включения механизма всегда передают на сбегающий конец ленты, а набегающий конец крепят неподвижно.

На рис. 39 показан ленточный фрикционный механизм внутреннего типа. Шкив, жестко соединенный с рабочим механизмом, свободно посажен на валу. На этом же валу на шпонке или шлицах установлена крестовина, вращающаяся против часовой стрелки вместе с валом, приводимым в движение от двигателя. С крестовиной вращается фрикционная лента, связанная с крестовиной сбегающим концом при помощи серьги. Набегающий конец ленты соединен через серьгу, двуплечий рычаг и регулировочный болт с рычагом, который вращается относительно той же оси, что и рычаг.

Рис. 38. Ленточный фрикционный механизм наружного типа:
1 — тормозной шкив, 2 — фрикционная лента, 3 — оттяжные пружины, 4 — соединительный болт, 5 —пружина, 6 — упорный ролик, 7, 9 — проушины, 8 — палец, 10 — регулировочная тяга, 11 — наконечник, 12 —ось, 13 — рычаг управления, 14 — возвратная пружина

Фрикцион выключается возвратной пружиной, поворачивающей рычаг против часовой,, стрелки. Это движение через регулировочный болт передается рычагу и серьге, которая перемещает вправо набегающий конец ленты. Расстояние между сбегающим ^набегающим концами ленты уменьшается, вследствие чего образуемое лентой незамкнутое кольцо уменьшается в диаметре и между рабочими поверхностями шкива и ленты создается радиальный зазор. Постоянную величину зазора между рабочей поверхностью шкива и концами ленты по всей ее длине устанавливают болтами, ограничивающими радиальное перемещение сбегающего и набегающего концов ленты, и упорными роликами. Ролики укреплены на эксцентриковых осях. Поворачивая оси, можно ограничивать отход ленты от шкива, фиксируя эти оси в нужном положении. Одновременно ролики используют для фиксации ленты от бокового перемещения. Для этого к ленте приварены направляющие скобы, охватывающие ролики по торцам. Иногда для регулирования зазора между лентой и шкивом используют болты с контргайками.

Для включения фрикциона необходимо нажать на рычаг против часовой стрелки. Преодолевая сопротивление возвратной пружины, рычаг поворачивается на оси вместе с двуплечим рычагом, набегающий конец ленты перемещается влево и образуемое лентой кольцо увеличивается в диаметре. Вследствие этого фрикционная накладка прижимается к внутренней цилиндрической поверхности шкива и увлекает его за собой.

В отличие от ленточных фрикционных механизмов наружного типа у фрикционов и тормозов внутреннего типа усилие на сбегающем конце фрикционной ленты больше в 4—7 раз, чем на

Рис. 39. Ленточный фрикцион внутреннего типа:
1 — возвратная пружина, 2 — фрикционная лента, 3 — упорный ролик, 4 и 16 — оттяжные пружины, 5 — рычаг, 6 — вал, 7 — установочный болт, 8 и 11 — серьги, 9 — крестовина, 10 — двухплечий рычаг, 12 — регулировочный болт, 13 и 15 — регулировочные гайки, 14 — фрикционный шкив, 17 — направляющая скоба

набегающем. Причина заключается в действующей на ленту силе трения, направленной к сбегающему концу ленты. Поэтому усилие, включающее ленточный фрикционный механизм внутреннего типа, всегда передают на набегающий конец фрикционной ленты.

Для увеличения срока службы фрикционных накладок применяют так называемые реверсивные фрикционные ленты. Крепление сбегающего и набегающего концов этих лент одинаковой конструкции. Поэтому после износа одного из концов фрикционной накладки примерно на половину допустимой величины ленту можно перевернуть. Таким образом, при своевременной перестановке (реверсировании) ленты можно достичь равномерного износа фрикционной накладки по всей длине, что почти вдвое увеличивает срок службы накладки.

Недостатком ленточных фрикционных механизмов является значительное изменение величины передаваемого окружного усилия при сравнительно небольшом изменении коэффициента трения фрикционной накладки о шкив. Так, например, для большинства применяемых ленточных фрикционных механизмов снижение коэффициента трения в 2 раза вызывает (при неизменном включающем усилии) более чем трехкратное уменьшение передаваемого окружного усилия. Если коэффициент трения увеличивается в 2 раза, то окружное усилие повышается почти в 6 раз.

Уменьшение окружного усилия та фрикционе резко снижает работоспособность механизма экскаватора, на который не будет передаваться необходимая мощность. Чрезмерное увеличение передаваемого фрикционом усилия может вызвать обрыв канатов, цепей, а иногда поломку механизмов.

Ленточные фрикционные механизмы требуют особенно тщательного ухода, чтобы предупредить изменение величины коэффициента трения, которое может произойти при попадании между трущимися поверхностями постороннего вещества (масла, воды, абразивной пыли и пр.).

У цилиндрического колодочного фрикционного механизма рабочей поверхностью трения является, так же как и у ленточного, цилиндрическая поверхность фрикционного шкива, а фрикционные накладки крепят к колодкам. Рабочая поверхность колодок представляет собой часть цилиндра.

Фрикционные накладки чаще всего крепят к колодкам таким же способом, как и у ленточных фрикционов и тормозов.

Колодочный цилиндрический фрикцион (тормоз) также может быть наружного или внутреннего типа в зависимости от того, где расположены колодки: снаружи или внутри фрикционного шкива.

На рис. 40 показан двухколодочный цилиндрический тормоз внутреннего типа, применяемый для торможения ходовых колес экскаваторов. Конструкция тормоза заимствована из автомобиля. Крестовина жестко закреплена на неподвижной оси. Фрикционные колодки осями шарнирно соединены с крестовиной. Одна колодка закреплена набегающим концом, другая — сбегающим. Тормозной шкив, который иногда называют тормозным барабаном, свободно вращается на оси.

Тормоз выключается возвратной пружиной, стягивающей колодки, причем величина зазора между рабочими поверхностями колодок и шкива ограничена профилированным нажимным кулачком. Пружина при этом поворачивает по часовой стрелке рычаг с кулачком в крайнее положение.

При нажиме на рычаг кулачок поворачивается против часовой стрелки и разжимает верхние концы колодок, прижимая их к внутренней цилиндрической поверхности шкива, который затормаживается. Если отпустить рычаг, то пружины приведут всю систему в первоначальное положение.

Так же, как и у ленточных фрикционных механизмов внутреннего типа, в колодочных фрикционных механизмах всегда стремятся шарнирно соединять с крестовиной сбегающий конец колодки, чтобы уменьшить усилие, необходимое для включения. Но, так как разница в усилиях, необходимых для включения колодок (при креплении их на оси сбегающим или набегающим концом) невелика по сравнению с лентами, в ряде случаев из конструктивных соображений от этого отказываются.

Общим недостатком цилиндрических фрикционных механизмов (ленточных и колодочных) является неравномерный износ фрикционных накладок по их длине. Так, у ленточных фрикционов и тормозов быстрее изнашивается часть накладки, расположенная у того кфща ленты, который больше нагружен, а именно: со стороны сбегающего конца в механизмах внутреннего типа и со стороны набегающего конца в механизмах наружного типа. У колодок фрикционные накладки больше изнашиваются со стороны подвижного конца, на который действует включающее усилие. При износе до заклепок хотя бы одного участка фрикционной накладки дальнейшая работа может привести к нежелательным последствиям и поэтому накладку надо сразу заменить.

Кроме того, увеличивается простой экскаватора, вызванный необходимостью замены накладок. Для уменьшения простоев нужно иметь запасные ленты или колодки с приклепанными накладками. В этом случае рабочей время будет затрачено лишь на замену фрикционной ленты или колодки в сборе.

Рис. 40. Двухколодочный цилиндрический тормоз внутреннего типа:
1, 5 — оси, 2 — крестовина, 3 — колодки, 4 — тормозной шкив, 6 — нажимной кулачок, 7 — рычаг, 8 — пружина рычага, 9 — возвратная пружина

Отличительным признаком конусного колодочного фрикционного механизма является коническая рабочая поверхность трения на шкиве и фрикционных колодках.

В зависимости от числа рабочих поверхностей конусные фрикционные механизмы могут быть одно- или двухконусными, по типу колодок (рис. 41).

Конусные фрикционные колодки спрессованы из фрикционных материалов, причем в монолит колодки запрессованы стальные гайки-вкладыши (рис. 42), которые служат для крепления колодок к диску с помощью болтов.

Двухконусный фрикцион работает следующим образом. Если на шток не действует усилие, то возвратная пружина отжимает шкив в крайнее левое положение, создавая зазор между коническими рабочими поверхностями шкива и фрикционных колодок.

Шкив, скользящий по шпонке, вращается вместе с валом, а диск с колодками остается неподвижным благодаря подшипникам.

Фрикцион включают, нажимая на шток, который передает усилие через чеку, выступающую из продольных прорезей вала. Концы чеки нажимают на торец ступицы фрикционного шкива, который перемещается вправо и, преодолевая сопротивление возвратной пружины, прижимается к рабочим поверхностям колодок, увлекая их за собой вместе с диском и жестко закрепленной на диске шестерней рабочего механизма. Если перестать нажимать на шток, то возвратная пружина снова отодвинет шкив влево, выключив таким образом механизм.

Регулирование конического фрикциона заключается в поддержании при износе колодок определенного минимального зазора между поверхностями трения фрикционного шкива и колодок в выключенном положении. В зависимости от конструктивного исполнения механизма и системы управления им (механическая, пневматическая, гидравлическая) зазор можно регулировать либо регулировочными шайбами, подкладываемыми между колодками и диском по мере износа колодок, либо специальным винтовым регулировочным устройством, смещающим шкив по направлению к колодкам.

Для безотказной работы двухконусного фрикциона весьма важно правильно закреплять колодки на диске с тем, чтобы все они равномерно касались рабочих поверхностей шкива при включении механизма. Для этого, подкладывая регулировочные шайбы или заменяя колодки новыми, необходимо устанавливать их следующим образом. В колодки ввертывают, но не затягивают болты; затем при неподвижном вале фрикционный шкив прижимают к колодкам (включают) с максимальным усилием. Колодки, имеющие возможность нест/шко перемещаться в радиальном направлении вместе с болтами 8, зажимаются между двумя коническими поверхностями шкива и сами устанавливаются в необходимом положении. Обе рабочие поверхности одновременно касаются шкива. В таком положении, не выключая шкива, следует затягивать болты 8, фиксирующие колодки.

Рис. 41. Конусные фрикционные колодки:
а — одноконусная, б — двухконусная

Неправильная установка фрикционных колодок ведет к неполному соприкосновению поверхностей трения, вследствие чего уменьшается передаваемое фрикционом окружное усилие и неравномерно изнашиваются колодки.

Конструкция колодочного одноконусного фрикциона принципиально не отличается от описанного двухконусного, за исключением числа поверхностей трения. Как и другие типы фрикционных механизмов, колодочный конусный фрикцион может быть превращен в тормоз. Для этого нужно, чтобы вал 10 был неподвижным.

Обычно конусные фрикционы применяют для включения механизмов поворота платформы экскаватора и передвижения его.

Выше были описаны различные конструкции применяемых на современных экскаваторах фрикционных механизмов, имеющих один общий признак: все они открытого типа. Это знаиит, что если на рычаг управления фрикционом или тормозом не воздействует внешнее усилие, то механизм выключен благодаря сравнительно слабой возвратной пружине. Фрикционные механизмы такого типа применяют почти для всех рабочих механизмов.

Рис. 42. Двухконусный фрикцион:
1 — шток, 2 — фрикционный шкив, 3 — чека, 4 — фрикционные колодки, 5 — гайка-вкладыш, 6 —возвратная пружина, 7 — регулировочные шайбы, S — болты, 9 — шестерня рабочего механизма, 10 — вал, 11 — подшипники, 12 — диск фрикционных колодок, 13 — шпонка

Однако в некоторых механизмах экскаваторов, чаще всего в механизме подъема стрелы и ходовом механизме, используют фрикционы и тормоза замкнутого типа. В них установлена рабочая пружина (а не возвратная) или груз, постоянно включающие фрикционный механизм. Для выключения тормоза или фрикциона замкнутого типа необходимо приложить усилие, чтобы преодолеть действие рабочей пружины.

В качестве предохранительных устройств против перегрузки применяют неуправляемые фрикционы и тормоза замкнутого типа, так как они отрегулированы на передачу определенного окружного усилия и при перегрузках проскальзывают. Чаще всего неуправляемые замкнутые тормоза устанавливают для предохранения от непроизвольного проворачивания механизма (например, на валу червяка редуктора стрелоподъемной лебедки).