Наиболее распространенными и часто применяемыми в кранострое-нии муфтами являются постоянные и управляемые, или сцепные. При этом в качестве постоянных наиболее часто применяются муфты, относящиеся к группе упруго-демпфирующих, в качестве сцепных — кулачковые, а также различные фрикционные ленточные, дисковые и конусные муфты.

На рис. 90 изображена постоянная упруго-демпфирующая пальцевая муфта, посредством которой в кранах часто соединяют вал электродвигателя с валом того или иного механизма крана.

Рис. 90. Постоянная упруго-демпфирующая пальцевая муфта:
1 и 2 —корпуса муфт; 3 —кольца упругие; 4 — палец; 5 — шайба; 6 —гайки; 7 —шплинт

Имеющиеся в муфте резиновые или кожаные втулки и упругие кольца создают некоторую упругость соединения двух частей муфты, не нарушая постоянного сцепления.

Постоянные муфты без упругих колец, т. е. жесткие, требуют весьма точной центровки соединяемых валов и не допускают никаких смещений валов относительно друг друга.

К постоянным муфтам может быть отнесена и зубчатая муфта, изображенная на рис. 91. Несмотря на относительную сложность, эта муфта имеет применение, особенно в случаях мощных передач, и допускает расположение соединяемых валов под небольшим углом (до ГЗО’) друг к другу.

Соединение в этой муфте достигается за счет того, что на внутренние полумуфты, несущие на поверхности зубья, надевается общая наружная муфта с внутренними зубьями.

Зубья одной из полумуфт имеют скругленную верхнюю грань, в результате чего эта полумуфта может отклоняться от второй полумуфты без нарушений сцепления зубьев. Стальная шайба, размещенная в центре, служит для центровки обеих половинок наружной полумуфты.

Резиновые кольца амортизируют в случае смещения наружной по-лумуфты вдоль оси.

Широкое распространение имеют кулачковые муфты, главным образом вследствие малых габаритов и простоты устройства. Основной недостаток кулачковых муфт — недопустимость включения этих муфт на быстром ходу, а также удары при включении.

Наиболее простой является кулачковая муфта (рис. 92), имеющая с торцовой поверхности выступы-кулачки, которыми при продольном перемещении она зацепляется за такие же кулачки сцепляемой с нею детали.

Рис. 91. Муфта зубчатая:
1 и 2 — внутренние полумуфты; 3 и 4 —кольца муфты; 5 — кольцо стопорное; 6 — шайба центрирующая; 7 —кольца резиновые; 8 и 11—винты; 9 и 10 — шпонки; 12 — болт; 13 — гайка

Количество и форма кулачков бывают различные в зависимости от размера муфт и величины передаваемого усилия. Для небольших муфт и незначительных усилий кулачки выполняются в виде мелких зубчиков (15—60 шт.) треугольного сечения симметричного или одностороннего расположения. Для крупных передач, какими являются крановые, количество кулачков обычно не превышает трех-четырех, причем они имеют прямоугольное или трапецеидальное сечение.

Боковые стороны кулачков прямоугольного сечения образуются плоскостями, проходящими через геометрическую ось муфты.

Рис. 92. Муфта кулачковая: 1—муфта; 2 — шпонка скользящая; 3 —винт; 4 — вал; 5 — присоединяемые детали; б —паз под
отводку; 7 —кулачки

Кулачковые муфты с трапецеидальным сечением кулачков, т. е. с кулачками, имеющими боковые стороны с небольшим уклоном, несколько легче включаются, однако в результате наличия такого уклона во время работы появляются усилия, стремящиеся вывести муфту из зацепления.

Для повышения срока работы кулачковых муфт производят поверхностную закалку кулачков, что создает относительно твердый поверхностный слой толщиной 1,5—2 мм и сравнительно вязкую середину тела кулачка.

Кулачковая муфта для ее включения или выключения перемещается обычно рычажной системой, действующей на кольцо или отдельные сегменты, входящие в кольцевую канавку тела муфты. На вал кулачковые муфты чаще всего садятся цилиндрической поверхностью с одной или двумя скользящими шпонками или при помощи шлицевого соединения.

Рис. 93. Фрикционная муфта ленточного типа:
1 — ведущая часть; 2 —ведомая часть; 3 — ось неподвижная; 4 —вилка стержня; 5 —планка-чека; 6 — кольцо; 7 —хомутик; 8 — вилка; 9 — болт с ушком; 10, 13, 22 — валики; 11, 19 — рычаги; 12 — тяга; 14 — стальная лента; 15 — лента ферродо; 16 — лапка; 17 — ось; 18 — сухарь; 20 — гайка; 21—-серьга; 23 — винт-ограничитель

Фрикционные муфты применяются различной конструкции, поэтому рассмотрим лишь те из них, которые являются типичными для крановых механизмов.
Сцепление деталей во фрикционных муфтах достигается за счет сил трения, возникающих на прижатых друг к другу поверхностях; при этом, чем больше коэффициент трения материалов и чем больше сила прижатия поверхностей, тем большая возникает сила трения, а следовательно, и большие усилия передаются муфтой.

На рис. 93 изображена фрикционная муфта ленточного типа, применяемая для соединения двух деталей, свободно сидящих на неподвижной оси. Сцепление ведомой и ведущей деталей в этой муфте достигается затяжкой фрикционной ленты, обжимающей поверхность трения ведомой детали и увлекающей последнюю за собой.

Лента сделана в виде согнутой в кольцо упругой стальной полосы. Конец ленты, направленный против вращения, называют набегающим, а конец, направленный в сторону вращения, — сбегающим.

С внутренней стороны стальной полосы к ней на медных или алюминиевых заклепках прикреплена фрикционная лента ферродо. Эта лента представляет собой пропитанную и прокаленную ткань, изготовленную из асбестовой нити с включением латунной или медной проволоки, и имеет высокий коэффициент трения, равный 0,35—0,40 (ГОСТ 1198-55).

Набегающий конец фрикционной ленты выполнен в виде ушка и неподвижно закреплен на ведущей детали. Подвижный конец выполнен в виде лапки с резьбовым хвостовиком; он проходит в сухарь вильчатой серьги и фиксируется двумя гайками. Подтяжкой гаек достигается регулировка облегания ленты. Ленту затягивают посредством системы рычагов. Если нажать стержнем на планку (см. рис. 93), то она переместит вдоль неподвижной оси кольцо.

Перемещение кольца приведет в действие всю рычажную систему, движение передастся серьге, к которой присоединен подвижный конец ленты, в результате чего лента затянется и между ее внутренней поверхностью и поверхностью ведомой части муфты возникнет сила трения, необходимая для передачи движения на ведомую часть муфты. При ослаблении затяжки вследствие упругости лента отойдет от поверхности ведомой детали и отсоединит ее от ведущей. Чтобы создать нормальный и равномерный отход ленты по окружности, ставят несколько ограничителей в виде регулирующих винтов.

На рис. 94 показана дисковая фрикционная муфта крана ПК-ЦУМЗ-15 и КДВ-15. Устройство этой муфты следующее. На валу свободно сидит стальной корпус муфты, выполненный в виде цилиндрической чаши. Внутрь ступицы корпуса муфты запрессованы бронзовые втулки, закрепленные стопорными винтами и имеющие смазочные канавки и масленку. Снаружи на ступицу корпуса посажена коническая шестерня, закрепленная на ней тремя цилиндрическими штифтами.

Продольные усилия, возникающие при работе муфты, воспринимаются с одной стороны шпонкой, а с другой — стопорным кольцом, закрепленным на валу винтами.

С открытого торца корпуса муфты посредством болтов прикреплен диск, состоящий из двух полуколец. Во внутренней части корпуса на валу посредством шпонок закреплена ступица муфты, имеющая на поверхности два утолщенных места — кулака. На ступицу этой муфты посажен ведущий диск и нажимной диск. Они могут смещаться в продольном направлении, но не могут поворачиваться относительно ступицы, так как в их окна входят кулаки ступицы.

Между ведущим и нажимным дисками и диском вставлены два фрикционных кольца, состоящих из двух половинок каждый. Фрикционные кольца изготовлены из прессованной массы КФ-3 и обладают высоким коэффициентом трения. В двух окнах ведущего диска на осях укреплены два двуплечих рычага ; их концы проходят через соответствующие прорези в ступице и закаленной частью опираются на наклонные поверхности кулака. Второе плечо рычага сделано в виде вилок и посредством оси соединяется со специальными нажимными болтами. На эти болты садится регулировочный диск, имеющий на поверхности резьбу, на которую навинчивается регулировочная гайка. Эта гайка имеет поперечную сквозную прорезь и посредством болта может стягиваться и тем самым закрепляться на регулировочном диске. Своей боковой плоскостью регулировочная гайка прилегает к нажимному диску.

Рис. 94. Дисковая фрикционная муфта

Действие этой муфты заключается в следующем. Перемещая кулак посредством рычажной системы и хомута, заставляют рычаг стягивать между собой детали, вследствие чего диск корпуса муфты оказывается зажатым. Так как при этом возникают большие силы трения, то диск начинает вращаться, а будучи связан с корпусом муфты, передает вращение как самому корпусу, так и всем деталям, жестко с ним связанным.

Между ведущим и нажимным дисками вставлены четыре цилиндрические отжимные пружины, размыкающие поверхности трения при включении муфты. Регулировка силы нажатия на поверхности трения муфты, а также установка необходимого зазора между ними в свободном состоянии достигаются различным положением регулировочной гайки и гайки.

Диск корпуса муфты и фрикционные кольца сделаны в виде отдельных полуколец, что облегчает разборку муфты и смену фрикционных полудисков, для чего достаточно убрать болты и вынуть диск.

На рис. 95 показано устройство комбинированной фрикционной муфты крана ПК-18,5. Эта муфта имеет поверхности трения не только дисковые, но и конусные.

Рис. 95. Фрикционная муфта комбинированная

Устройство такой муфты следующее. На валу неподвижно на шпонке посажен ведущий диск, представляющий сложную стальную отливку, состоящую из ступицы и диска, одна сторона которого плоская, а другая имеет приливы, в которых образованы окна для размещения рычагов.

С плоской стороны к диску приклепана шайба, к которой в свою очередь приклепан медными заклепками фрикционный диск из ленты ферродо. Рядом с ведущим диском на валу свободно сидит отлитый из стали ведомый диск, в котором имеется кольцевая проточка, образующая конусные поверхности трения муфты. В глухой стенке ведомого диска сделаны два окна, через которые в кольцевую проточку заводятся тормозные колодки, представляющие часть кольца трапецеидального сечения.

На боковых поверхностях колодок сделаны углубления, в которые заложены пластинки из ленты ферродо.

Посередине каждой колодки на резьбе наглухо ввинчена шпилька, которая при вставленной на место колодке проходит сквозь кольцевую прорезь ведомого диска, ведущий диск и через кулак рычага. Вследствие затяжки гаек на шпильке кулак оказывается зажатым и опирающимся одним концом в углубление прилива ведущего диска, а другим — в малый зуб рычага.

Рычаг своим концом опирается на поверхность подвижного яблока муфты, свободно сидящего на валу и имеющего возможность перемещаться вдоль вала под действием отводки, заведенной в проточку яблока. В результате перемещения яблока в сторону муфты длинный конец рычага приподнимается, рычаг повернется, окажет давление на рычаг и отожмет его от диска. При отводе нижнего конца рычага 3 последний отклонится и через шпильку колодки зажмет всю систему. Ведомый диск окажется зажатым как по плоскости, так и по поверхностям колодок, в результате чего создадутся большие силы трения, обеспечивающие соединение ведущих и ведомых частей муфты.

Муфту регулируют затяжкой гаек на шпильках колодок. Подтягиванием гаек уменьшают зазор между трущимися поверхностями, а ослабляя эти гайки, увеличивают зазор, в результате чего трущиеся поверхности отойдут друг от друга, обеспечивая необходимую величину зазора при невключенном положении муфты.

Для лучшего размыкания трущихся поверхностей между колодками и ведущим диском на специальных шпильках помещены цилиндрические пружины. Эти пружины закреплены в колодках и проходят через ведущий диск.

На рис. 96, а, б, в показаны фрикционные муфты крана ПЖ-45. Двойная муфта (см. рис. 96, с) предназначена для включения передач с главного трансмиссионного вала на механизм поворота и на механизм передвижения крана. Сцепление в этой муфте достигается путем перемещения рычагом внутреннего корпуса вправо или влево от среднего положения, при этом деревянные колодки своей конической поверхностью заклиниваются в правой или левой половине наружного корпуса, тем самым осуществляя сцепление и передачу движения на правую или левую шестерню. На рис. 96, б изображена фрикционная муфта, примененная в механизме подъема стрелы этого крана. Подвижной корпус несет на своей наружной поверхности фрикционную обкладку из ферродо. Передвигая корпус влево по ведущему валу, он заклинивается в наружном корпусе конической поверхности и этим создает трение, достаточное для того, чтобы произошло сцепление, в результате чего наружный корпус, а с ним и шестерня будут вращаться.

В механизме подъема груза этого крана применены также конические муфты (см. рис. 96, в). В них в качестве фрикционных элементов применены накладки из дерева. При перемещении подвижного корпуса вправо по коническим поверхностям наружного корпуса и деревянным колодкам создается сила трения, осуществляющая сцепление в муфте и обеспечивающая вращение шестерни, передающей движение на механизм подъема груза.

Тормозами называют устройства, позволяющие изменять скорость движения частей машин вплоть до полной остановки. Действие тормозов основано, как и действие фрикционных муфт, на силе трения, возникающей на прижатых друг к другу поверхностях.

Рис. 96. Фрикционные муфты крана ГЩ-45:
а—двойная муфта включения передач: 1—наружный корпус; 2 —шестерня; 3 — втулки; 4 — внутренний корпус; 5 — шпонка; 6 — колодки деревянные; 7 —рычаг-отводка; 8 — вал трансмиссионный; б—муфта механизма подъема стрелы: 1 —венец; 2 —корпус подвижной; 3 — вал ведущий; 4 — обклакда фрикционная; 5 —корпус наружный; 6 — шестерня; 7 —втулка; в — муфта механизма подъема груза: 1—корпус наружный; 2 — корпус подвижной; г —колодка деревянная; 4 — шпонка; 5 —шестерня цилиндрическая; 6 — втулка; 17 — вал

Для образования фрикционных поверхностей применяются материалы, обладающие высоким коэффициентом трения, как-то: ферродо, крепкие породы дерева и различного рода пластмассы.

Значение тормозов в механизмах и машинах очень велико. По правилам Госгортех надзор а, не только механизмы, поднимающие груз, но и ряд других механизмов, как-то: механизмы передвижения и вращения кранов —должны быть в обязательном порядке оборудованы тормозными устройствами, обеспечивающими безопасность работы.

По конструкции тормозные устройства бывают колодочные, ленточные, дисковые, конические и т. д. По способу действия тормоза бывают замкнутые и открытые.

Замкнутыми тормозами называют такие, в которых трущиеся поверхности непрерывно прижаты друг к другу, т. е. заторможены; при нажатии на рычаг или педаль они разъединяются.

Открытыми тормозами называют такие, в которых тормозные поверхности нормально находятся в разобщенном состоянии и тормоз вступает в действие лишь в случае нажатия рычага или педали. Тормоза замкнутого типа гарантируют большую безопасность работы, поэтому применение их предпочтительнее.

Средствами для постоянного зажатия тормоза могут являться пружины, противовесы, электрические магниты, пневматические цилиндры.

Схема устройства ленточного тормоза механизма подъема груза крана ПК-6 показана на рис. 97, а. Тормозную поверхность шкива облегает стальная лента с приклепанной к ней с внутренней стороны фрикционной обкладкой из ферродо. Один конец ленты, заканчивающийся ушком, закреплен неподвижно на оси в кронштейне; другой конец соединен с системой рычагов, заканчивающейся ножной педалью.

Под действием груза тормозная лента постоянно находится в затянутом, а тормоз — в заторможенном состоянии. Усилием нажатия на педаль 16 машинист крана приподнимает противовес, в результате чего прижатие ленты ослабляется и изменяется сила сцепления ленты с поверхностью тормозного шкива. Когда эта сила станет незначительной, шкив получит возможность проскальзывать, а затем и нормально вращаться.

Подвижной (сбегающий) конец ленты соединен с рычагами соединительной муфтой, при помощи которой регулируется первоначальная затяжка ленты.
Сила прижатия трущихся поверхностей может изменяться в пределах изменения момента от противовеса: чем дальше будет отведен противовес, тем сильнее будет сила прижатия ленты к тормозной шайбе и тем больше будет сила торможения.

На рис. 97, б показан открытый тормоз крана ПК-6.

В этом тормозе лента для лучшего демонтажа и возможности ее регулировки выполнена из двух частей, соединенных между собой угольником и стяжной шпилькой, закрепленной гайками. Оба конца ленты заканчиваются подвижными ушками, закрепленными на осях в одном двуплечем рычаге. При повороте этого рычага оба конца ленты одновременно или затягиваются, или ослабляются. Рычаг поворачивается через рычажную систему от ножной педали. Под действием пружины педаль нормально находится в приподнятом положении, при котором лента ослаблена. При нажатии на педаль оба конца ленты натягиваются, в результате чего достигается торможение тормозного шкива шестерни; при этом, чем большее усилие приложено к педали, тем больше будет сила торможения.

Чем больше угол обхвата лентой тормозного шкива, тем больше будет сила трения и тем меньшее усилие будет требоваться при торможении. Для обеспечения большого угла обхвата ленту делают с перекрещивающимися концами. Такая лента применена в тормозе крана ПК-ЦУМЗ-15 (рис. 98).

Рис. 97. Схемы устройства ленточных тормозов крана ПК-6:
а — замкнутый тормоз крана ПК-6; 1 —кронштейн; 2 —ушко неподвижного конца ленты; 3 —лента стальная; 4— лента ферродо, 5 – лапка; 6 —муфта стяжная; 7 —вилка; 8, 11 — рычаги; 9 — ось рычага; 10, 14 — тяги; 12 —вал; 13 — контргруз; 15 — Муфта стяжная, 16 — педаль тормозная; б—открытый тормоз крана ПК-6

На рис. 99 показан колодочный тормоз крана ПК-ЦУМЗ-15. Тормозным элементом здесь являются две жесткие колодки, на внутреннюю поверхность которых наклепаны фрикционные наделки из ферродо. Концы колодок имеют лапки, соединяющиеся между собой с одной стороны посредством болта и промежуточной пружины, а с другой — стяжным винтом.

Один конец винта свободно проходит через лапку верхней колодки; со второй колодкой винт соединен гайкой. В нее он заходит нарезной частью, имеющей трехзаходную нарезку с крупным шагом. Нижний конец винта соединен с системой рычагов управления тормоза муфтой и штифтом.

Регулировка первоначального обжатия колодками тормозной поверхности достигается затяжкой гаек. Пружина служит для отвода колодок от тормозной поверхности, а пружина поддерживает систему колодок на весу с тем, чтобы они не опускались от собственного веса, так как в противном случае будет излишнее истирание тормозных накладок.

В некоторых конструкциях колодочных тормозов вместо плоских колодок использованы колодки с наклонными тормозными поверхностями, т. е. колодками трапецеидального сечения. В этом случае и тормозной шкив должен иметь тормозную поверхность в виде желобка с наклонными боковыми поверхностями.

На рис. 100 показан тормоз с гидравлическими толкателями типа ТКТГ, используемый в механизмах с приводом от электродвигателей.

На основной рамке шарнирно установлены стойки, которые в средней части посредством валиков несут колодки с фрикционными накладками. На верхний конец левой стойки шарнирно прикреплен рычаг, связанный тягой с правой стойкой. К средней части рычага прикреплена тяга. Под действием пружины рычаг постоянно стремится занять нижнее положение, в результате чего обе стойки сближаются и тормозные колодки затормаживают тормозной шкив. Гайки предназначены для изменения длины тяги, чем достигается регулировка хода колодок и регулировка зазора между колодками и шкивом в отторможенном состоянии. Гайкой изменяется степень затяжки пружины, регулирующей силу нажатия колодок: чем сильнее затянута пружина, тем сильнее нажатие колодок, тем больше торможение. Растормаживание осуществляется посредством специального электрогидротолкателя, включающегося одновременно с включением двигателя привода механизмов. Электрогидротолкатель состоит из электродвигателя типа AM, активная часть которого погружена в рабочую жидкость (трансформаторное масло или масло АМГ-10), крыльчатки центробежного насоса, поршня со штоком, движущимся в цилиндре, и дроссельного клапана, изменяющего скорость подъема и опускания поршня. Вся внутренняя полость цилиндра заполнена тем же маслом.

Рис. 98. Ленточный тормоз крана ПК-ЦУМЗ-15:
1 — диск тормозной; 2— лента тормозная; 3— обкладка ферро-ДО; 4— проушина; 5 и 6 — тяги; 7— валик; 5 — кожух; 9— стойка; 1 О — пружина; 11 —винт-ограничитель; 12 —канат; 13 — планка прижимная; 14 — рычаг; 15 — упорная втулка; 16 — кольцо промежуточное

Рис. 99. Колодочный тормоз крана ПК-ЦУМЗ-15

При включении электродвигателя сидящая на валу двигателя крыльчатка насоса получает вращение, в силу чего под поршнем создается избыточное давление и поршень, поднимаясь вверх, выдавливает масло через дроссель в наружную полость цилиндра и под крыльчатку. Поднятый поршнем шток поднимает рычаг и производит рас-тормаживание.

При выключении электродвигателя поршень под воздействием пружины возвращается в нижнее свое положение, а тормоз снова замыкается. При движении поршня масло перегоняется из одной полости в другую через дроссельный клапан, поршень при этом двигается медленно, плавно.

Рис. 100. Тормоз с гидравлическими толкателями типа ТКТГ:
1 — рамка; 2 — стойка; 3 —колодка; 4 — валик; 5 —наделка фрикционная; 6, 8 — тяги; 7 —рычаг; 9 — пружина; 10 — кронштейн; 11 —винт регулировочный; 12 — обойма пружины; 13, 21— гайки; 14 — электродвигатель; 15 — крыльчатка; 16 — поршень; 17—цилиндр; 18 — клапан дроссельный; 19 — шток; 20 — винт регулировочный