Механический привод
Механический привод служит для передачи движения от силовой установки к рабочему органу. В качестве силовой установки в путевых машинах применяются двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели, гидродвигатели.
Элементы механического привода изменяют частоту вращения валов и крутящий момент на валах, преобразуют вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот.
Передача крутящего момента от одной детали к другой осуществляется через валы и соединительные муфты между ними. Валы бывают прямые, коленчатые, гибкие, карданные. Гибкие и карданные валы применяются для передачи вращения под некоторым углом, коленчатые — для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (например, в двигателях внутреннего сгорания). Валы изготавливаются чаще всего из углеродистых и легированных качественных сталей и закрепляются в подшипниках. В путевых машинах, как правило, применяются подшипники качения: шарико- и роликоподшипники.
Муфты бывают глухие, жесткие и упругие компенсирующие, управляемые или сцепные, предохранительные. Глухие муфты ставятся в случае применения гибких или карданных валов, а также при возможности установки валов точно соосно. В большинстве случаев такая установка валов невозможна, поэтому применяются компенсирующие муфты (жесткие и упругие).
Управляемые муфты ставятся в тех случаях, когда необходимо отключать ведомый вал от ведущего без остановки последнего, а предохранительные — когда возможны непредвиденные перегрузки рабочего органа с целью предотвратить поломки элементов трансмиссии. Трансмиссия — это совокупность элементов механического привода от силовой установки до рабочего органа.
Для изменения частоты вращения и крутящего момента применяются ременные, фрикционные, цепные, зубчатые и червячные передачи.
Ременная передача образуется из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. При этом нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего. В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают плоскоременную, клиноременную и круглоременную передачи. В путевых машинах чаще всего применяется клиноременная передача, так как она более компактна, чем плоскоременная, при той же передаваемой мощности. Этой передачей осуществляется привод вентиляторов, генераторов, компрессоров.
Фрикционные передачи работают за счет использования сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сжимающих сил. Они делятся на две основные группы: нерегулируемые и регулируемые или вариаторы. Нерегулируемые характеризуются постоянным передаточным числом. Вариаторы позволяют изменять передаточное число плавно и непрерывно. Передаточное число — это отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения ведомого вала. Одной из разновидностей фрикционных передач является контакт ведущих колес экипажа с рельсом.
Цепная передача основана на зацеплении цепи и звездочек. Принцип зацепления позволяет передавать значительно большие нагрузки, чем фрикционными и ременными передачами. Отсутствие буксования обеспечивает постоянство передаточного числа. Однако в этой передаче затруднен доступ смазки к шарнирам цепи, что вызывает повышенный ее износ и сокращает срок службы передачи. Кроме того, у цепной передачи повышенный шум и возможны дополнительные динамические нагрузки за счет колебания цепи. Поэтому применяется цепная передача ограниченно, в случаях, когда необходимо обеспечить значительное межцентровое расстояние или для передачи движения от одного вала нескольким ведомым.
Цепные и ременные передачи обладают еще одним недостатком — возможностью внезапного обрыва. Это влечет за собой разъединение ведомого вала с ведущим, т. е. разрыв кинематической цепи. Рабочий орган при этом становится неуправляемым, что совершенно недопустимо на путевых машинах, которые работают в условиях открытого движения поездов по соседнему пути.
Зубчатая передача является наиболее распространенным видом передач. Она обладает высокой нагрузочной способностью и малыми габаритами, большой долговечностью и надежностью работы, постоянством передаточного отношения и высоким коэффициентом полезного действия (к. п. д.). Коэффициент полезного действия характеризует потери в передаче и определяется отношением мощности на рабочем органе к мощности, затраченной на привод.
Подробно зубчатые передачи рассматриваются в предмете «Детали машин». Здесь перечислены только типы этих передач.
По расположению осей валов различают передачи: с параллельными осями и цилиндрическими колесами; с пересекающимися осями — конические зубчатые колеса; с перекрещивающимися осями — винтовые, гипоидные, червячные. По расположению зубьев на колесах различают прямозубые, косозубые, шевронные передачи. По форме зуба различают эвольвентные, круговые, циклоидные передачи. Преимущественное распространение имеет эвольвентное зацепление, предложенное русским ученым Л. Эйлером в 1760 г. Оно обладает целым рядом преимуществ, технологических и эксплуатационных.
э
Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно равен 90 °. Движение в червячных передачах осуществляется по принципу винтовой пары, в которой винтом является червяк, а червячное колесо — гайкой, у которой резьба находится не внутри отверстия, а на наружной поверхности колеса. Наибольшее распространение имеют цилиндрические червяки с прямолинейным профилем, витки которых определены архимедовой спиралью.
Зубчатые передачи в большинстве случаев помещают в корпус. Это создает условия для лучшей смазки и предохраняет передачу от вредных внешних воздействий (например, пыли, грязи, механических повреждений).
ВВ-08/8-720:
Подача компрессора, м3/с .... 0,0133
Давленье нагнетания, МПа .... 0,8
Частота вращения вала, с-1 ... 12
Потребляемая мощность, кВт . . .6,4
Ход поршня, мм 92
Масса конструктивная, кг . . . .100
Механизм, содержащий зубчатую передачу с валами, опорами и корпусом, называется редуктором.
В машиностроении широкое распространение получили также управляемые редукторы, называемые коробками передач. Они позволяют менять частоту вращения выходного вала и даже изменять его вращение на противоположное, не меняя частоты вращения ведущего вала, передавать вращение нескольким выходным валам одновременно и по очереди. Это достигается тем, что шестерни внутри коробки соединяются с валами не постоянно, а при помощи управляемых муфт, либо закрепляются на валах с возможностью осевого перемещения и входят в зацепление то с одной шестерней, то с другой.