Силовая передача

Силовая передача, или трансмиссия, это механизм, предназначенный для передачи энергии от двигателя к рабочему механизму или машине с одновременным преобразованием усилий (вращающих моментов) и скоростей (угловых скоростей вращения).

Рабочими механизмами на путевой машине являются рабочие органы, механизмы передвижения (для самоходных машин), вспомогательные механизмы. Современная путевая машина является комбинированной, поэтому содержит трансмиссии разного вида.

Привод, включающий двигатель, трансмиссию и систему управления, бывает индивидуальным, групповым и многодвигательным.

При индивидуальном приводе каждый механизм имеет собственный двигатель и трансмиссию; групповой привод характеризуется одним двигателем и сложной трансмиссией, передающей энергию к нескольким рабочим механизмам, и, наконец, многодвигательный привод включает несколько двигателей для привода одного механизма.

В конструкциях путевых машин представлены все виды приводов.

На путевых машинах применяются механические, гидравлические (объемные и гидродинамические), электрические и пневматические трансмиссии. Механическая трансмиссия включает в себя устройства для передачи усилий и моментов, а также устройства для преобразования вращательного в поступательное движение.

Крутящие моменты передаются через зубчатые, червячные, цепные и ременные силовые передачи, а преобразование вида движения осуществляется, в основном винтовыми и реечными передачами. В сложных силовых передачах эти структурные элементы сочетаются, образуя единую систему.

Элементы трансмиссии могут быть закрытыми, когда они помещены в корпус с масляной ванной (картер).

Смазка осуществляется либо путем разбрызгивания масла при работе с образованием тумана, либо принудительно специальной смазочной системой, если скорость вращения элементов недостаточна для образования масляного тумана.

Открытые элементы трансмиссии находятся вне корпуса и поэтому должны смазываться консистентной смазкой. Для открытой силовой передачи характерен абразивный износ элементов, а для закрытой – контактно-усталостный износ.

Закрытая силовая передача обеспечивает лучшие условия работы элементам, позволяет при прочих равных условиях, передать большую мощность.

Открытая силовая передача дает возможность в эксплуатации наблюдать за состоянием элементов без трудоемкой переборки.

Основной характеристикой силовой передачи крутящего момента является передаточное число:

где ωвх, ωвых– угловые скорости вращения входного и выходного валов, рад/с. Для многоступенчатой передачи, которая, как правило, структурирована по последовательной схеме, общее передаточное число равно произведению передаточных чисел составляющих зубчатых пар:

Закрытая зубчатая силовая передача, которая дает возможность производить ступенчато изменения угловой скорости вращения выходного вала ωвых  при неизменной скорости входного вала ωвх, называется коробкой перемены передач, или коробкой скоростей (в отличие от редуктора – замедляющей передачи или мультипликатора – ускоряющей передачи).

На путевых машинах (ВПР, ДСП, ПБ, моторно-рельсовый транспорт) в основном применяются коробки перемены передач автомобильного типа с переключением передач (включая задний ход) через зубчатые муфты с коническими фрикционными синхронизаторами, обеспечивающими плавное выравнивание угловых скоростей элементов муфт перед их включением.

На путевых машинах передачи заднего хода блокируются от включения, т.к. изменение направления движения (реверсирование) производится в других элементах общей силовой передачи машины. Увеличение скорости движения при включенной передаче производится путем увеличения подачи топлива.

При приближении угловой скорости вращения вала дизеля к номинальному значению исчерпывается возможность дальнейшего разгона. В этом случае необходимо переключать коробку перемены передач на следующую ступень.

При переключении передачи муфта сцепления дизеля отключается и уменьшается подача топлива для уменьшения угловой скорости его вала. Одновременно производится включение следующей передачи, после чего опять включается муфта сцепления.

Дальнейшее наращивание скорости движения также производится увеличением подачи топлива. Устойчивая работа дизеля гарантирована при снижении угловой скорости вращения вала в пределах 40 % от номинального значения и соблюдения отношения передаточных чисел последующей и предыдущей передачи 1,4 пределах диапазона передач.

На путевых машинах, оснащенных объемным гидроприводом, механическая силовая передача в рабочем режиме используется для привода насосов. Для этого она содержит дополнительные устройства – коробки отбора мощности с блокировочными механизмами, исключающими включение насосов в транспортном режиме движения самоходной машины.

Зубчатые передачи обладают самым высоким КПД, поэтому широко используются в энергонасыщенных приводах путевых машин, обеспечивая экономически оправданный расход топлива.

Вместе с тем, для фиксирования приводимого рабочего органа требуется использование дополнительных тормозных устройств. Если во время работы машины не требуется постоянная работа привода, включения производятся кратковременно, то оправданным является применение червячных редукторов и винтовых передач.

Если КПД таких механизмов менее 0,5, то они обладают свойством самоторможения, т.е. свойством фиксировать приводимый рабочий орган под нагрузкой. Область применения червячных редукторов с винтовыми передачами сокращается ввиду дефицитности бронзы, из которой изготавливаются червячные колеса.

Вновь выпускаемые путевые машины для перемещения и фиксации рабочих органов под нагрузкой используют в основном гидропривод, реже пневмопривод со стопорными устройствами.

В случаях, когда угловая скорость вращения элементов рабочего органа относительно небольшая, при расположении привода в стесненных габаритных условиях, используются передачи со втулочно-роликовыми цепями (привод роторов-питателей и напольных пластинчатых транспортеров снегоуборочных машин).

Для привода вспомогательных механизмов малой и средней мощности до 10 – 15 кВт (компрессоры, генераторы систем автоматики и освещения) используются клиноременные передачи.

Помощь студентам железнодорожникам