В одних и тех же машинах могут работать реверсивные механические передачи, которые по-разному воспринимают рабочую нагрузку.
Например, в мостовом кране механизмы передвижения и механизмы подъема – грузовые лебёдки. Оба вида механизмов реверсивные, но в первых при изменении направления движения меняется и направление рабочей нагрузки, а во вторых направление нагрузки остается постоянным. Ведь сила тяжести груза всегда направлена вниз.
Поэтому в передачах механизмов передвижения, например, в зубчатых зацеплениях их редукторов, изнашиваются обе стороны зубьев шестерен. А в механизмах подъема зубья изнашиваются только с одной стороны. Так же с одной стороны изнашиваются и грузонесущие элементы винтовых подъёмников – винты и гайки.
В связи с этим, шестерни, зубчатые колеса, грузонесущие винты и гайки следовало бы делать симметричными. Тогда в грузоподъёмном механизме при ремонте после определенного периода работы можно будет перевернуть эти детали с тем, чтобы ввести в работу обратные стороны силовых элементов.
Эта мера определенно целесообразна для специальных передач, например, для открытых зацеплений ручных лебёдок. Но её можно применить и для стандартных редукторов, применяемых как в механизмах передвижения, так и в грузоподъемных приводах. В первом случае она безразлична для эксплуатации, а во втором даст возможность существенного увеличения срока службы. Она также полезна для нереверсивных передач, например, для приводов всевозможных транспортеров.
Интересна ситуация с редукторами станков-качалок привода штанговых нефтяных насосов. Особенность работы кривошипно-шатунного механизма здесь состоит в том, что при ходе скважинного насоса вниз внешней рабочей нагрузкой привода является сила веса колонны штанг насоса в скважиной жидкости. А при его ходе вверх, к этой нагрузке добавляется вес столба скважинной жидкости над насосом.
На станках имеются системы уравновешивания разной конструкции. Например, на кривошипах выходного вала редуктора устанавливаются противовесы, регулируемой массы и с изменяемым плечом относительно оси вала.
Расчёт систем уравновешивания достаточно сложен, но упрощенно его можно свести к следующему. Оптимальной является ситуация, когда противовесы обеспечивают уравновешивание всего веса колонны штанг насоса и половины веса столба скважинной жидкости. Тогда двигатель привода постоянно работает на преодоление силы, равной половины веса столба скважинной жидкости. При этом насос совершает возвратно-поступательные движения, но рабочая нагрузка двигателя не реверсируется, то есть в зубчатых зацеплениях редуктора зубья изнашиваются с одной стороны.
Замечательно, что существенно увеличить срок службы зубчатых колес редуктора станка-качалки можно простейшей мерой. Нужно после какого-то достаточно большого периода работы, например, при очередной замене масла в редукторе, изменить направление вращения двигателя привода.
Для применения этого простого способа увеличения долговечности редуктора возможно потребуется небольшие изменения его конструкции, например, для обеспечения нормальной смазки подшипников при изменении направления вращения. Кроме того, заводская обкатка нового редуктора должна будет выполняться при его вращении в обоих направлениях.
17.04.2024 Д. Д.