 |
1.4.1. Силовое оборудование. 1.4.2. Трансмиссии
|
|
|
|
1. 4. 1. Силовое оборудование
В качестве силового оборудования на строительных машинах широко используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), как правило, дизельные, и реже – карбюраторные. Мощность дизелей, применяемых на землеройно-транспортных машинах, достигает 1000…1200 кВт [4].
Дизели обладают относительно высоким КПД (30…37 %), сравнительно невысокими удельной массой (3…4 кг/кВт) и расходом горючего (0, 2…0, 25 кг/кВт · ч). Долговечность дизелей составляет примерно 4000 ч работы, а при правильной эксплуатации может достигать 6000…8000 ч. Их неоспоримое достоинство – автономность от внешних источников энергии. К недостаткам дизелей в приводе строительных машин следует отнести затруднения эксплуатации при низких температурах и большую чувствительность к перегрузкам, связанную с его жесткой механической характеристикой. Механическая характеристика дизеля, определяемая изменением крутящего момента на валу и соответствующим усилием на рабочем органе в функции частоты его вращения и соответствующей скорости рабочего органа, характеризуется кривой 1 на рис. 1. 1.
Кривая 1 показывает, что в основной рабочей зоне характеристики крутящий момент нарастает от 0 до величины Тн при очень незначительном изменении частоты вращения. При дальнейшем изменении частоты вращения вала до момента начала опрокидывания (заглохания) двигателя крутящий момент возрастает незначительно – на 8…13 %.
В машинах, не требующих автономности от внешнего источника энергии, в качестве силового оборудования используют электродвигатели переменного или постоянного тока.
Электродвигатели переменного тока, питающиеся обычно от электросети напряжением 380…220 В с нормальной частотой 50 Гц, конструктивно просты, дешевы, надежны и удобны в эксплуатации, поэтому наиболее широко применяются в качестве силового оборудования на строительных машинах.
|
|
|
Электродвигатели постоянного тока обеспечивают лучшую плавность пуска и торможения механизмов по сравнению с двигателями переменного тока. Как видно из рис. 1. 1, двигатели с последовательным возбуждением обладают мягкой (кривая 3), с параллельным возбуждением – жесткой (кривая 4) механическими характеристиками. Однако эти двигатели имеют большую удельную массу (кг/кВт) по сравнению с асинхронными двигателями и могут работать в условиях строительства в основном от специального генератора постоянного тока или тиристорных преобразователей. Поэтому их применение на строительных машинах ограничено.
В этом случае двигатели чаще всего работают в системах: трехобмоточный генератор – двигатель (ТГ – Д), генератор – двигатель с электромашинным усилителем (Г – Д с ЭМУ) или магнитным усилителем (Г – Д с МУ). Механические характеристики этих силовых установок (кривые 5 и 6 на рис. 1. 1) относятся к числу мягких, у которых скорость приводимых рабочих органов существенно меняется по мере изменения рабочей нагрузки. В переходных режимах пуска и торможения такие установки обеспечивают необходимую плавность. Поэтому, несмотря на большую удельную массу, которая в 1, 5…2, 5 раза больше любых других, их наиболее целесообразно применять для привода мощных строительных машин, работающих в условиях быстро меняющихся тяжелых нагрузок, главным образом для экскаваторов средней и большой мощности.
Кроме двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей к силовому оборудованию строительных машин относятся также комбинированные силовые установки: ДВС – электрогенератор, обеспечивающий электропривод механизмов от автономного источника энергии; ДВС (или электродвигатель) – гидронасос, обеспечивающий гидропривод механизмов; ДВС (или электродвигатель) – компрессор (компрессорная установка), обеспечивающий пневмопривод механизмов.
|
|
|
Значительное количество самоходных строительных машин (экскаваторы, самоходные краны, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и т. д. ) имеют дизель-электрический привод, состоящий из быстроходного транспортного дизеля, вращающего генератор, питающий электродвигатели машины.
Дизель-электрический привод лучше приспособлен к перегрузкам, чем двигатель дизеля. Для нормальной его работы в условиях резкопеременной нагрузки необходимо, чтобы число оборотов дизеля, а, следовательно, и его мощность не изменялись, то есть, чтобы характеристика была жесткой. Снабженные дизель-электрическим приводом самоходные строительные машины могут иметь тяговые двигатели постоянного тока, встроенные вместе с редукторами в ведущие колеса, называемые в этом случае мотор-колесами. Дизель-электрогидравлическим приводом оборудуют тяжелые самоходные скреперы.
1. 4. 2. Трансмиссии
Трансмиссии – это устройства, обеспечивающие передачу движения от силовой установки к исполнительным механизмам и рабочим органам машины. Они позволяют изменять по величине и направлению скорости, крутящие моменты и усилия. Трансмиссии также содержат элементы, предохраняющие двигатель и отдельные узлы от перегрузок. По способу передачи энергии трансмиссии подразделяют на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Наиболее распространены механические, гидравлические и комбинированные трансмиссии [4].
Механические трансмиссии включают в себя механические передачи, муфты, тормоза и другие элементы, обеспечивающие передачу движения. Механические передачи по принципу работы делятся на передачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ременные); передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные).
К положительным свойствам механических трансмиссий в целом можно отнести сравнительную простоту конструкций, небольшую массу и стоимость, малую чувствительность к внешним температурам, возможность обеспечения достаточной надежности в работе для большинства элементов. Их недостатком является значительные потери энергии в фрикционных муфтах и тормозах, достаточно быстрый износ, ступенчатое изменение скоростей и усилий, сложность компоновки передач при большом числе скоростей и трудности автоматизации управления рабочим процессом.
|
|
|
Устранению многих из указанных недостатков способствовало совершенствование конструкций и широкое внедрение в строительных машинах гидромеханических трансмиссий, являющихся соединением механических и гидравлических трансмиссий.
Рис. 1. 2. Оси и валы
Оси (рис. 1. 2, а)предназначены для поддержания деталей и узлов, вращающихся вместе с ними, или относительно них (ось барабана, ходового колеса).
Валы служат для передачи крутящего момента и вращаются вместе с закрепленными на них деталями (зубчатые колеса, шкивы, маховики и т. п. ). Различают валы прямые (рис. 1. 2, б), коленчатые (рис. 1. 2, в) и гибкие (рис. 1. 2, г). Наиболее распространены прямые валы. Коленчатые валы служат в основном для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, или наоборот (двигатели и насосы). Гибкие валы применяют для передачи вращения между узлами машин, меняющими свое относительное положение в процессе работы (вал вибратора). Такие валы изготавливают из нескольких слоев стальной проволоки разного диаметра, плотно намотанных на сердечник. Для предохранения вала от повреждений и удержания на нем смазки его закрывают специальным кожухом.
Оси и валы выполняют в основном круглыми, сплошного или кольцевого поперечного сечения. Прямые валы и оси бывают постоянного диаметра по всей длине, или ступенчатыми, с различными диаметрами на отдельных участках. Ступенчатые валы и оси удобны для установки на них различных деталей, каждая из которых должна свободно перемещаться на своем месте. Для соединения с деталями на осях и валах нарезают шпоночные канавки, шлицы, резьбу, а иногда выполняют и профильные сечения.
|
|
|
