Сайт инженера-проектировщика
Приводы машин
Привод строительных машин это – силовое оборудование, трансмиссия и система управления, которые обеспечивают действие механизмов машины и рабочих органов.
При одном двигателе, приводе (рис. 1, а) и нескольких исполнительных механизмов , энергия от двигателя 1 к каждому из них передается через механическую трансмиссию, состоящую из нескольких передач.
При многодвигательном приводе каждый механизм и рабочий орган машины приводятся в действие индивидуальным двигателем, что упрощает кинематическую схему машины, улучшает ее экономические показатели, позволяет автоматизировать управление машиной.
При электрическом приводе (рис. 1, б), на каждый исполнительный механизм установлен индивидуальный электродвигатель 7, он питается от внешней сети через упругую муфту 8, тормоз 9, редуктор 10, который приводит в действие рабочее колесо 6.
При комбинированном приводе основной двигатель ДВС 1 (рис. 1, в, г) приводит в действие генератор, который питает током электродвигатель 7, или гидронасосом 11, нагнетающим рабочую жидкость в гидродвигатель 16 (дизель – гидравлический привод), или компрессор, который подает сжатый воздух пневматическим двигателем (дизель – пневматический привод) и т.д.
Наибольшее распространение в строительных машинах средней и малой мощности приобрел гидропривод с первичным дизельным двигателем, насосным оборудованием и гидродвигателями для приведения в действие рабочих органов. В таком приводе гидронасос 11, приводимый в действие первичным дизельным двигателем 1, забирает масло из бака 17 через распределительное устройство 13 направляет в гидроцилиндр 14 или гидродвигатель 16 реверсивного действия, который через редуктор 10 вращает шестерню 15. При возникновении непредвиденных сопротивлений поток масла возвращается в бак 17 через предохранительный клапан 12.
Рис. 1 – Схемы приводов:
1 – двигатель (ДВС), 2 – сцепление, 3 – коробка передач, 4 – карданная передача, 5 – дифференциал, 6 – ведущее колесо, 7 – электродвигатель (М), 8 – упругая муфта, 9 – тормоз, 10 – редуктор, 11 – гидронасос, 12 – предохранительный клапан, 13 – распределительное устройство, 14 – гидроцилиндр, 15 – шестерня, 16 – гидродвигатель, 17 – бак
Тема: «Приводы строительных машин»
Общие сведения о силовых установках, приводах и передачах.
Виды приводов: классификация, устройство, принцип работы.
1. Строительные машины по признаку обеспечения их энергией делят на 2 группы:
— машины с автономной силовой установкой (ДВС – дизельный или бензиновый (карб.));
— машины, работающие от внешнего источника энергии (по проводам, от сжатого воздуха компрессора).
Первая группа машин наиболее распространена из-за свободы передвижения на любые расстояния, высокой мобильности.
Вторая группа ограничивается длиной электрокабеля или гибкого рукава – это грузоподъемные машины; башенные мостовые и козловые краны, и экскаваторы большой мощности с объемом ковша более 5 м 3 .
По числу двигателей строительные машины делятся на:
— многомоторные комбинированные: -дизель- электрические;
Привод каждой строительной машины состоит из двигателя, передачи и системы управления.
По виду приводастроительные машины могут быть:
— с электрическим приводом;
— с дизель-электрическим приводом;
— с дизель-гидравлическим приводом;
У машин с комбинированным приводом, например, дизель- электрическим, энергетической установкой является дизель, приводящий в движение генератор, питающий отдельные
электродвигатели исполнительных механизмов. Могут быть и более сложные механизмы – дизель-электрогидравлический, у которого источник энергии – дизель, приводящий в движение генератор электрического тока, от которого питаются отдельные электродвигатели ходовых колес (мотор-колеса), а подъем и опускание ковша осуществляется гидроцилиндрами, работающими под высоким давлением жидкости от гидронасоса.
Передача механического движения от двигателя(приводного устройства) осуществляется передаточным устройством (механизмом):
— механическим (зубчатые колеса, рычаги);
2.
Электропривод.
Для привода ряда строительных машин используют электродвигатели переменного и постоянного тока. Обычно асинхронные двигатели трехфазного тока из-за простоты устройства (конвейеры, питатели, сортировщики).
Недостатки: большой пусковой ток (в 5 раз больше номинального), малая перегрузочная способность, для регулировки скорости нужны дополнительные устройства.
На башенных, козловых и мостовых кранах применяют многомоторный электропривод переменного тока с использованием асинхронных крановых двигателей с контактными кольцами.
Для регулирования числа оборотов двигателя не большой мощности используют электронный регулятор, плавно изменяющий подачу напряжения на обмотку возбуждения электрического двигателя, что позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование частоты вращения якоря электрического двигателя.
Привод от ДВС
Для привода самоходных строительных машин применяют ДВС, как дизельные, так и бензиновые (карбюраторные). Карбюраторными двигателями оснащены строительные машины, монтируемые на базе грузовых автомобилей. Дизели используют чаще, т.к они более мощные и экономичные. Используют: ЗИЛ-130(431410) – 110 кВт, ГМЗ – 3307 – 51 кВт, ЯМЗ – 238, (176 кВт), д. – 180 (132 кВт), СМД – 14 (53 кВт)
9 Приводы строительных машин
Источником механической энергии, необходимой для работы машины, служит силовая установка. Строительные машины по признаку обеспечение их делят на две группы:
— с автономной силовой установкой;
— работающие от внешнего источника энергии.
В автономной силовой установке приводом служит электродвигатель переменного или постоянного тока. Обычно в электроприводах используют асинхронные электродвигатели трехфазного тока частотой 60Гц с короткозамкнутым ротором. Их применяют в машинах и механизмах с длительно – непрерывным режимом работы (конвейеры, питатели). Для привода машин с поворотно-кратковременным режимом работы (строительных кранов, карьерных экскаваторов) применяют асинхронные электродвигатели с большой перегрузочной способностью – короткозамкнутые и с контактными кольцами.
Для привода ручных электромашин применяют встроенные асинхронные коллекторные электродвигатели однофазного и трехфазного тока, мощностью 0,6кВт. Для управления электроприводом строительных машин применяют различную пускорегулирующую и защитную аппаратуру (пакетные включатели с переключателями, автоматические выключатели, тепловые реле).
Преимущества электропривода – высокий КПД (до98%), постоянная готовность к работе независимо от температуры окружающего воздуха, высокая надежность, простота сопряжения с другими агрегатами, легкий пуск, реверсирование и остановка. Удельная мощность (на единицу массы) электродвигателей от 0.027…до 0.095кВт/кг (на порядок ниже, чем у двигателей внутреннего сгорания).
В качестве привода самоходных машин применяют приводы от внешнего источника энергии – от двигателей внутреннего сгорания (дизельный и карбюраторный двигатели). Достоинствами их являются: независимость от внешнего источника энергии, постоянная готовность к работе, и небольшая масса, приходящаяся на единицу мощности.
К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся: невозможность реверсирования (изменение направления вращения вала) и значительного изменения величины крутящего момента без применения сложных дополнительных механизмов реверса, сравнительно малый срок службы, недопускание перегрузок, т. к. двигатели внутреннего сгорания не могут создавать вращающий момент больше номинального.
Карбюраторными двигателями оснащают в основном строительные машины, монтируемые на базе грузовых автомобилей.
Дизели применяют чаще, чем карбюраторные двигатели, т. к. они более экономичны, КПД их выше: 0,3…0,4 (против 0,2. 0,3 у карбюраторных) расход топлива на 40% ниже, чем у карбюраторных двигателей.
В двигателях внутреннего сгорания тепловая энергия топлива преобразуется в пределах 18- -37% в механическую энергию. В состав двигателя внутреннего сгорания входят: шатунно-кривошипный механизм, распределительный механизм, система питания, система смазки, система охлаждения.
Гидравлический привод в строительных машинах применяют для приведения в действие механизмов машины и их рабочих органов, для включения и выключения отдельных механизмов.
Гидравлический привод состоит из приводящего двигателя – энергоустановки (дизеля электродвигателя) и гидравлической передачи – устройства, преобразующего движение двигателей в движение рабочего органа машины.
1 возможность создания больших передаточных отношений между скоростями энергетической установки и исполнительными органами машины;
2 удобство управления;
3 простота кинематических устройств для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот;
4 возможность легкого привода энергии от насоса к любому исполнительному органу машины;
5 возможность широкой стандартизации и унификации сборочных единиц электропривода;
6 небольшая масса и габариты электропривода.
Недостатки: надежность работы зависит от чистоты масла, его сорта, состояния фильтров, плотности соединений трубопроводов, уплотнений вращающихся соединений.
Пневматический привод – применяют для приведения в движение рабочего органа в ручных пневмомашинах (перфораторах, отбойных молотках), в пневмотолкателях системы управления машин, тормозных устройствах, в смесительных машинах и др.
Пневмопривод состоит из компрессорной установки, системы воздуховодов и пневматических двигателей, пневмоцилиндров и пневмокамер.
Достоинства: дешевизна, простота конструкций, экологическая чистота.
Недостатки: громоздкость, небольшой КПД.
Ручной привод – применяется в ограниченных случаях в основном в устройствах управления машиной и для привода небольших грузоподъемных машин (ручных лебедок, домкратов и
Комбинированный привод – привод, основанный на объединении в рамках одной машины различных типов приводов. Например: дизель – электрический привод.
Энергия от двигателя передается к устройству – потребителю. Механизм, передающий энергию двигателя к удаленному от него устройству – потребителю называется силовой трансмиссией.
В зависимости от способа передачи энергии классификация трансмиссий дана на рисунке 5
 |  |
Рисунок 5– Силовые трансмиссии
Общий КПД машины оценивается отношением мощности, развиваемой выходным элементом трансмиссии, к мощности, подаваемой на ее входной элемент.
Nвых – мощность на выходном элементе трансмиссии;
Nвх – мощность, подаваемая на входной элемент трансмиссии.
Кроме передачи энергии от двигателя к движителю машины силовые трансмиссии снабжают энергией и рабочее оборудование машины. Рабочее оборудование состоит из рабочего органа и деталей и узлов, обеспечивающих его ориентацию в пространстве. Оно создается с учетом функционального назначения и конструктивных особенностей базового шасси и включает в себя агрегаты, узлы и механизмы, обеспечивающие эффективную работу машины. Рабочий орган взаимодействует со средой, для обработки которой создана машина, а соединительные и крепежные элементы обеспечивают его конструктивную связь с шасси.
По результату взаимодействию с обрабатываемым материалом рабочие органы делят на пять групп (рисунок 6)
 |
Рисунок 6 –Рабочие органы строительных машин
Привод строительной машины схемы
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ
1.1. Основные узлы и элементы строительных машин
Строительными машинами называются машины, применяемые для выполнения технологических процессов при производстве строительно-монтажных работ.
В строительстве используется большое число машин, различных по многим признакам, но состоящих из одинаковых сборочных единиц и элементов. Любая строительная машина имеет следующие части:
– силовое оборудование (один или несколько двигателей для получения механической энергии);
– рабочее оборудование и рабочие органы для непосредственного воздействия на перерабатываемый материал и выполнения рабочих операций;
– ходовое оборудование (у переносных и стационарных машин отсутствует) для передвижения машин и передачи ее веса и рабочих нагрузок на опорную поверхность;
– передаточные механизмы (трансмиссии), связывающие рабочее и ходовое (у самоходных машин) оборудование с силовым;
– систему управления для запуска, остановки и изменения режимов работы силового оборудования, включения, выключения, реверсирования, регулирования скоростей и торможения механизмов машины;
— рамы (несущей конструкции) для размещения и закрепления на ней всех узлов и механизмов машины
Рама обеспечивает постоянство взаимного расположения всех узлов и элементов, благодаря чему машина сохраняет работоспособность в широком диапазоне эксплуатационных условий. Пространственная конфигурация рамы зависит от величины и направления нагрузок, воспринимаемых машиной, что в свою очередь, определяется ее назначением, типом и типоразмером. Часто роль рамы выполняют усиленные корпусные детали машины, как, например, ковш самоходного скрепера. Наряду с основной рамой на некоторых типах машин используются дополнительные рамы для крепления рабочих органов. В качестве примера можно назвать тяговую раму автогрейдера или универсальную раму бульдозера с поворотным отвалом и др.
Наибольшие структурные отличия машин, прежде всего, связаны с конструкцией рабочего оборудования, которое определяет их назначение.
Рабочее оборудование состоит из рабочего органа (одного или нескольких), а также деталей и узлов, обеспечивающих его ориентацию в пространстве, и входит в состав обязательного оснащения технологических машин. Оно создается с учетом своего функционального назначения и конструктивных особенностей базового шасси и включает в себя агрегаты, узлы и механизмы, наилучшим образом обеспечивающие эффективную работу машины. Рабочий орган взаимодействует со средой, для работы в которой создана машина, а соединительные и крепежные элементы (подвеска) обеспечивают его конструктивную связь с шасси. Как правило, рабочее оборудование оснащается силовой трансмиссией, снабжающей рабочий орган энергией и позволяющей управлять его положением в пространстве.
Несмотря на чрезвычайно широкую номенклатуру рабочих органов строительных машин и оборудования, обусловленную разнообразным перечнем выполняемых ими работ, по результату взаимодействия с обрабатываемым материалом (или грузом) их можно разделить на пять групп (табл. 1.1).
Классификация рабочих органов строительных машин