ПРИВОД СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
§ 1 Общие понятия и определения • Привод - устройство, приводящее в движение машину. • Состав: -источник энергии (силовая установка), -передаточное устройство (трансмиссии), -система управления (для приведения в действие и отключения механизмов машины). • Силовая установка - комплект, состоящий из: двигателя и обслуживающих его устройств. Например, двигатель внутреннего сгорания + топливный бак, система охлаждения, отвода выхлопных газов и т. п. • Трансмиссии м. б. : - механическими, - электрическими, - гидравлическими, -пневматическими, -смешанными.
Трансмиссии • В механических и смешанных трансмиссиях механическое движение передается без его преобразования в другие формы энергии. • Во всех других случаях Вращательное движение выходного вала двигателя силовой , установки Энергия: электрическая, движения рабочей жидкости, сжатого воздуха электро-, гидро-, пневмо двигатели Механическое движение
Наименование приводов • По типу двигателя силовой установки (карбюраторный, дизель); • По виду используемой энергии внешнего источника (электрический, пневматический); • По типу трансмиссии (гидравлический, дизель- электрический ). • Если несколько рабочих органов (исполнительных механизмов) приводятся в движение от одного двигателя - одномоторный (групповой) привод. • Если часть или все рабочие органы (исполнительные механизмы) приводятся от собственных двигателей - многомоторный. • Двигатели могут питаться энергией: 1)от одного генератора (насоса), 2)индивидуально — каждый от своего генератора (индивидуальный привод), 3) по смешанной схеме. Индивидуальный привод - более высокий КПД, простота и агрегатность конструкции, лучшая приспособленностью к автоматизации управления, условия эксплуатации и ремонта.
Предпочтительные приводы(а!) К О Т О Р Ы Е Имеют меньшие габаритные размеры и массу, Обладают высокой надежностью и готовностью к работе, высоким КПД Просты в управлении Более приспособлены к автоматизации управления Обеспечивают независимость рабочих движений Обеспечивают возможность совмещения рабочих движений
§ 2. Двигатели внутреннего сгорания • Химическая энергия топлива => в механическую энергию. • В приводах строительных машин применяют многоцилиндровые карбюраторные и дизельные (дизели) двигатели с 4, 6, 8, 12 цилиндрами, работающими на жидком топливе — бензине (карбюраторные двигатели) или дизельном топливе (дизели). • Состав: корпус, кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, системы смазки, охлаждения, питания, зажигания (для карбюраторных), пуска, впуска и выпуска. • Рабочий цикл (рабочий процесс) - последовательность периодически повторяющихся 1)впуска, 2)сжатия и 3)сгорания топлива => расширение газов, 4)их выпуск. • Такт - часть рабочего цикла - ход поршня в одном направлении. • Рабочий цикл - четыре такта или два оборота коленчатого вала.
Четырехтактный карбюраторный 5 Цилиндр 4 Поршень 1 Коленвал 3 Палец 2 Шатун 8 Свеча 6 Впускной 7 Выпускной
Рабочий цикл • 1 такт - поршень 4, приводимый коленчатым валом 1 через шатун 2, перемещается вниз, всасывая в цилиндр 5 через открытый впускной клапан 6 смесь из паров бензина и воздуха, поступающую из карбюратора. • 2 такт - поршень, приводимый коленчатым валом, перемещается снизу вверх, сжимая рабочую смесь при закрытых впускном 6 и выпускном 7 клапанах. Вследствие сжатия ее давление и температура повышаются - хорошие условия для ее сгорания. В конце такта смесь воспламеняется от свечи 8. • 3 такт. Сгорая, рабочая смесь увеличивается в объеме => повышенное давление => поршень — движение вниз. • Четвертый - поршень перемещается коленчатым валом вверх, выталкивая отработавшие газы из рабочей полости цилиндра через открытый выпускной клапан 7.
Четырехтактный дизельный 6 – Впускной, 8 – Выпускной клапаны, 7 - Форсунка, 7
Рабочий цикл • Топливо-воздушная смесь образуется непосредственно в рабочей полости цилиндра из впрыскиваемого через форсунку 7 распыленного дизельного топлива и всасываемого из атмосферы через клапан 6 воздуха. • Порядок движений поршня и клапанов на всех четырех тактах рабочего цикла такой же, как и у карбюраторного. • Воздух поступает в рабочую полость через открытый клапан 6 в течение первого такта. • Топливо впрыскивается топливным насосом через форсунку 7 в конце второго такта — сжатия при закрытых клапанах 6 и 8. • Смешиваясь с воздухом, при дальнейшем сжатии топливо прогревается, частично испаряется и самовоспламеняется. • В дальнейшем работа дизеля аналогична работе карбюраторного двигателя
Дизель
Многоцилиндровые двигатели • При установке на коленчатом валу нескольких цилиндров в один и тот же момент времени все они находятся на разных стадиях (тактах) рабочего цикла. • Например, четырехцилиндровый двигатель. -Если в первом цилиндре происходит рабочий ход -То в четвертом (при таком же положении поршня) = > впуск рабочей смеси (для карбюраторных двигателей). => всасывание воздуха (для дизелей). -Второй цилиндр работает на сжатие рабочей смеси. -Третий — на выпуск отработавших газов. • Таким образом, рабочий ход осуществляется последовательно цилиндрами 1, 3, 2 и 4
Показатели работы • Равномерность вращения обеспечивают: -маховик, накапливающий энергию при ускоренном вращении коленчатого вала и отдающий ее при замедлениях. -Большее количество цилиндров. • Основные показатели работы: -мощность и крутящий момент на коленчатом валу, -часовой и удельный расход топлива (экономичность ), -эффективный КПД (совершенство конструкции). • Удельный расход топлива - отношение его часового расхода к мощности на коленчатом валу. • Эффективный КПД – отношение мощности к затраченной теплоте использованного топлива.
Сравнение дизель - карбюраторный Параметр Эффективный КПД Удельный расход топлива г/(к. Вт-ч) Дизель 0, 35. . . 0, 45 Карбюратор 0, 26. . . 0, 32 190. . . 240 280. . . 320 Токсичные вещества Запуск при низких температурах меньше больше труднее легче Чувствительность к перегрузкам высокая низкая Масса большая меньше
§ 3. Электрические двигатели • В приводах - электродвигатели переменного и постоянного тока. 3. 1. Электродвигатели переменного тока. Широко применяют в качестве привода стационарных строительных машин (бетоносмесителей, дробилок и др. ). Асинхронный Синхронный Частота вращения ротора Ротор вращается синхронно с отличается от частоты магнитным полем питающего вращающего магнитного поля, напряжения. создаваемого питающим напряжением. Наиболее часто используются в Наиболее часто применяются строительных машинах шаговые моторы Свойства: простота управления и обслуживания, малая стоимость, надежность в эксплуатации, способность к большим кратковременным перегрузкам.
Электрические двигатели 3. 2. Электродвигатели постоянного тока Коллекторные Бесколлекторные, в виде: С возбуждением постоянными Замкнутой системы с магнитами использованием датчика С параллельным соединением положения ротора (ДПР) обмоток возбуждения и якоря Системы управления С последовательным (преобразователя координат) соединением обмоток возбуждения и якоря Силового полупроводникового Со смешанным соединением преобразователя (инвертора) обмоток возбуждения и якоря • Имеют мягкую внешнюю характеристику • Являются наиболее пригодными для привода карьерных машин • Более плавный пуск и торможения механизмов чем у переменного.
Электродвигатели, особенности • В приводах грузоподъемных машин для плавной посадки грузов, (монтаж) и ускоренного опускания грузозахватных устройств, применяют двухскоростные асинхронные двигатели с соотношением скоростей 2: 1; 8: 3; 3: 1; 10: 3. • Ручные машины с электрическим приводом подключают к электросети через преобразователи частоты с 50 на 400 Гц, что позволяет уменьшить их массу в 3, 5 раза. • В приводах ручных машин используют однофазные коллекторные электродвигатели. «+» мало чувствительны к колебаниям напряжения в сети, устойчиво работают в режиме частых пусков, могут включаться в сеть без преобразователей. «-» высокая стоимость, специалисты высокой квалификации для их обслуживания.
Электродвигатели, выводы • В строительных машинах применяют преимущественно электроприводы на переменном трехфазном токе 50 гц. • Приводы постоянного тока и по системе генератор — двигатель применяют при необходимости регулирования скоростей машины с обеспечением плавности (например, мощные экскаваторы). • Для длительно-непрерывного режима (бетоносмесители конвейеры, …) – электродвигатели общепромышленных типов. • Для кратковременно-повторного режима работы (экскаваторы, краны, ) применяют специальные крановые электродвигатели: - работающие при частых пусках и торможениях, с широко регулируемой скоростью вращения, - обладающие значительной перегрузочной способностью (отношением максимального момента, развиваемого двигателем, к его номинальному моменту).
§ 4. Силовое оборудование 4. 1. Гидростанции • Это гидравлический насос с приводом от бензинового, дизельного, электрического двигателя. • Отличаются давлением и подачей масла. • К гидростанциям подключается большое количество различного гидравлического инструмента. • Они стали заменять компрессоры, мотопомпы при откачке жидкостей, бензорезы и нарезчики швов. • + Небольшие габариты, малый вес, высокая энерговооруженность, легкая транспортировка и подключение.
Гидростанция 1. Электродвигатель. 2. Манометр. 3. Гидрораспределитель. 4. Фильтр тонкой очистки масла 5. Воздушный фильтр - заливная горловина. 6. Указатель уровня масла с термометром. 7. Маслобак. 8. Блок сцепления с демпфирующим элементом. 9. Насос гидравлический. 10. Гидроплита 11. Сливная пробка.
Силовое оборудование 4. 2. Пневматический компрессор Предназначен для нагнетания сжатого воздуха для подключения пневматического инструмента в основном, для окрасочных и строительно-отделочных работ. • Самыми популярные - с объемом ресивера* 24 и 50 литров с производительностью 110― 240 л/мин. • Преимущества: невысокая цена, простота конструкции, обслуживания и ремонта, сжимают почти все технические газы. Масляные Безмасляные Имеют более высокую В медицине и пищевом производительность и являются производстве. Низкая цена. Но! более долговечными. С недолговечны и имеют низкую охлаждением (принудит) и без. производительность *Англ. ( receive — «получать, вмещать» ) - сосуд для скапливания газа или пара.
Строительные компрессоры(а!)
Силовое оборудование 4. 3. Электрогенераторы • В нем неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую. • Принцип работы. Двигатель внутреннего сгорания вращающий момент => валу электрогенератора => электрический ток. • Мощность электрогенераторов составляет от 0, 5 до 3000 к. Вт. • Применяются, где нужно обеспечить постоянство или автономность энергоснабжения: на строительных площадках, особенно, где рабочий процесс нельзя прервать даже на минуту.
Электрогенераторы КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОВ По назначению: бытовые, профессиональные По мобильности: портативные (переносные), передвижные и стационарные По применению: резервные, основные По топливу (типу двигателя): бензиновые, дизельные и газовые По пуску: с ручным, электростартерным, автоматическим запуском По числу фаз: однофазные и трехфазные По типу охлаждения двигателя: с воздушным и с водяным По исполнению: открытые, в шумопоглощающем корпусе, в контейнере
Бензиновый
Дизельный
Газовый
§ 5. Трансмиссия • Это — механизм, передающий движение от силовой установки отдельным сборочным единицам (узлам) машины или от одной сборочной единицы к другой. Также преобразуют (меняют) направление движения, скорости, моменты и усилия. БЫВАЮТ: Механические Гидравлические Электрические 5. 1. Механические трансмиссии состоят из: зубчатых передач, коробок скоростей, валов, предохранительных и ограничительных муфт, реверсивных механизмов, тормозных устройств. • Достоинства: большая надежность, высокий КПД (0, 8 - 0, 92), небольшая металлоемкость (3, 2— 5, 5 кг на 1 к. Вт мощности машины), малая чувствительность к внешним температурам. • Недостаток: сложность бесступенчатого регулирования скорости.
5. 2. Гидравлические (гидрообъемные). • Движение от ведущего элемента к ведомому передается под воздействием перемещающейся жидкости в замкнутом пространстве. • Состав: гидронасосы, гидродвигатели объемного типа, распределительные устройства (золотниковые), предохранительные клапаны, трубопроводы. 5. 3. Электрические • Обеспечивает передачу тягового усилия от первичного двигателя к исполнительному органу, используя электрически соединенные агрегаты. • Бывают двух видов: 1)Постоянного и 2)Переменного тока.
Прозрачность трансмиссия 1)Частота вращения на выходе не связана с частотой вращения первичного двигателя. Удобно трогаться с места, изменять направления движения, полное использование мощности двигателя в широком диапазоне скоростей – «непрозрачная трансмиссия» . 2)Заменяет понижающий редуктор и обеспечивает реверсирование «Прозрачная» . • Трансмиссия м. б. как бы фильтром колебаний внешней нагрузки при ее реактивном воздействии на двигатель. • То есть — приведенная к коленчатому валу двигателя внешняя нагрузка оказывается сглаженной по сравнению с таковой на рабочем органе или исполнительном механизме. Прозрачность трансмиссии - степень такой фильтрации.
Прозрачность трансмиссии • Весьма жесткая трансмиссия - прозрачная, т. е. пропускает через себя реактивную внешнюю нагрузку без изменений. • Непрозрачная- не пропускают через себя колебания реактивной внешней нагрузки. • Существуют устройства, называемые гидротрансформаторами и включаемые в трансмиссию по схеме последовательного соединения, момент на ведущем звене которых остается постоянным вне зависимости от момента на ведомом звене (от колебаний внешней нагрузки). • Все другие податливые звенья и устройства, частично выравнивающие реактивную внешнюю нагрузку, называют полупрозрачными.
