Строительные машины и оборудование, справочник





Силовое оборудование

Категория:
   Cведения о строительных машинах



Силовое оборудование

В качестве основного силового оборудования строительных машин применяют электродвигатели переменного и постоянного тока с питанием от внешней силовой сети и двигатели внутреннего сгорания, не зависящие от внешних источников энергии. Электродвигатели приводят в действие переносные (ручные) передвижные и стационарные машины, длительное время работающие на одном месте (башенные, козловые и мостовые краны, смесительные установки, конвейеры, насосные установки, и т.п.). Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Они характеризуются постоянной готовностью к работе, простотой пуска, управления и реверсирования, сравнительно небольшими габаритами и массой, экономичностью, простотой эксплуатации и надежностью в работе, способностью выдерживать кратковременные перегрузки, пригодностью для индивидуального привода механизмов машин. Основной их недостаток — зависимость от внешнего источника энергии.

Двигатели внутреннего сгорания применяют в основном в самоходных строительных машинах. Их достоинствами являются автономность от внешних источников энергии, высокая экономичность, небольшой вес, приходящийся на единицу мощности, постоянная готовность к работе. В двигателях внутреннего сгорания тепловая энергия сжигаемого в смеси с воздухом топлива преобразуется в механическую энергию вращающегося коленчатого вала. При сгорании сжатой движущимся поршнем топливовоздушнои смеси в цилиндре двигателя продукты сгорания (газы) расширяются, давят на поршень, который через шатун передает усилие на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Вал двигателя соединяется с трансмиссией машины гидравлической или фрикционной муфтой.

По виду потребляемого топлива и способу его воспламенения различают карбюраторные двигатели, работающие на бензине или газе с воспламенением топливовоздушнои смеси, приготовленной в карбюраторе, электрической искрой, и дизели, работающие на дизельном топливе с воспламенением топливовоздушнои смеси в результате ее нагрева при сжатии в цилиндрах. Дизели получили преимущественное распространение благодаря большей (в 1,3…1,5 раза) экономичности, более высокому (на 30…40%) КПД и способности работать на более дешевом топливе.

К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся: невозможность реверсирования (изменения направления вращения вала) и пуска под нагрузкой, сравнительно небольшой диапазон непосредственного регулирования скорости и крутящего момента, большая чувствительность к перегрузкам, сложность пуска при низких температурах, сравнительно малый срок службы (3000…4000 ч), высокая стоимость эксплуатации.

Различают одно- и многомоторные приводы. При одномоторном приводе движение механизмам и рабочему органу машины передается от основного двигателя (дизеля) через механическую трансмиссию. При многомоторном приводе каждый механизм и рабочий орган машины приводится в действие индивидуальным двигателем. Многомоторный привод применяется в машинах с большим количеством механизмов и может быть электрическим при питании индивидуальных электродвигателей от внешней сети и комбинированным автономным, при котором основной двигатель (дизель) приводит в действие генератор, питающий током индивидуальные электродвигатели (дизель-электрический привод), гидравлические насосы, нагнетающие рабочую жидкость в гидравлические двигатели (дизель-гидравлический привод), компрессор, питающий сжатым воздухом пневматические двигатели (дизель-пневматический привод) и т.п. Многомоторный привод упрощает кинематику машин (отсутствуют сложные и громоздкие механические трансмиссии), обеспечивает в широком диапазоне плавное бесступенчатое регулирование скоростей механизмов и рабочего органа, позволяет автоматизировать управление машинами.

Гидравлический привод применяется в большинстве современных строительных машин (экскаваторов, кранов, подъемников, погрузчиков, бульдозеров, скреперов и др.) для передачи мощности от основного двигателя к рабочему органу и исполнительным механизмам, а также в системах управления машин. В гидроприводе, называемом объемным или статическим, используется энергия практически несжимаемой рабочей жидкости (минеральное масло), нагнетаемой гидравлическими насосами. Основными достоинствами гидравлического привода являются: высокий КПД, экономичность, удобство управления и реверсирования, способность обеспечивать большие передаточные числа, бесступенчатое независимое регулирование в широком диапазоне скоростей исполнительных механизмов, простота преобразования вращательного движения в поступательное, предохранение двигателя и механизмов от перегрузок, компактность конструкции и надежность в работе.

Рис. 1.32. Принципиальная схема объемного гидропровода

Гидропривод включает следующие основные элементы: насосы, баки с рабочей жидкостью, гидравлические двигатели поступательного (гидравлические цилиндры) и вращательного (гидромоторы) действия, гидравлические распределители, распределяющие потоки рабочей жидкости от насосов к гидроцилиндрам или гидромоторам, фильтры и соединительные трубопроводы и регулирующие устройства. В гидродвигателях давление рабочей жидкости, создаваемое гидронасосом, преобразуется в поступательное движение поршня со штоком или во вращательное движение ротора, связанных с рабочим органом.

На рис. 1.32 показана принципиальная схема объемного гидропривода отвала бульдозера. Рабочая жидкость всасывается из бака через фильтр гидронасосом 3, которым нагнетается через распределительное устройство в одну из полостей гидравлических двигателей — гидроцилиндров 8. Под давлением жидкости начинают перемещаться поршни гидроцилиндров со штоками и шарнирно связанный с ними бульдозерный отвал 9. При этом рабочая жидкость из противоположных полостей гидроцилиндров вытесняется поршнями в сливную магистраль 12, соединенную через распределитель с баком. На напорной магистрали установлен предохранительный клапан 77, отрегулированный на определенное давление и сбрасывающий избыток жидкости в сливную магистраль при давлении превышающем установленное. Привод насоса осуществляется от основного двигателя машины.

В гидроприводах строительных машин широко применяют шестеренные и роторно-поршневые насосы и гидромоторы. Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости и характеризуются развиваемым давлением и подачей (производительностью). Гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую, вращая приводные валы механизмов, и характеризуются развиваемым крутящим моментом и частотой вращения вала.

Рис. 1.33. Шестеренный односекционный насос

Шестеренные насосы выполняют с внешним и внутренним зацеплением пар шестерен, составляющих одну, две или три секции насоса. Наиболее распространены односекцион-ные насосы типа НШ (рис. 1.33) с внешним зацеплением шестерен, имеющих от 6 до 12 зубьев. Ведущая и ведомая шестерни выполняются заодно с валами 7, установленными на подшипниках скольжения в корпусе со всасывающей и нагнетательной полостями. При вращении шестерен рабочая жидкость из бака засасывается во всасывающую полость, заполняет пространство между зубьями и переносится в нагнетательную полость, откуда выдавливается в напорную магистраль зубьями шестерен, вступающими в зацепление. Насосы типа НШ развивают давление до 15 МПа. Они просты по конструкции, малогабаритны и имеют невысокую стоимость. Основные недостатки — сравнительно малый КПД (0,6…0,75) и небольшой срок службы при работе с высоким давлением. Эти насосы развивают подачу порядка 400…500 л/мин при частоте вращения вала 2000 мин-1.

В шестеренных гидромоторах энергия рабочей жидкости, подводимой к шестерням от насоса, преобразуется в крутящий момент выходного вала.

Роторно-поршневые насосы и гидромоторы разделяют на аксиально-поршневые и радиально-поршневые. Аксиально-поршневые насосы (рис. 1.34, а) и гидромоторы имеют одинаковую конструкцию и состоят из вращающегося цилиндрового блока 5, поршней со штоками 2, приводного вала и неподвижного распределительного диска 6. По окружности блока расположены восемь цилиндров 4. При вращении блока, наклоненного к оси приводного вала под угоном а = 15+30°. поршни вращаются вместе с блоком и одновременно движутся возвратно-поступательно в его цилиндрах. попеременно засасывая рабочую жидкость из гидробака и’ выталкивая ее в напорную магистраль. Жидкость засасывается и нагнетается поршнями через дуговые окна в распределительном диске 6. Перемычки между окнами отделяют полость всасывания от полости нагнетания. При вращении блока отверстия цилиндров соединяются либо со всасывающей, либо с напорной магистралями. Угол наклона а качающего блока определяет ход поршней и подачу насоса.

Рис. 1.34. Принципиальные схемы поршневых насосов

Различают нерегулируемые (постоянной подачи) насосы, у которых угол а постоянный, и регулируемые (переменной подачи) насосы. у которых угол а можно плавно изменять в процессе работы. При изменении угла а будут обратно пропорционально изменяться подача Q (или производительность насоса) и давление р, развиваемое насосом, при неизменной мощности насоса Р, так как Р = pQ. Причем, если этот угол изменить на противоположный, то насос изменит направление подачи жидкости также на противоположное. Регулируемые аксиально-поршневые насосы, снабженные устройствами для поворота оси блока в зависимости от давления в системе, используют для автоматического регулирования усилия и скорости рабочего органа или исполнительного механизма машины при колебаниях внешней нагрузки. В гидроприводах одноковшовых экскаваторов и стреловых самоходных кранов применяют сдвоенные аксиально-поршневые насосы, установленные в одном корпусе. Такие насосы нагнетают рабочую жидкость обычно в две напорные магистрали. Современные аксиально-поршневые насосы унифицированы, имеют высокий КПД (0,96…0,98) и развивают рабочее давление до 35 Мпа; производительность их достигает 1000 л/мин, а частота вращения — до 3000 мин.

При использовании аксиально-поршневого насоса в качестве гидромотора по его напорной магистрали от насоса нагнетается рабочая жидкость, и ее давление на поршни преобразуется во вращение приводного вала. Отработанная жидкость отводится от гидромотора по сливному трубопроводу. Для реверсирования гидромотора меняют местами нагнетательный и сливной трубопроводы или изменяют направление потоков жидкости в них на противоположное.

Рис. 1.35. Радиально-поршневой гидромотор

Основными элементами радиально-поршневых насосов и гидромоторов являются неподвижный статор и несоосный с ним вращающийся ротор с цилиндрами, в которых движутся поршни. На принципиальной схеме радиально-поршневого насоса (рис. 1.34, б) условно показаны один цилиндр и поршень. Ось Ог ротора смещена относительно оси Ох статора // на величину эксцентриситета е, благодаря чему при вращении ротора поршень движется возвратно-поступательно в цилиндре 13. При движении поршня от точки В к точке А и одновременно от оси Ог происходит всасывание рабочей жидкости из гидробака через всасывающий канал 9, а при дальнейшем движении поршня от точки А к точке Дик оси Ог — нагнетание жидкости в напорный канал 15. Необходимое плотное прижатие поршня к статору обеспечивается пружиной 14 или напором – жидкости, подводимой под поршень. Подачу насоса регулируют изменением эксцентриситета.

Реверсирование насоса осуществляется изменением положения эксцентриситета путем перемещения статора, в результате чего действия полостей всасывания и нагнетания меняются на обратные. Радиально-поршневые насосы имеют 1…9 поршней, развивают рабочее давление до 25 МПа и s обеспечивают подачу 5…500 л/мин при частоте вращения ротора 25… 100 с.

Радиально-поршневые гидромоторы аналогичны по устройству насосам. Высокомоментные радиально-поршневые гидромоторы (МКр > 1000 Н м, /; < 16 с) способны осуществлять привод рабочего органа или механизма машины непосредственно без промежуточных механических передач.

Рис. 1.36. Гидравлические цилиндры

Такие гидромоторы применяют для привода рабочих органов траншейных экскаваторов, в механизмах поворота и передвижения гидравлических экскаваторов и кранов и т.п. Составные части радиально-поршневого гидромотора (рис. 1.35): статор с профильными кольцами. ротор с цилиндрами и поршнями У, соединенными через траверсы с роликами 6, и распределительное устройство. Ролики прокатываются по профильным кольцам статора. При подаче рабочей жидкости от насоса через распределитель и каналы в валу под поршни, последние начинают выдвигаться и оказывать давление через траверсы и ролики на профильные кольца. Тангенциальные составляющие этого давления заставляют ротор вращаться в направлении, указанном стрелкой. Подпоршневые полости поршней, движущихся к центру вала. соединяются со сливной линией.

Гидроцилиндры приводят в действие элементы рабоче! о оборудования машин с помощью подвижного звена в виде цилиндра (рис. 1.36. а) или поршня со штоком 10. Различают гндроци-линдры одностороннего и двустороннего действия. У первых принудительное движение звена осуществляется под давлением жндкосш только в одном направлении (рабочий ход), а возврат в исходное положение — под действием пружины (рис. 1.36, б) или веса перемещаемого элемента. У вторых, наиболее распространенных, подвижное звено перемещается принудительно нагнетаемой жидкостью в противоположных направлениях (рис. 1.36, в—е).

Гидроцилиндры двустороннего действия бывают с односторонним (рис. 1.36, в) и двусторонним штоком (рис. 1.36, д, е). При необходимости перемещения подвижного звена на значительные расстояния (до 2,5…3 м) применяют телескопические гидроцилиндры (рис. 1.36, д). Полость цилиндра, в которой расположен шток, называется штоковой, противоположная — поршневой. Рабочая жидкость в поршневую и штоковую полости поступает соответственно через угловые штуцера. Герметичное разделение штоковой и поршневой полостей обеспечивается уплотнениями (манжетами) поршня. Утечке рабочей жидкости из штоковой полости препятствует уплотнение (манжета). Хвостовые части цилиндров и головки штоков имеют сферические подшипники для шарнирного крепления к элементам машин. Для смягчения ударов в конце хода поршня служит демпфирующий клапан. При обратном ходе поршня демпфером является упор.

Гидрораспределители управляют потоком жидкости, подаваемой в гидравлические двигатели, последовательностью их работы и обеспечивают отвод отработавшей жидкости из сливных полостей в бак. Кроме того, распределители раверсируют гидродвигатели и регулируют их скорость. Различают золотниковые, клапанные и крановые распределители. Наиболее распространены золотниковые распределители, управляющие потоком жидкости с помощью движущихся возвратно-поступательно золотников. По числу присоединенных каналов золотниковые распределители делят на двух-, трех- и четырехходовые. Для управления гидродвигателями двустороннего действия применяют, как правило, четырехходовые распределители с четырьмя каналами (напор, слив и два рабочих отвода). По числу фиксированных положений золотника — рабочих позиций — различают трех- и четырехпозиционные распределители. Положения золотника трехпозиционного распределителя — два рабочих и одно нейтральное, четырехпозиционного — два рабочих, одно нейтральное и одно плавающее.

На рис 1.32 показано, как трехпозиционный четырехканальный распределитель управляет подачей рабочей жидкости в гидроцилиндры подъема отвала. С его помощью можно соединять напорную и сливную линии либо с трубопроводом (см. рис. 1.32, б, рабочее положение Р\ рукоятки управления 6), либо с трубопроводом (см. рис. 1.32, в, положение Pi), реверсируя работу гидроцилиндров. В нейтральном положении золотника (положение Н) можно останавливать штоки гидроцилиндров и связанный с ними отвал в любом положении, перекрывая оба трубопровода. При этом через клапан соединяются напорная и сливная линии и непрерывно разгружается работающий насос.

Четырехсекционный распределитель обеспечивает четвертое — плавающее положение, при котором штоковая и поршневая полости соединены со сливной линией, а подвижное звено (шток или цилиндр) может свободно перемещаться под действием внешней нагрузки.

К регулирующим устройствам относятся клапаны различного назначения и дроссели. Давление в системе регулируют предохранительными и редукционными клапанами. Предохранительные клапаны ограничивают максимальное давление, развиваемое насосом, и срабатывают (открывающие) при давлении, превышающем номинальное на 10…15%, перепуская жидкость в сливную магистраль. Они защищают элементы гидропривода от перегрузок.

Редукционные клапаны понижают давление подаваемой в систему жидкости до определенной величины независимо от давления, развиваемого насосом. Обратные клапаны пропускают поток жидкости только в одном направлении. Дроссели регулируют подачу жидкости в гидродвигатели с целью изменения скорости подвижных звеньев гидроцилиндров или частоты вращения гидромоторов. Они представляют собой местные гидравлические сопротивления, устанавливаются на трубопроводе, соединяющем сливную и напорную линии, и отводят часть потока в сливную линию, уменьшая подачу жидкости в гидродвигатель.

Гидродинамические передачи представляют собой гидромуфту или гидротрансформатор, которые устанавливаются между основным двигателем и трансмиссией машины. Принцип действия таких передач основан на гидродинамической (т.е. через жидкость) связи между их ведущими и ведомыми элементами.

Рис. 1.37. Гидродинамические передачи

Гидромуфта (рис. 1.37, а) включает ведущее насосное и ведомое турбинное колеса со спиральными лопастями, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах и разделенные между собой небольшим зазором. Колеса заключены в кожух 5, заполненный маловязким маслом. При вращении ведущего вала лопасти насосного колеса сбрасывают рабочую жидкость на лопасти турбинного колеса, заставляя его вращаться в том же направлении.

С лопаток турбинного колеса жидкость возвращается в насосное колесо, образуя замкнутый поток. Гидромуфты характеризуются примерным равенством крутящих моментов на ведущем и ведомом валах и надежно предохраняют двигатель машины от перегрузок.

Гидротрансформатор (рис. 1.37, б) помимо насосного и турбинного колес имеет промежуточное направляющее неподвижное колесо (реактор). Реактор воспринимает разность крутящих моментов насосного и турбинного колес и обеспечивает получение реактивного момента, воздействующего на турбинное колесо. Таким образом, на выходной вал гидротрансформатора действуют два момента — крутящий момент приводного вала, передаваемый через поток жидкости, и реактивный момент, в сумме превышающие момент на приводном валу. При уменьшении частоты вращения турбинного колеса с увеличением внешней нагрузки автоматически повышается реактивный и, следовательно, суммарный крутящий момент на выходном валу. Отношение максимального крутящего момента к моменту двигателя, называемое коэффициентом трансформации, составляет 2,5…3,5. Применение гидротрансформаторов позволяет предохранять двигатели и трансмиссии машин от перегрузок, улучшить эксплуатационные качества машин, автоматизировать их работу и повысить производительность.

Пневматический привод использует энергию сжатого в компрессорах до 0,5…0,8 МПа воздуха и применяется в пневматических молотах, ручных пневмомашинах и вибраторах, для питания различной аппаратуры при отделочных работах, а также в системах управления машин для плавного включения механизмов в работу и их торможения. Основными частями такого привода являются: компрессор с приводным двигателем и воздухосборником (ресивером), пневматические двигатели вращательного и возвратно-поступательного действия, соединительные воздухопроводы, регуляторы давления и предохранительные клапаны, воздушные фильтры и масловодоотделители. Отработанный воздух из пневмодвигателей выбрасывается непосредственно в атмосферу. Компрессоры приводятся в действие от электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания. Компрессор с приводом и вспомогательной аппаратурой составляют компрессорную установку, которая может быть переносной и передвижной. Передвижные установки, смонтированные на одноосных и двуосных тележках, прицепах, шасси грузовых автомобилей (самоходные установки), широко используют на строительно-монтажных работах. Переносные установки применяют в основном при выполнении отделочных (окрасочных) работ небольших объемов. Компрессоры по принципу действия разделяют на поршневые, ротационные, турбинные, диафрагмовые и винтовые. Поршневые компрессоры, получившие в городском строительстве наибольшее распространение, бывают одно- и двухступенчатого сжатия.

В компрессоре одноступенчатого сжатия (рис. 1.38, а) внутри цилиндра движется возвратно-поступательно поршень, шарнирно соединенный шатуном с приводным коленчатым валом. На крышке цилиндра установлены подпружиненные автоматически действующие клапаны — всасывающий и нагнетательный. При движении поршня вниз в цилиндре создается разряжение, при котором поступающий через фильтр атмосферный воздух открывает клапан и заполняет цилиндр. При движении поршня вверх клапан автоматически закрывается, и воздух в цилиндре начинает сжиматься. Под давлением сжатого воздуха, достигшем определенной величины, открывается клапан, и сжатый воздух по воздуховоду поступает в воздухосборник, откуда через раздаточные краны по резиновым шлангам подводится к потребителям.

Рис. 1.38. Поршневые компрессоры

В компрессоре двухступенчатого сжатия (рис. 1.38, б) воздух сначала сжимается до 0,2…0,25 МПа в цилиндре низкого давления, затем, пройдя через холодильник (водяной или воздушный) 10, поступает в цилиндр высокого давления, сжимается там до 0,8 МПа и подается в воздухосборник. В воздухосборнике создается запас сжатого воздуха для равномерной (без пульсации) подачи сжатого воздуха к потребителю, а также обеспечивается охлаждение и очистка воздуха от воды и масла. Предохранительный клапан воздухосборника срабатывает при избыточном давлении и выпускает часть воздуха в атмосферу. Давление контролируется манометрами. Производительность передвижных компрессорных установок 2… 20 м3/мин.


Читать далее:

Категория: - Cведения о строительных машинах





Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины