Строительные машины и оборудование, справочник





Трансмиссии ремонтно-строительных машин

Категория:
   Ремонтно-строительные машины

Трансмиссии ремонтно-строительных машин

По способу передачи энергии трансмиссии ремонтно-строительных машин делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Механическая энергия первичной силовой установки (двигателя) часто преобразуется в энергию других видов (электрического тока, рабочей жидкости, сжатого воздуха), а затем снова в механическую. В комбинированных трансмиссиях такое преобразование может происходить неоднократно.

Механические трансмиссии делятся на редукторные и канатно- блочные. Первые представляют собой системы редукторов в сочетании с различными видами передач (зубчатые, карданные, цепные, ременные и др.). Составными частями вторых служат лебедки и канатные полиспасты с направляющими блоками. Важными элементами механических трансмиссий являются сцепные муфты и тормоза, являющиеся также элементами управления. Редукторы предназначаются для отбора и распределения мощности силовой установки между механизмами машины, а также для изменения величины и направления силовых потоков. Редукторные трансмиссии обеспечивают передачу движения на короткие расстояния. При относительно больших размерах передач (на бульдозерах, скреперах, экскаваторах) используют канатно-блочные трансмиссии.

Основными положительными качествами механических трансмиссий являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшая масса и стоимость, надежность в работе. К недостаткам относятся значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Расширение диапазона регулирования скоростей и крутящих моментов ведет к значительному усложнению конструкции трансмиссий, что снижает ресурс и ремонтопригодность машины.



Основными положительными качествами механических трансмиссий являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшая масса и стоимость, надежность в работе. К недостаткам относятся значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Расширение диапазона регулирования скоростей и крутящих моментов ведет к значительному усложнению конструкции трансмиссий, что снижает ресурс и ремонтопригодность машины.

Электрические или комбинированные дизель-электрические трансмиссии применяют на некоторых ремонтно-строительных машинах. Силовой установкой такого привода является генератор, питаемый от внешней сети, или агрегат, сочетающий дизельный двигатель с генератором. Генераторы питают током электродвигатели постоянного или переменного тока, приводящие в действие механизмы рабочего оборудования.

Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и удобны в эксплуатации, допускают кратковременные перегрузки. Существенным недостатком электропривода с двигателями переменного тока является то, что они фактически не обладают способностью саморегулироваться. Применение сопротивлений для смягчения характеристики приводит к большим потерям энергии и увеличению массы. Для регулирования скоростей применяют систему электропривода с тормозным генератором постоянного тока. По этой схеме момент тормозного генератора регулируют изменением тока возбуждения или сопротивления в цепи якоря.

В электрических приводах механизмов некоторых машин применяют асинхронные крановые электродвигатели трехфазного тока напряжением 220 и 380 В с короткозамкнутым ротором при мощности до 10 кВт или с контактными кольцами при большей мощности. Они обладают значительной перегрузочной способностью, при этом удобны в управлении, хотя имеют большой пусковой момент при включении и невозможность регулирования скорости. Поэтому их применяют только для привода лебедок с небольшим усилием и для привода вспомогательных механизмов.

Двигатели с контактными кольцами удовлетворительно работают при частых пусках и торможениях, допускают регулировку угловой скорости. Управление двигателями осуществляют специальными реостатами — контроллерами.

Преимуществами электропривода являются: постоянная готовность к работе, простота пуска и реверсирования, высокий КПД, возможность получения «мягкой» характеристики и дистанционного автоматического управления. К недостаткам относятся зависимость от внешнего источника энергии и большая стоимость электрооборудования.

Гидравлические трансмиссии широко применяют на ремонтно-строительных машинах. Гидравлические приводы работают при давлении рабочей жидкости 6,3.. .35 МПа и более при ее расходе 10.. .200 л/мин. Гидравлический привод обладает рядом достоинств по сравнению с другими видами: сравнительно небольшая масса и габариты гидроагрегатов, возможность получения больших передаточных чисел, которые могут достигать более тысячи. Небольшая инерционность передач обеспечивает хорошие динамические свойства привода, что увеличивает долговечность машины и позволяет производить включение и реверсирование рабочих движений за доли секунды, сокращая время рабочего цикла и повышая производительность машины. Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости рабочих движений; позволяет автоматизировать не только отдельные операции, но и целые технологические процессы; снижает затраты энергии на управление машиной независимо от мощности привода, повышает безопасность работы машиниста.

Узлы гидропривода располагают следующим образом: насос — У приводного двигателя, гидродвигатели — непосредственно у исполнительных органов, элементы управления — у пульта машиниста. Приводной двигатель, система привода и рабочие органы надежно предохраняются от перегрузок благодаря применению предохранительных и перепускных клапанов. В системах гидропривода широко применяются стандартизированные и унифицированные узлы (объемные насосы, аксиально-поршневые гидромоторы, гидроцилиндры, управляющая гидроаппаратура), что снижает себестоимость гидропривода и облегчает его эксплуатацию и ремонт.

Рис. 3.2. Гидродинамические трансмиссии

К недостаткам гидропривода относятся: снижение объемного и механического КПД у насосов и гидромоторов с 0,92 до 0,86 при длинных трубопроводах; применение специальных рабочих жидкостей в различных климатических условиях; появляется необходимость наблюдения за состоянием соединений и ликвидация утечек рабочей жидкости; относительно большая по сравнению с механическим стоимость изготовления.

Гидравлические приводы бывают гидродинамические и гидростатические (объемные).

Гидродинамические трансмиссии выполняют с гидромуфтами и гидротрансформаторами (рис. 3.2). Их отличительной особенностью является отсутствие жесткой связи между ведущим и ведомым валами. Передача мощности осуществляется за счет кинетической энергии рабочей жидкости, воздействующей на лопасти рабочих колес. Гидромуфта (рис. 3.2, а) имеет два рабочих колеса — насосное и турбинное, расположенные в корпусе. Первое соединяется с двигателем, второе — с ведомым элементом трансмиссии. Оба колеса образуют замкнутое кольцевое пространство — рабочую полость, которая заполняется рабочей жидкостью. Лопатками насосного колеса, приводимого во вращение двигателем от вала, рабочая жидкость отбрасывается к периферии рабочей полости, попадает на лопатки турбинного колеса и приводит его и вал во вращение. Затем она по корпусу возвращается к насосному колесу.

Гидротрансформатор (рис. 3.2, б) состоит из трех рабочих элементов— насосного колеса, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса, жестко посаженного на ведомый вал, и неподвижного направляющего аппарата (реактора). В рабочих полостях, так же как и в гидромуфте, циркулирует рабочая жидкость. Ввиду наличия реактора 6 при изменении внешней нагрузки в гидротрансформаторе происходит преобразование не только скорости вращения, но и крутящего момента. В трансмиссиях мощных строительных машин гидротрансформаторы выполняют роль бесступенчатого редуктора, плавно и автоматически изменяющего величину передаваемого крутящего момента. Это значительно облегчает управление машиной и повышает ее производительность. Гидротрансформатор «непрозрачной» схемы надежно предохраняет трансмиссию и двигатель от перегрузок, что способствует значительному увеличению срока службы двигателя и агрегатов трансмиссии. Однако из-за сравнительно низкого КПД возникает необходимость увеличения мощности силовой установки на 10… 15% что ведет к снижению топливной экономичности машины. Гидродинамические трансмиссии широко применяют на экскаваторах, самоходных скреперах, колесных бульдозерах и погрузчиках.

Гидромеханические трансмиссии обеспечивают быстрый разгон и торможение машины, выполняют функции автоматических бесступенчатых коробок перемены передач, хорошо согласовывают работу механизмов и др. Значительный эффект получают совмещением механических трансмиссий с гидравлическими, особенно для малогабаритных машин и механизмов.

Гидрообъемный привод состоит из насоса, гидродвигателя, гидроцилиндров, соединяющих рабочие линии высокого (напорные) и низкого (сливные, всасывающие, подпиточные) давления, а также регулирующих и вспомогательных устройств.

На машинах для ремонтно-строительных работ используются аксиально-поршневые регулируемые (типа 207 и 223) и нерегулируемые (типа 210) насосы и гидромоторы, радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы (типа РМ), шестеренчатые насосы (НШ) и гидромоторы, пластинчатые гидромоторы и насосы (типа Г-12). Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости и характеризуются развиваемым давлением и подачей. Гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую и характеризуются развиваемым крутящим моментом и частотой вращения вала.

Наиболее распространены насосы НШ (рис. 3.3). Ведущие и ведомые шестерни жестко сидят на валах, установленных на скользящих подшипниках в корпусе. При вращении шестерен валом рабочая жидкость из бака через всасывающую полость заполняет пространство между зубьями, откуда выдавливается в напорную магистраль. Насос развивает давление до 14 МПа при подаче до 100 л/мин.

Рис. 3.3. Шестеренчатый насос: а — общий вид; б — схема работы

Основными деталями лопастного насоса Г-12 (рис. 3.4, а) являются корпус, ротор, лопасти, перемещающиеся в пазах ротора. При вращении ротора лопасти под действием центробежных сил скользят по пазам, выдвигаются, захватывают рабочую жидкость, поступающую в корпус из бака, и нагнетают ее в магистраль под давлением 10…12,5 МПа.

Основными деталями радиально-поршневых насосов типа РМ (рис. 3.4, б) являются неподвижный статор и несоосный с ним вращающийся ротор с плунжерами и пружинами. Ввиду несоосности ротора и статора происходит забор рабочей жидкости из бака через всасывающий канал, при дальнейшем движении плунжеры перемещаются и сжимают рабочую жидкость, создавая давление до 25 МПа в магистрали.

Аксиально-поршневой насос типа НПА-64 (рис. 3.4, в) состоит из цилиндрового блока, плунжеров со штоками, приводного вала и неподвижного распределительного диска. По окружности блока расположено восемь цилиндров с плунжерами. При вращении блока, наклонного к оси приводного вала под углом а=15… 30°, плунжеры вращаются вместе с блоком и одновременно движутся возвратно-поступательно в его цилиндрах, попеременно засасывая рабочую жидкость из бака и выталкивая ее в напорную магистраль. Жидкость засасывается и нагнетается поршнями через каналы 8 в распределительном диске. Эти насосы развивают давление до 35 МПа, обеспечивая подачу 60… 63 л/мин.

Рис. 3.4. Принципиальная обратимых насос-моторов: а — лопастного; б — радиально-поршневого; в — аксиально-поршневого

Для приведения в действие элементов рабочих органов с поступательным движением (подъема и опускания стрелы, рукояти и ковша экскаватора, ковша скрепера, отвалов бульдозеров и автогрейдеров и др.) используют гидроцилиндры диаметром 32 … 220 мм и ходом поршня 60 … 2000 мм (рис. 3.5). Регулирующие устройства (распределители, дроссели, регуляторы, клапаны) изменяют в процессе работы величину и направление потока жидкости от насоса к гидродвигателям, а также ограничивают давление в гидросистеме, предохраняя трансмиссию от перегрузок.

Различают распределители золотниковые и крановые. Последние не обеспечивают достаточной герметичности, поэтому применяются в системах с низким давлением (до 1 МПа). Число распределителей определяется количеством приводимых в действие исполнительных органов, а число их позиций — требованиями к управлению и конструкцией рабочих органов. В большинстве случаев применяются трехпозиционные золотники. В некоторых машинах (бульдозеров и погрузчиков) — четырехпозиционные. Управление распределителями — ручное с пружинным возвратом из включенных позиций или с фиксацией во всех положениях. Применяют также золотники с электрогидравлическим включением.

Рис. 3.5. Гидравлические цилиндры: а, 6, в — однопоршневые двустороннего действия; г — двухпоршневой; д — телескопический; 1 — корпус; 2— поршень; 3— пружина; 4— уплотнительные кольца; 5 — шток; 6 — манжеты уплотнения; 7.8 — штуцера подвода рабочей жидкости

К вспомогательным устройствам относятся баки для рабочей жидкости, фильтры и центрифуги для очистки рабочих жидкостей, теплообменники для их охлаждения. В гидростатических трансмиссиях используемая рабочая жидкость должна быть чистой. Загрязнение допускается частицами размерами не выше 20.. .40 мк.

По конструкции гидростатические трансмиссии делятся на открытые и закрытые. Открытую гидростатическую трансмиссию с нерегулируемыми насосами и дроссельным регулированием скорости (рис. 3.6) применяют в приводах рабочих органов и механизмов, движение которых имеет устойчивый характер (например, в приводе подъема отвалов бульдозера и автогрейдеров, ковшей скреперов и др.). Насосом, приводимым от двигателя внутреннего сгорания базовой машины, рабочая жидкрсть из бака подается по напорной линии к распределителю. Четырехпозиционный распределитель управляет двумя спаренными гидроцилиндрами. Использование такого распределителя обеспечивает возможность перемещения рабочего органа в двух направлениях, стопо- рение его обратным клапаном, а также свободное перемещение.

Рис. 3.6. Схема элементов открытой гидравлической трансмиссии

Рабочая жидкость из распределителя по сливному трубопроводу возвращается в бак. Для очистки рабочей жидкости в гидросистеме устанавливают фильтр или центробежный очиститель. Манометры позволяют контролировать давление в напорной и сливной линиях.

В системе гидравлического привода такого типа устанавливают предохранительный клапан и переливной клапан. Клапаны перепускают рабочую жидкость в сливную магистраль при встрече рабочего органа с препятствием, предохраняя гидравлический привод от выхода из строя.

Закрытая схема с объемным регулированием скорости движения применяется для привода рабочих органов, постоянно работающих во время технологического цикла машин, например привода многоковшовых погрузчиков, конвейеров и др. (рис. 3.7) . Отсутствие дросселирования рабочей жидкости в таких системах снижает затраты энергии на нагрев рабочей жидкости, что повышает КПД гидравлической системы.

Рис. 3.7. Схема элементов закрытой гидротрансмиссии с объемным регулированием

Гидромотор приводится от регулируемого реверсивного насоса, управление которым осуществляется через гидроусилитель, питающийся от насоса. К насосу крепится клапанная коробка, включающая обратные клапаны, распределитель и переливные клапаны. Рабочая жидкость подпиточного насоса поступает во всасывающую линию главного насоса через обратные клапаны, а ее избыток сливается через распределитель и перепускной клапан. Давление в линии насоса определяется настройкой переливного клапана.

Распределительный золотник с гидравлическим управлением под действием разности давлений в напорной и всасывающей линиях насоса перемещается в положение, при котором с клапаном соединяется всасывающая линия. Таким образом, обеспечивается обмен рабочей жидкости между замкнутой системой «насос — гидромотор» и системой подпитки. В системе установлены теплообменник, фильтр с перепускным клапаном и бак, соединенный с магистралями через краны. Переливные клапаны обеспечивают перемещение рабочей жидкости из нагнетательной линии гидромотора в сбивную. Для контроля давления в системе установлены манометры с кранами, а для контроля температуры рабочей жидкости в гидросистеме — термометр. Вентили позволяют менять функции насосов.

В качестве рабочих жидкостей используют масло ВМГЗ всесезонное загущенное или индустриальное М12А, веретенное АУ, АМГ-10, МГ-30.

Читать далее:

Категория: - Ремонтно-строительные машины

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