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

Приводные устройства строительных машин

Двигатель машины вместе с ее трансмиссией образует привод. По количеству силовых установок на машине различают одномоторный (групповой) и многомоторный (индивидуальный) приводы. У машин с одномоторным приводом переключение механизмов и изменение направления их вращения осуществляются соответственно муфтами и реверсом. При многомоторном приводе муфты отсутствуют, а каждый основной механизм снабжается индивидуальным двигателем, приводящим в движение соответствующий механизм. Реверсирование осуществляется изменением направления вращения вала двигателя.

На строительных машинах применяют следующие типы силового оборудования:
а) электрический — двигатели переменного и постоянного токов;
б) двигатели внутреннего сгорания;
в) пневматический;
г) комбинированный — дизель-электрический, дизель-пневматический, дизель- или электро-гидравлический;
д) паровой.

Основным видом силового оборудования стационарных машин являются электродвигатели, для питания которых электроэнергия подводится извне по кабелю. Для машин передвижных, как правило, применяют двигатели внутреннего сгорания, преимущественно дизели. Электродвигатели применяют и в ряде передвижных машин (кранах, экскаваторах); на этих машинах электроэнергия для питания электродвигателей вырабатывается установленным на машине генератором, приводимым во вращение дизелем (комбинированный привод).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Электрический привод находит широкое применение благодаря своим положительным качествам — высокой экономичности, возможности применения индивидуальных приводов для отдельных механизмов, постоянной готовности к работе, удобству управления и чистоте рабочего места.

В строительных машинах применяют преимущественно электроприводы на переменном трехфазном токе нормальной частоты (50 гц). Приводы постоянного тока и по системе генератор — двигатель применяют при необходимости регулирования скоростей машины с обеспечением плавности ее работы (например, для мощных экскаваторов). Для привода машин, имеющих длительно-непрерывный режим работы (конвейеры, дробилки, бетоносмесители и т. п.), применяют электродвигатели общепромышленных типов. Для привода машин, имеющих кратковременно-повторный режим работы (краны, экскаваторы), 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). Крановые электродвигатели имеют переменную номинальную мощность, зависящую от режима их использования, определяемого относительной продолжительностью включения (ПВ %).

Двигатели внутреннего сгорания являются основным видом силового оборудования для передвижных строительных машин. Наиболее широкое применение нашли дизели, работающие на тяжелом жидком топливе. Они имеют по сравнению с карбюраторными двигателями более высокий к. п. д. (0,4—0,6), меньший расход топлива (на 40—50%) и потому более экономичны. Независимость двигателя внутреннего сгорания от внешних источников энергии обеспечивает работу машин в любых условиях. В современной практике мощность дизеля, установленного на строительной машине (бульдозере, скрепере), достигает 1215 кет (1650 л. с).

Двигатели внутреннего сгорания характеризуются малой удельной массой, постоянной готовностью к работе и широкими пределами регулирования скорости. Недостатки этих двигателей: невозможность непосредственного реверсирования, необходимость коробки перемены передач для регулирования величины крутящего момента, развиваемого двигателем, так как этот момент практически не зависит от числа оборотов вала.

Гидравлический объемный привод с использованием поршневых двигателей широко применяют для машин малой мощности :(погрузчиков, экскаваторов с емкостью ковша до 1,0 м3). Гидравлические двигатели являются двигателями вторичными; они получают энергию от насосов, подающих к ним рабочую жидкость и приводимых электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания. Гидравлические приводы наиболее часто работают при давлении до 10—12 Мн/м2 (100—120 кГ/см2), однако имеются гидроприводы с давлением до 55 Мн/м2 (550 кГ/см2). Достоинства гидравлического привода: возможность работы при больших усилиях, широкие возможности регулирования скорости, надежность в работе.

Пневматический привод применяют лишь в различных вспомогательных устройствах в виде поршневых толкателей. Питание сжатым воздухом осуществляется компрессором с рабочим давлением 0,5—1 Мн/м2 (5—10 кГ/см2).

Паровой привод применяется редко и лишь для некоторых типов машин — паровоздушных молотов и паровых лебедок при забивке свай.

Приводные устройства строительных машин

Силовым оборудованием принято называть комплекс из двигателя и механизмов, обеспечивающий преобразование, определенного вида энергии в механическую работу. В строительных машинах используются двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели, гидродвигатели и пневмодвигатели. На практике часто применяется комбинированное оборудование — дизель-электрическое, дизель-гидравлическое, дизель-пневматическое, электрогидравлическое.

Двигатели внутреннего сгорания в зависимости от способа воспламенения топлива разделяются на карбюраторные и дизельные. У карбюраторных двигателей горючая смесь приготавливается в карбюраторе и подается в цилиндры, где принудительно воспламеняется от электрической искры.
У дизельных двигателей горючая смесь образуется внутри цилиндра и самовоспламеняется в атмосфере воздуха, нагретого от сжатия. В строительных машинах они получили наибольшее распространение.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дизельный двигатель имеет два механизма и четыре системы: кривошипно-шатунный механизм, куда входит вал, шатун, поршень с кольцами и поршневым пальцем, цилиндр и маховик механизм газораспределения, состоящий из распределительного вала, шестерен привода, толкателей, штанг, коромысла, впускных и выпускных клапанов с пружинами; системы топливоподачи, смазывания, охлаждения и пуска. Карбюраторный двигатель имеет еще и систему зажигания.

Рис. 4.2. Передвижная компрессорная станция:
а — общий вид; б — схема двухступенчатого компрессора: 1 — фильтр; 2 — цилиндр первой ступени: 3 — холодильник; 4 — цилиндр второй ступени; 5 — воздухосборник

Детали и сборочные единицы механизмов и систем установлены на остове двигателя, который образуют блок-картер, головка цилиндров, поддон картера и картер маховика.

Систему топливоподачи составляют топливный бак, подкачивающий насос, топливный насос высокого давления, воздухоочиститель, фильтры тонкой и грубой очистки и форсунки.

Системы охлаждения двигателей бывают двух типов: жидкостная и воздушная. При жидкостном охлаждении тепло от стенок и головки цилиндров передается жидкости (раствор или вода), которая затем поступает в радиатор, обдуваемый вентилятором, где тепло отдается окружающему воздуху. При воздушном охлаждении тепло от стенок цилиндров и головки передается непосредственно окружающему воздуху.

Запускают двигатели внутреннего сгорания принудительным вращением коленчатого вала. У карбюраторного двигателя вал вращают электростартером, представляющим собой электродвигатель постоянного тока, а у большинства дизелей — пусковым карбюраторным двигателем.
Пневматическое оборудование предназначено для приготовления сжатого воздуха, который используется в механизированном инструменте и системах пневматического управления машин. На строительной площадке источником сжатого воздуха являются передвижные компрессорные станции.

Компрессорная станция (рис. 4.2, а) состоит из компрессора, двигателя и вспомогательных устройств, смонтированных на ходовой тележке. Компрессоры передвижных компрессорных станций — поршневые двухступенчатые (рис. 4.2,6). Воздух последовательно сжимается в цилиндрах первой ступени, охлаждается в холодильнике и повторно сжимается в цилиндрах второй ступени, откуда он поступает в воздухосборник (ресивер). Воздухосборник оборудован раздаточными вентилями, к которым подсоединяются шланги пнев- моинструмента. Подача компрессоров до 10,5 м3/мин, рабочее давление — 0,7 МПа.

Приводом машины называют силовое оборудование и трансмиссию, которая передает движение от двигателя к исполнительным органам. Различают механическую, гидравлическую, электрическую и смешанные трансмиссии. Трансмиссия определяет тип привода.

Механический привод состоит из двигателя, муфты сцепления, предохранительной муфты, валов и механических передач.

С помощью гидравлического привода управляют муфтами, тормозами, рабочим и ходовым оборудованием. Привод состоит из гидронасоса, распределителей, трубопроводов, гидроцилиндров или гидромоторов.

Рис. 4.3. Схема гидравлической системы управления бульдозера:
1 — масляный бак; 2 — насос; 3 — перепускной клапан; 4 — распределитель; 5 — гидроцилиндр; 6 — поршень со штоком.

На рис. 4.3 приведена схема гидропривода бульдозера. При работе насоса масло из масляного бака по трубопроводам поступает в распределитель, а из него в рабочие цилиндры, штоки которых связаны с отвалом.

Гидронасосы приводятся в движение от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. В строительных машинах используются шестеренные и аксиально-плунжерные насосы. Простейшая схема шестеренного насоса (рис. 4.4) представляет собой две сопряженные шестерни, размещенные в корпусе. При вращении их жидкость из всасывающей камеры захватывается зубьями и через пространство, образуемое зубьями и корпусом, перегоняется под давлением к напорной камере.

Рис. 4.4. Шестеренный насос:
а —схема; 6 — насос; 1, 5 — ведущая и ведомая шестерни; 2 — корпус; 3, 4 — втулки; 6 — крышка.

Для придания рабочему органу вращательного движения вместо гидроцилиндров применяют гидромоторы, которые преобразовывают поступательное движение жидкости, создаваемое насосом, во вращательное движение вала. В качестве гндромоторов могут использоваться насосы, рассмотренные выше.

Гидрораспределители управляют гидроприводом. С их помощью рабочая жидкость от насоса направляется в ту или иную полость гидроцилиндра или к гидромотору, после чего жидкость сливается обратно в бак.

Пневматический привод применяется в механизированном инструменте, в паровоздушных молотах при забивке свай, в установках пневмотранспорта, в системах управления тормозами и муфтами. В пневмоприводе используется энергия сжатого воздуха, получаемого в компрессоре. Двигателем являются пневмомоторы, пневмоцилиндры и пневмокамеры.

Все более широкое применение в строительных машинах находит гидромеханическая трансмиссия. В ней используются гидромуфта или гидротрансформатор. Гидромуфта (рис. 4.5) состоит из насосного колеса посаженного на ведущий вал и турбинного колеса, установленного на ведомом валу. Колеса имеют поперечные лопатки и образуют вместе с кожухом замкнутую полость, заполненную маловязким маслом. При вращении колеса масло под действием центробежных сил отжимается к периферии колеса и отбрасывается лопатками на колесо, приводя его во вращение. Далее масло опять попадает в насосное колесо.

В гидротрансформаторе есть третье, дополнительное колесо, которое автоматически регулирует передаваемый вращающий момент.

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)