Узлы строительно дорожных машин

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

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Тема 7. СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Общие характеристики узлов и агрегатов.

Основными узлами (агрегатами) строительных машин являются:

— рама или станина (рама несет на себе рабочее оборудование, систему управления, силовое оборудование и другие механизмы).

Основное требование к раме – высокая прочность и жесткость конструкции;

— рабочее оборудование (является агрегатом, непосредственно выполняющим технологический процесс (ковш скрепера, отвал бульдозера с механизмом подъема и т.д.)). Основное требование – обеспечение максимальной производительности при полном соответствии условиям работы;

— силовое оборудование (состоит из двигателей внутреннего сгорания или электродвигателя, систем охлаждения, питания, пуска двигателя);

— трансмиссия (передает движение от двигателя к рабочему органу, ходовому оборудованию и другим узлам).

На современных строительных машинах трансмиссии бывают:

— ходовое оборудование (служит для передвижения машины, поддержания несущей рамы и передачи давления на опорную поверхность).

Самоходные машины могут быть смонтированы на автомобилях, тракторах, тягачах или иметь собственное ходовое оборудование (колесное, гусеничное, шагающее), Колесный ход может быть рельсовым и безрельсовым;

— система управления (предназначена для управления и регулирования работы силового, ходового и рабочего оборудования и трансмиссии).

В строительных машинах применяются следующие системы управления:

В качестве силовых установок применяют:

— электрические двигатели постоянного или переменного тока;

— двигатели внутреннего сгорания (дизели);

— комбинированные приводы (дизельэлектрические, дизельпневматические, дизель- или электрогидравлические).

Рабочие органы машины испытывают сопротивления, которые преодолеваются силовым оборудованием, приводящим в движение трансмиссию, рабочее или ходовое оборудование машины. Поэтому силовое оборудование часто называют приводом.

Нагрузки на привод могут быть:

— переменные (могут иметь разную степень неравномерности);

Привод может быть:

— одномоторным – при установке на машине одного двигателя;

— многомоторным – при установке нескольких двигателей.

Одномоторный привод.

При одномоторном и групповом приводах отбор мощности отдельными механизмами производится с помощью управляемых фрикционных, электромагнитных или гидравлических муфт. При индивидуальном приводедвигатели обычно соединяются с механизмами неуправляемыми упругими муфтами.

Одномоторный привод может быть выполнен установкой двигателя внутреннего сгорания или электродвигателями. Дешевле в изготовлении, позволяет заменить двигатель общего типа другими, например дизель – электродвигателем, но не обеспечивает точного постоянного или регулируемого распределения мощности и крутящего момента между механизмами. Это приводит к их утяжелению, случайному распределению мощности, перегрузкам отдельных механизмов и двигателя, применению большого количества управляемых муфт и затрудняет выполнение конструкции из блоков, т.е. из отдельных легко заменяемых узлов.

Чтобы одномоторный привод работал на постоянном режиме и динамические нагрузки от механизмов не передавались на двигатель, устанавливают гидромуфты, электромагнитные муфты или гидротрансформаторы.

Многомоторный привод.

Как правило многомоторные приводы работают от специальных источников энергии, устанавливаемых либо на машине, либо в нее.

Бывают:

—электрические;

При многомоторном приводе каждый двигатель может приводить в движение один механизм (индивидуальный привод)или же каждый или хотя бы один двигатель приводит в движение два или более механизмов (групповой привод).

Привод выполняется с любыми типами двигателей, кроме двигателей внутреннего сгорания.

Многомоторный, особенно индивидуальный, привод свободен от указанных недостатков, позволяет регулировать работу механизма независимо от остальных, предоставляет больше возможности для автоматизации управления, но при этом значительно возрастают установленная мощность и стоимость машины.

Установки с электродвигателями переменного токанаиболее широко применяются в качестве приводов строительных машин. Они могут питаться от обычной электросети, надежны и удобны в эксплуатации, способны к значительным кратковременным перегрузкам.

Установки с электродвигателями постоянного токаявляются наиболее приемлемым приводом для строительных машин с тяжелым режимом работы. Однако вес и габаритные размеры такого привода в 1,5-2,0 раза больше, чем любого другого типа привода и в 2,0-2,5 раза больше, чем привода с двигателем переменного тока.

Установки двигателя внутреннего сгорания (дизельными или карбюраторными)не зависят от источников внешнего питания, надежны в работе и просты в эксплуатации, имеют малую массу на единицу мощности, высокий к.п.д. , небольшой расход горючего (0,22-0,25 кг/кВт в час).

Недостатками двигателей внутреннего сгорания являются:

— не отвечающая условиям работы строительных машин внешняя характеристика с незначительными пределами регулирования;

— высокая стоимость эксплуатации;

— жесткие требования к качеству топлива;

— сравнительно малая долговечность (3000-4000 ч);

— чувствительность к перегрузкам;

— трудность эксплуатации при низких температурах;

— невозможность непосредственного реверсирования;

— необходимость в фрикционных, гидравлических и других муфтах, для передачи движения от двигателя к трансмиссии.

В установках с комбинированным приводом двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрический или гидравлический преобразователь. Такие приводы эффективно работают, когда имеются расхождения между режимом работы, обеспечиваемым двигателем, и требованиями, вытекающими из режима работы рабочего органа.

Пневматические установкиприменяют для подачи сжатого воздуха, приводящего в движение механизированный строительный инструмент, Энергия сжатого воздуха используется также для транспортирования строительных материалов, в механизмах для нанесения покрытий, в пескоструйных аппаратах и т.п.

Обычно такие установки состоят из двигателей внутреннего сгорания или электродвигателя, приводящих в движение компрессоры поршневого (рис.7.1) или ротационного (рис.7.2) типов.

Строительные компрессоры чаще всего монтируют на специальной раме с помощью автомобиля или трактора. Применяемые в строительстве одноступенчатые переносные компрессоры создают давление 0,6…0,7 МПа, производительность их достигает 0,15 м 3 / с.

Рис.7.1. Поршневой двухступенчатый компрессор:

1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – коленчатый вал компрессора;

3 – поршень первой ступени; 4 – поршень второй ступени; 5 – ресивер

Рис.7.2. Ротационный компрессор:

1 – ротор; 2 – лопатки; 3 – корпус

Гидравлический привод.

В строительных машинах (экскаваторах, кранах) применяют для приведения в действие механизмов машины и их рабочих органов с сообщением им возвратно-поступательного и вращательного движений, для включения и выключения отдельных механизмов, фрикционных муфт и тормозных устройств.

Основными преимуществами гидроприводапо сравнению с другими системами приводов являются:

— возможность создания больших передаточных отношений между скоростями энергетической установки и исполнительными органами машины;

— удобство управления при небольшой затрате мускульной энергии;

— простота кинематических устройств для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот;

— возможность легкого подвода энергии от насоса, связанного с приводом двигателя, к любому исполнительному органу машины независимо от его пространственного расположения на машине;

— возможность широкой стандартизации и унификации сборочных единиц гидропривода;

— небольшие массы и габариты гидропривода по сравнению с другими системами приводов при одинаковой мощности.

Надежность работы гидросистемы зависит от чистоты рабочей жидкости (масла), соответствия ее сорта проектному, хорошего состояния фильтров и плотности соединений трубопроводов, вращающихся соединений, гидрораспределителей, уплотнений и т.д.

Пневматический привод.

Применяют для приведения в движение рабочего органа в ручных пневмомашинах (перфораторах, отбойных молотках и др.), в пневмотолкателях системы управления машин, тормозных устройствах, в смесительных машинах для наклона барабана при разгрузке, для приведения в движение падающей части сваебойных установках и др. Широкое применение пневмопривод находит в системах управления многих строительных машин.

Пневматический привод машин состоит из компрессорной кстановки, вырабатывающей сжатый воздух, системы вохдухопроходов и пневматических двигателей, пневмоцилиндров и пневмокамер, приводимых в движение энергией сжатого воздуха. Отработанный воздух из пневмодвигателя выбрасывается в атмосферу.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Информационно-аналитическое издание ТЕХНОmagazine

Издается с 2007 года

1. Главная страница
2. Развитие технологий
3. Узлы и агрегаты для строительно-дорожных машин

Узлы и агрегаты для строительно-дорожных машин

Взаимоотношения машин и узлов, их составляющих, меняются. Это очень сильно отражается на производстве и эксплуатации современной техники. Раньше большинство строительно-дорожных машин получалось путем навески или прицепки соответствующего оборудования к тракторам и автомобилям. Базовые шасси изготовлялись крупносерийно и массово, что понижало их цену, повышало качество, упрощало эксплуатацию. Максимально положительный экономический эффект мог быть получен и получался в условиях крупного планового хозяйства (СССР, СЭВ).

Такие шасси имели большую долю оригинальных узлов и деталей. Узлы создавались для конкретной модели автомобиля, трактора. Изменение конструкции изделия требовало новых оригинальных узлов и деталей. Чем меньше новых деталей, тем легче было провести «модернизацию» машины и практически невозможно создать новую. Такое положение тормозило и обновление, и создание новых образцов техники. Составные части машин были в подчиненном положении, что мешало их развитию.

Противоречие между частями и целым машины стало разрешаться путем выделения частей в самостоятельные продукты, товары. Довольно рано это произошло с электрооборудованием, затем стало обретать самостоятельность производство моторов. Сложный и дорогой узел — двигатель — заставил разработчиков конечных изделий приспосабливаться к нему в большой степени. Необходимость при создании новой машины проектировать новый двигатель и осваивать его производство получила альтернативу — подобрать другой готовый мотор, подходящий по технико-экономическим характеристикам. Строительно-дорожная отрасль со сравнительно малосерийной продукцией стала активной в использовании все большего числа покупных комплектующих изделий. Сейчас уже кроме двигателей часто покупаются трансмиссии, гидравлика, электроника. Фактически бóльшая часть строительной машины является покупной. Раньше бóльшую часть стоимости составляло базовое шасси, сейчас —комплектующие узлы и детали.

В результате все больше составных частей строительных машин становятся самостоятельным товаром и их можно купить. Продажа комплектующих изделий влечет за собой выработку различных правил, связанных с габаритными и присоединительными размерами деталей и узлов, с входными и выходными параметрами, потребительскими характеристиками. Часть этих правил находит отражение в национальных и международных стандартах, например, экологические требования к двигателям.

Многие из правил предлагают и диктуют лидеры рынка, например, требования к маслам для гидравлики, присоединительные размеры. При этом имеет место конкурентная борьба. Комплектующие изделия, отвечающие складывающимся правилам, легче находят своих потребителей, делают их более устойчивыми на рынке. Стандартизация способствует укреплению самостоятельности производства комплектующих изделий.

Запасные части машин — детали и узлы — можно назвать комплектующими этих машин. Они могут быть самостоятельным товаром, то есть изготавливаться на других предприятиях, конкурировать между собой. Естественно, производство запасных частей на других предприятиях должно производиться на законной основе. То есть не должны нарушаться авторские права там, где они есть; производитель должен представлять товар под своей маркой; потребитель должен получать информацию о товаре, предусмотренную законом. У так называемого серого рынка два пути. Первый и основной — легализация производства на основе действующих законов. Второй — прекращение незаконного производства. Третий — продолжение незаконной деятельности — не предлагается, хотя он тоже имеет место. Самое распространенное нарушение на рынке запасных частей — продажа товара неизвестного происхождения под именем известного производителя

Сейчас фирмам — изготовителям машин приходится бороться за рынок запасных частей для своей продукции. Они также должны действовать на законной основе. Одними из эффективных средств борьбы за рынок являются сервисно-сбытовая сеть, выполнение гарантийных обязательств и реальная конкурентоспособность фирменных деталей и узлов.

Запасные части — рыночный товар, и изготовителям машин приходится с этим считаться. Раньше узлы и детали, составляющие машину, рассматривались как естественная собственность завода-изготовителя, разработчика и владельца технической документации. В рыночных условиях права производителей на конструкции машин, их составных частей защищаются авторскими правами, оформленными патентами. Патенты нужно оплачивать, срок их действия ограничен. Срок действия патентов ограничивается специально для стимулирования прогресса. Права разработчиков защищены на территории тех стран, где произведено патентование. Патентуют обычно там, где продают или собираются продавать товар.

Если у изготовителя нет действующих патентов на какое-либо изделие, он не может запретить производство этого или подобного продукта другим лицам. Производство деталей и узлов разрешается не принадлежностью их к какой-либо машине, а определяется правом интеллектуальной собственности, оформленной патентами.

Возможность выбирать оптимальные комплектующие изделия открыла отечественным разработчикам строительно-дорожных машин большие возможности по созданию новой техники. Семейство фронтальных колесных погрузчиков ПК-30, ПК-46, ПК-65 Челябинского тракторного завода; экскаваторы ивановского завода Кранэкс; компакторы РЭМ-25 из Рыбинска и практически все новые машины все больше содержат покупных конкурентоспособных узлов. Таким образом, развитие рынка комплектующих изделий стимулирует создание новых машин.

Российским феноменом можно считать сборку машин известных моделей из комплектующих, продаваемых на рынке, на других предприятиях. Например, УРБ-170 в Еманжелинске, ОМТЗ-700А в Омске. Лицензии на производство эти предприятия не покупали. Комплектующие изделия покупаются на рынке. Часть из них изготавливается самостоятельно. Новые производители продолжили поставку на рынок моделей машин, снятых с производства на других предприятиях.

Бурное развитие китайского строительно-дорожного машиностроения стало возможным во многом благодаря освоению производства именно базовых комплектующих изделий: двигателей, трансмиссий.