Волков Строительные машины. Среднее профессиональное образование

• Название: Среднее профессиональное образование
• Анкор: Волков Строительные машины.doc
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 5.2 Mb.
• Имя файла: Волков Строительные машины.doc
• Тип: Документы; #205
• страница: 11 из 37

Гусеничное ходовое оборудование применяют для передвиже­ния по бездорожью, а также в машинах, для которых передвиже­ние не является основной операцией как, например, в одноков­шовых экскаваторах, где оно используется, в основном, для пе­редвижения экскаватора на новую рабочую позицию в пределах одной и той же рабочей площадки. Для передвижения таких ма­шин на большие расстояния обычно используют тягачи со специ­альными прицепами-трейлерами.

Шинноколесное ходовое оборудование устанавливают на маши­нах, для которых транспортная операция занимает соизмеримую с другими операциями часть технологического цикла, как, на­пример, у самоходных скреперов, перемещающих грунт в своем ковше на расстояния в несколько километров. Такой же вид ходо­вого оборудования имеют машины, часто меняющие рабочие пло­щадки, отстоящие одна от другой на значительных расстояниях. Особенностью такого вида ходового оборудования является воз­можность реализовать большие транспортные скорости, соизме­римые со скоростями грузовых автомобилей.

Рельсоколесным ходом оборудуют машины, работающие в ог­раниченной зоне с идентичными транспортными траекториями, например башенные краны, некоторые виды карьерных экскава­торов непрерывного действия и др. Всякое изменение размеров рабочей зоны этих машин связано с перекладкой путей и обосно­вано только в случае небольших затрат на эти работы.
Рельсоколесное ходовое оборудование как составная часть стро­ительной машины отличается простотой устройства, невысокой стоимостью, достаточной долговечностью и надежностью. Оно представляет собой либо тележку, обычно оборудованную двумя осями с металлическими одно- или двухребордными колесами, либо набор из трех или четырех двухколесных тележек велосипед­ного типа. Благодаря ограниченной рабочей зоне рельсоколесные машины обычно используют энергию внешней электросети. Ос­новными их недостатками являются: сложность перебазирования на новые строительные площадки, дополнительные затраты на устройство и техническую эксплуатацию рельсовых путей. Устрой­ство и принцип работы рельсоколесного ходового оборудования применительно к башенным кранам рассмотрены в гл. 11.

Рельсовый путь, не являющийся принадлежностью машины, обеспечивает последней низкое сопротивление передвижению, по­стоянную траекторию движения и связанную с этим возможность машины выполнять технологический процесс с высокой точностью.

К специальному ходовому оборудованию относятся шагающие, вездеходные и другие устройства.

Гусеничные движители (гусеницы) монтируют на раме, назы­ваемой также нижней, в отличие от верхней рамы, входящей в остов машины. Шинноколесные движители (ходовые колеса) ус­танавливают обычно на мостах.

Нижние рамы (оси) соединяют с верхними рамами машины с помощью подвесок, которые бывают жесткими, полужесткими и мягкими. Соединение по жесткой схеме осуществляется на болтах и на пальцах, по мягкой схеме — с помощью пружин и рессор, в случае полужесткой схемы (рис. 7.1) одну часть нижней рамы со­единяют с верхней рамой по жесткой схеме, а вторую — по мягкой. При движении мягкая подвеска способствует снижению динами­ческих нагрузок от неровностей дороги. Для этих же целей в состав мягких подвесок вводят гид­равлические, работающие по принципу гидравлического дросселя, или гидропневма­тические амортизаторы.



Основными технико-экс- плуатационными показателя­ми ходового оборудования являются: скорость передви­жения, проходимость — спо­собность передвигаться в раз­личных эксплуатационных Условиях и маневренность — Способность изменять направ- р_ис. 7.1. Схема полужесткой подвески ление движения в стесненных гусеничного движителя

условиях. Эти свойства присущи гусеничным, шинноколесным и некоторым видам специальных ходовых устройств. Для рельсоколес- ньгх машин эти понятия теряют смысл, поскольку указанные эксп­луатационные условия в этом случае будут всегда идентичными — рельсы укладывают на подготовленное основание с соблюдением норм уклонов и определенных радиусов закруглений на поворотах.

Проходимость машины характеризуется давлением на грунт — отношением веса машины и внешних сил к площади контакта движителя с опорной поверхностью, дорожным просветом (кли­ренсом) — расстоянием от наиболее низкой части машины (кро­ме движителя) до опорной поверхности и сцепными качествами ходового оборудования. Более высокой проходимостью обладает гусеничное ходовое оборудование, имеющее развитую опорную поверхность движителя, обеспечивающую удовлетворяющие ус­ловиям эксплуатации удельные давления на грунт и меньшую, чем у шинноколесных машин, осадку. Гусеничные движители не теряют своей транспортной способности даже при погружении в грунт до половины своей высоты. В то же время они уступают шин­ноколесным по скорости передвижения, которая для большин­ства гусеничных машин не превышает 10 км/ч.

Маневренность характеризуется минимальным радиусом разворо­та и шириной дорожного коридора. В зависимости от вида привода гусеничные машины могут разворачиваться относительно одной заторможенной гусеницы (при групповом приводе) и относитель­но собственной оси (при индивидуальном приводе движением гу­сениц во взаимно противоположных направлениях). Для большин­ства шинноколесных машин, имеющих одну пару управляемых колес, минимальные радиусы разворота оказываются большими чем у гусеничных машин. По этому показателю гусеничные машины более маневренны по сравнению с шинноколесными. Ширина до­рожного коридора есть габаритная ширина следа разворачивающейся машины. Для гусеничных машин она меньше, чем для шинноко­лесных машин с одной парой управляемых колес. С увеличением базы машины при прочих прежних размерах ширина дорожного ко­ридора также увеличивается. У шинноколесных машин также увели­чивается и минимальный радиус разворота. Для работы в стеснен­ных условиях обычно применяют короткобазовые пневмоколесные движители. Ширина дорожного коридора является важной технико- эксплуатационной характеристикой машины, определяющей ее впи- сываемость в ситуационную схему трассы передвижения.

7.2. Гусеничное ходовое оборудование

В строительных машинах массой до 1000 т применяют, в основ­ном, двухгусеничные движители, каждая гусеница которых состо­ит из ходовой рамы 6 (рис. 7.2), замкнутой гусеничной ленты 3,







огибающей ведущее 1 и направляющее # колеса, опорных 5 и под­держивающих 4 катков.

Различают гусеницы гребневого и цевочного зацеплений. У пер­вых гусеничные ленты состоят обычно из литых звеньев, шарнир- но соединенных между собой пальцами. С внутренней стороны лента имеет гребни, чередующиеся со впадинами, а с наружной — раз­витую в ширину гладкую поверхность, которой гусеница взаимо­действует с опорным основанием. По периферии ведущего колеса имеются кулачки, входящие во впадины внутренней поверхности гусеничной ленты. В случае цевочного зацепления (рис. 7.3) гусе­ничная лента 1 состоит из соединенных пальцами со втулками




Рис. 7.3. Трансмиссия и гусеница трактора с цевочным зацеплением




литых звеньев гусеничной цепи, к которым с наружной стороны болтами с гайками прикреплены башмаки с ребрами (грунтоза- цепами) из стального проката. Ведущее колесо — звездочка 6 вхо­дит своими зубьями в промежутки между втулками гусеничной цепи. Такой движитель позволяет двигаться с большими скоростя­ми. Благодаря наличию грунтозацепов гусеницы с цевочным за­цеплением обладают лучшим сцеплением с податливым, напри­мер, фунтовым основанием, не утрачивают способности передви­гаться при поломке отдельных башмаков, но имеют большую мас­су по сравнению с гусеницами гребневого зацепления. В последнее время цевочное зацепление находит все большее применение в гу­сеничном ходовом оборудовании строительных машин.

Направляющее колесо обычно выполняют как натяжное. Его устанавливают на оси, закрепленной в ползуне, перемещаемом во время натяжения в направляющих ходовой рамы винтом 7(см. рис. 7.2) или гидроцилиндром. Устанавливаемое на некоторых гу­сеничных машинах, например на канатных одноковшовых экска­ваторах, натяжные устройства 2 используют для натяжения при­водных цепей ведущих звездочек. Оси опорных катков, обычно двухребордных для предотвращения бокового соскальзывания с них гусеничной ленты, закрепляют на ходовой раме непосред­ственно или через балансиры 1 с пружинами 2 (рис. 7.4). Гусеницы с непосредственным креплением опорных катков к ходовой раме называют жесткими. Они наиболее просты, обеспечивают более равномерное давление на грунт, но не амортизируют колебаний при езде по неровному жесткому основанию, в связи с чем их транспортные скорости не превышают 5 км/ч.

Гусеницы с балансирной подвеской опорных катков и нали­чием пружин в их подвеске называют мягкими. Они лучше при­спосабливаются к неровностям дороги и позволяют двигаться машинам с большими скоростями. Поддерживающие катки, также




Рис. 7.4. Гусеничный движитель с балансирной подвеской опорных катков

1

2




двухребордные, служат для поддержания верхней ветви гусенич­ной ленты.

Для повышения сцепления гусеничного движителя с грунтом при работе машин в зимних условиях или в грунтах с низкой несу­щей способностью на гладкие звенья гусеничной ленты устанавли­вают шипы или шпоры. В последние годы для работы на заболочен­ных грунтах со слабой несущей способностью применяют резино- металлические гусеницы с развитой опорной поверхностью.

Гусеничное ходовое оборудование приводится в движение от ДВС через механическую, гидравлическую или электрическую транс­миссии. В случае механической трансмиссии реализуется схема груп­пового привода, в остальных случаях — индивидуального привода. В качестве примера группового привода на рис. 7.3 представлена трансмиссия гусеничного трактора, состоящая из коробки передач 3, главной конической передачи 4, двух (с каждой стороны от глав­ной передачи) бортовых фрикционов (многодисковых фрикцион­ных муфт) 2, двух бортовых редукторов 5 и двух ведущих колес 6.

Проходимость гусеничного движителя в значительной мере зависит от глубины погружения гусениц в грунт А(м), которую приближенно можно считать пропорциональной удельному дав­лению р(МПа):

h= р/с,

где с — коэффициент постели (с = 0,1...0,5 МПа/м для свеженасыпан- ного песка и мокрой размягченной глины, с = 20... 100 МПа/м для мягких скальных грунтов, известняков, песчаников, мерзлоты).

В паспортных данных гусеничных машин обычно приводят сред­ние удельные давления гусениц на основание, по которым оце­нивают проходимость машины. В действительности, из-за смеще­ния равнодействующей всех внешних сил от центра опорного кон­тура, это давление не постоянно как по длине гусениц, так и для каждой из двух гусениц гусеничной тележки.

7.3. Шинноколесное (пневмоколесное) и рельсоколесное ходовое оборудование

Шинноколесный движитель легче гусеничного, имеет большой ресурс работы (до 30 ...40 тыс. км пробега, что примерно в 20 раз выше ресурса гусеничного движителя), позволяет машине пере­мещаться на больших скоростях (до 60 км/ч и более) и по сравне­нию с гусеничным движителем отличается большей долговечнос­тью и ремонтопригодностью, а также более высоким КПД. К его недостаткам относятся: большое удельное давление на основание в связи с малой контактной площадью и меньшая сила тяги по сцеплению движителя с грунтом. Для повышения сцепления при работе в трудно проходимой местности на колеса одевают цепи.

Шинноколесный движитель состоит из колес с пневматиче­скими шинами, надеваемых на мосты. Колеса приводятся ходовой трансмиссией.

Пневматические шины могут быть камерными (рис. 7.5, а) и бескамерными (рис. 7.5,б). Камерная шина состоит из покрышки, камеры, ободной ленты и вентиля для накачивания воздуха в ка­меру. Бескамерные шины представляют собой покрышки, гермети­чески прилегающие к ободьям. Покрышки изготавливают из рези­ны, армированной тканевым и металлическим кордом. Утолщен­ную периферийную часть покрышки называют протектором с риф­лениями определенной формы, называемыми рисунком протектора.

Различают шины обычного профиля для землеройных машин / (рис. 7.5, в), для работы в каменных карьерах II, противобуксу- ющие III и универсальные IV. Для повышения проходимости при работе на слабых и рыхлых грунтах, а также по снегу используют широкопрофильные и арочные (рис. 7.5, г) шины с повышенной опорной поверхностью и развитыми грунтозацепами. При работе арочных шин на твердых грунтах и дорогах с твердым покрытием сопротивление передвижению машины увеличивается, а срок служ­бы шин резко уменьшается.

Для повышения проходимости машин, снижения сопротивле­ния передвижению и износа шин в современных строительных машинах давление воздуха в шинах регулируют на ходу из кабины







машиниста (снижают при движении по рыхлому или влажному грунту и повышают при движении по дорогам с твердым покры­тием). С уменьшением давления воздуха в шинах увеличивается площадь опорной поверхности шин с грунтом, вследствие чего снижается удельное давление на грунт, повышается проходимость и улучшаются тяговые качества машины. С увеличением давления воздуха при движении по твердому основанию уменьшаются со­противления движению и увеличивается долговечность шин.

В шинноколесном движителе различают приводные и управля­емые колеса. Первые приводятся от ходовой трансмиссии, а вто­рыми управляют при изменении направления движения машины. Управляемые колеса могут быть одновременно и приводными. Шинноколесное ходовое оборудование может быть двухосным^I с одной или двумя ведущими осями, трехосным с двумя или тремя ведущими осями, четырехосным и т.д. Эту структуру обозначают колесной формулой вида Ах В. Первой цифрой обозначают общее число колес (колесо из двух шин считается за одно колесо), а второй — число приводимых колес. Наиболее распространены ма­шины с колесными формулами 4х2и4х4. С увеличением числа приводных колес повышается проходимость и тяговые качества машины, но усложняется механизм передвижения.

Приводы шинноколесного ходового оборудования строитель­ных машин могут иметь механическую, гидравлическую и реже — электрическую и комбинированную трансмиссии. В случае меха­нических и гидромеханических трансмиссий ведущие колеса при­водятся в движение попарно через дифференциальные механизмы, называемые также сокращенно дифференциалами и обеспечива­ющие высокие скорости движения без проскальзывания.

На рис. 7.6, а представлена схема устройства ведущего моста с дифференциалом, а на рис. 7.6, бив — схема работы последнего. Дифференциал соединяет полуоси ведущих колес с главной ко­нической передачей, давая возможность каждому колесу вращаться с различной скоростью. Это необходимо при повороте машины, когда колеса движутся по дугам окружностей различных радиу­сов, проходя разные пути, а также, например, при движении одного колеса по ровной, а второго — по неровной дороге.

Дифференциал состоит из главного конического колеса 1 (см. рис. 7.6, а), жестко соединенного с коробкой 3 и приводимого во вращение от силовой установки машины через шестерню 2, двух ведомых конических зубчатых колес 6 и 9, жестко посаженных на ведущие полуоси 4 и 10 ходовых колес 5 и 11, и двух сателлитов 7, свободно посаженных на ось 8 и находящихся в постоянном за-

цепдении с колесами 6 и 9. Крутящий момент от зубчатого колеса 1 передается на коробку 3, вместе с которой вращается ось 8 и сател­литы 7, передающие вращение зубчатому колесу 6 с полуосью 4 и колесу 9 с полуосью 10. При движении по прямой ровной дороге (см. рис. 7.6, б) все составные части дифференциала, а вместе с ними и полуоси с ходовыми колесами вращаются как одно целое. При повороте вправо (рис. 7.6, в) ходовые колеса, их полуоси и зубчатые колеса 6 и 9 будут вращаться с разными скоростями, а сателлиты 7 будут обкатываться относительно зубчатого колеса 6, одновременно вращаясь относительно оси 8, и, вследствие зацеп­ления с колесом 9, будут увеличивать его скорость. При повороте влево отличие в работе дифференциала будет заключаться в обка­тывании сателлитов относительно зубчатого колеса 9.




Рис. 7.6. Схема устройства ведущего моста с дифференциалом (а) и работа

дифференциала (б и в)

в
Описанный дифференциал обладает двумя свойствами: он рас­пределяет крутящий момент между приводимыми им полуосями поровну, а сумма скоростей двух полуосей всегда пропорциональна скорости ведущего вала. Это означает, что с уменьшением скоро­сти вращения одной полуоси на столько же увеличится скорость второй полуоси. В частности, при полной остановке одной полу­оси, например, при буксовании, когда одно ходовое колесо на­ходится на сухой, а второе — на увлажненной поверхности, ско­рость второй полуоси удвоится.
Для устранения возможности буксования при движении в слож­ных дорожных условиях дифференциал блокируют специальными устройствами. Привод без дифференциала более прост, обеспечи­вает более высокие тяговые усилия, но при поворотах машины и при движении по неровной дороге увеличиваются расход энергии и износ шин.

В последние годы в строительных машинах получает развитие индивидуальный привод каждого колеса от собственного гидро- или электродвигателя, называемый приводом с мотор-колесами. Мо­тор-колесо представляет собой самостоятельный блок, обычно со­стоящий из двигателя, муфты, планетарного редуктора, тормоза и колеса. Применение гидропривода с высоким давлением позво­ляет при низкомоментных гидродвигателях создавать компактные, встроенные в обод колеса, конструкции, успешно конкурирующие с другими типами приводов. Применение мотор-колес упрощает компоновку машины, повышает ее маневренность и проходимость за счет того, что каждое колесо может служить одновременно при­водным и управляемым (поворотным).

7.4. Тяговые расчеты

В тяговых расчетах решается задача определения сопротивле­ний передвижению машины и ее тяговых возможностей.