Силовое оборудование и привод строительных машин. Ходовое оборудование: основные параметры, виды, сравнительные характеристики п. 1 СРС. Тема Силовое оборудование и привод строительных машин. Ходовое оборудование основные параметры, виды, сравнительные характеристики по основным параметрам. Области эффективного применения.

• Название: Тема Силовое оборудование и привод строительных машин. Ходовое оборудование основные параметры, виды, сравнительные характеристики по основным параметрам. Области эффективного применения.
• Анкор: Силовое оборудование и привод строительных машин. Ходовое оборудование: основные параметры, виды, сравнительные характеристики п
• Дата: 23.10.2022
• Размер: 27.33 Kb.
• Имя файла: 1 СРС.docx
• Тип: Документы; #749920

Международная образовательная корпорация


СРС №1

По дисциплине: Строительные машины и оборудования
Тема: « Силовое оборудование и привод строительных машин. Ходовое оборудование: основные параметры, виды, сравнительные характеристики по основным параметрам. Области эффективного применения.»

Выполнил: Бакытжанов Айбат

Группа:ТПГС 20-2

Проверил: ассист. проф. Шогелова Н.Т.


Алматы 2022

Силовое оборудование и привод строительных машин. Ходовое оборудование: основные параметры, виды, сравнительные характеристики по основным параметрам. Области эффективного применения.
Силовое оборудование и приводы строительных машин.
Общие понятия и определения
Приводом называют энергосиловое устройство, приводящее в движение машину. Привод состоит из источника энергии (сило­вой установки), передаточного устройства (трансмиссии) и сис­темы управления для приведения в действие механизмов маши­ны, а также для их отключения.
Силовой установкой называют комплект, состоящий из двига­теля и обслуживающих его устройств. Например, в случае двигате­ля внутреннего сгорания — топливного бака, устройств для ох­лаждения, отвода выхлопных газов и т. п.
Трансмиссии могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими и смешанными. Только в механических и смешанных трансмиссиях на их механических участ­ках механическое движение передается без его преобразования в другие формы энергии. Во всех других случаях вращательное дви­жение выходного вала двигателя силовой установки с помощью электрогенераторов, гидравлических или пневматических насосов преобразуется соответственно в электрическую энергию, энергию движения рабочей жидкости или энергию сжатого воз­духа, которая поступает к электро-, гидро- или пневмодвигателям, повторно преобразующим ее в механическое движение. Все указанные двигатели входят в состав трансмиссий. Соответствен­но различают электрические, гидравлические и пневматические трансмиссии.
Обычно свое наименование привод получает по типу двигате­ля силовой установки (от карбюраторного двигателя, дизельный), виду используемой энергии внешнего источника (электрический, I пневматический) или типу трансмиссии (гидравлический, дизель- ' электрический и т.п.).
Если на машине установлено нескольких рабочих органов или исполнительных механизмов и все они приводятся в движение от одного двигателя, то привод называют одномоторным или группо­вым. Если же часть или все рабочие органы, или исполнительные механизмы приводятся от собственных двигателей, то привод на­зывают многомоторным. При индивидуальном приводе исполнитель­ных механизмов трансмиссионные двигатели могут питаться энергией от одного генератора (насоса), индивидуально — каждый дви­гатель от своего генератора или по сме­шанной схеме. В случае использования индивидуального электри­ческого привода каждый электродвигатель, приводящий в движе­ние соответствующий рабочий орган или исполнительный меха­низм, может питаться непосредственно от электросети. В последнее время на машинах с несколькими рабочими органами или испол­нительными механизмами используют преимущественно индиви­дуальный привод, обладающий более высоким коэффициентом по­лезного действия (КПД) по сравнению с групповым приводом, простотой и агрегатностью конструкции, лучшей приспособлен­ностью к автоматизации управления, лучшими условиями эксплу­атации и ремонта.
При оценке эффективности приводов строительных машин предпочтение следует отдавать тем приводам, которые имеют мень­шие габаритные размеры и массу, обладают высокой надежно­стью и готовностью к работе, высоким КПД, просты в управле­нии, более приспособлены к автоматизации управления, обеспе­чивают независимость рабочих движений и возможность их со­вмещения.
Рассмотрим более подробно сущность понятия передачи дви­жения рабочему органу машины в условиях преодоления им внеш­них сопротивлений. Основная составляющая этих сопротивлений определяется, прежде всего, свойствами преобразуемого матери­ала и характером процесса преобразования. Например, при рабо­те водоотливной насосной установки внешними сопротивления­ми будут: сила тяжести поднимаемой воды и силы трения при ее передвижении по трубопроводам. В этом случае сопротивления практически неизменны во времени. При разработке грунта ков­шом экскаватора, отвалом бульдозера и другими машинами сопротивления копанию нарастают от минимального до максимального значения, многократно повторяясь в процессе каждой операции копания.
В условиях постоянных или слабо изменяющихся во времени внешних сопротивлений привод работает в спокойном режиме практически с постоянной скоростью на его выходном звене. При изменяемых во времени внешних сопротивлениях, кроме внут­ренних сопротивлений, к ним добавляются динамические составляющие, обусловленные внешней (механической) характери­стикой привода — функциональной зависимостью между его силовым и скоростным факторами на выходном звене. Обычно эти факторы связаны между собой обратной зависимостью — чем больше внешнее сопротивление, тем меньше скорость движения выходного звена. Если, напри­мер, на временном интервале Д/ со­противление возрастает от Г, до Т2, то, согласно внешней характери­стике привода, угловая скорость снижается за то же время с со ] до со2 — выходное звено вращается с замедлением. Согласно второму закону механики этому замедлению соответствует пропорциональный ему динамический момент проти­воположного внешнему сопротив­лению направления. Складываясь с внешним сопротивлением, ди­намический момент уменьшает его значение. Природа этого явле­ния заключается в том, что движущаяся система при снижении скорости расходует накопленную в ней энергию на преодоление возрастающих внешних сопротивлений.
С уменьшением внешних сопротивлений скорость со возраста­ет, ускорение положительно, а поэтому динамический момент также положителен, т.е. с возрастанием скорости энергия привода расходуется на преодоление внешних сопротивлений и на на­копление энергии в движущейся системе. Таким образом, при­вод как бы выравнивает приведенное к его выходному звену со­противление с одновременным снижением скорости при возраста­нии внешнего сопротивления и ее увеличением при снижении пос­леднего. Такая приспособленность привода к условиям его нагружения будет тем больше, чем больше момент инерции враща­ющихся масс привода и чем меньше первая производная/= dT/d(a, называемая жесткостью механической характеристики привода. Ха­рактеристики с высокими значениями этой величины называют жесткими, а с низкими значениями— мягкими. Степень жесткости механической характеристики определяется, прежде всего, типом двигателя. Жесткость/может быть понижена за счет включения в состав привода дополнительных устройств, в частности.
Для характеристики режимов работы привода отдельных меха­низмов и машин в целом пользуются отношениями максимальных значений усилий (вращающих моментов) Ртах (Гтах) и скоростей t>max (comax) на выходном звене привода к их средним значениям соот­ветственно Рср(Тср) и vcp (соср), продолжительностью включений (ПВ) в процентах от общего времени работы машины и количеством вклю­чений KB в час. В зависимости от степени изменения этих парамет­ров, которые колеблются в пределах Tmm/Tcp = 1,1... 3,0 (для враща­тельного движения), ПВ = 15... 100 %, KB = 10...600, режимы нагружения многих машин и их механизмов условно подразделяют на
легкий, средний, тяжелый и весьма тяжелый. Для некоторых ма­шин, например строительных кранов, для определения режимов работы используют также другие дополнительные факторы. Важной характеристикой привода, определяющей его способность преодолевать сопротивления, значительно превышающие их средние значения, является коэффициент перегрузочной способности к пер — отношение максимального момента 7^ по механической характе­ристике привода к его номинальному значению Тн.
Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к группе тепловых двигателей. В ДВС химическая энергия топлива, сгорающего в рабочих полостях цилиндров, преобразуется в механиче­скую энергию.
В ДВС все процессы сгорания топлива, выделения теплоты и превращения ее в механическую энергию происходят в рабочих цилиндрах при перемещениях в них поршней , приводящих во вращение коленчатый вал через шатуны во вре­мя рабочего хода и приводимых в движение коленчатым валом на всех других этапах рабочего цикла. В приводах строительных машин применяют многоцилиндровые карбюраторные и дизельные (дизе­ли) двигатели с четырьмя, шестью, восемью или двенад­цатью цилиндрами, работающими на жидком топливе — бензине (карбюраторные двигатели) или дизельном топливе (дизели).
ДВС является сложным механическим устройством, состоящим из корпуса, кривошипно-шатунного механизма, механизма газо­распределения, систем смазки, охлаждения, питания, зажигания (для карбюраторных двигателей), пуска, впуска и выпуска.
Рабочим циклом или рабочим процессом ДВС называют после­довательность периодически повторяющихся процессов (впуск, сжатие и сгорание топлива, расширение образовавшихся при сгорании газов и их выпуск)|Часть рабочего цикла, совершаемого за ход поршня в одном направлении, называют тактом,, В приводах строительных машин, кроме малых машин, применяют обычно четырехтактные двигатели, у которых рабочий цикл совершается за четыре такта или за два оборота коленчатого вала.
В течение первого такта приводимый коленчатым валом 1 через шатун 2 поршень 4 пере­мещается вниз, всасывая в рабочую полость цилиндра 5 через от­крытый впускной клапан 6 топливо- воздушную смесь из паров бензина и воздуха, поступающую из карбюратора — специального устройства для ее приготовления. На втором такте поршень, также приводимый коленчатым валом, перемещается снизу вверх, сжимая находящуюся в цилиндре рабочую смесь при закрытых впускном <5и выпускном 8 клапанах. Вследствие сжатия рабочей смеси ее давление и температура повышаются, чем со­здаются хорошие условия для ее сгорания. В конце такта смесь воспламеняется электрической искрой от свечи 7. Образовавши­еся в результате сгорания рабочей смеси газы, увеличиваясь в объеме, создают повышенное давление в рабочей камере, воз­действуя на поршень, который вследствие этого совершает ра­бочий ход — движение вниз, пе­редавая усилие через палец 3 и шатун 2 коленчатому валу, заставляя его вращаться и через соединенную с ним трансмиссию, при­водить в движение рабочий орган или исполнительные механизмы. На четвертом, заключительном такте поршень перемещается коленчатым валом вверх, выталкивая отработавшие газы из рабочей полости цилиндра через открытый выпускной клапан 8 в атмосферу.

Дизельный двигатель.

У дизеля топливо- воздушная смесь образуется непосредственно в рабочей полости цилиндра из впрыскиваемого через форсунку распыленного дизельного топлива и всасывае­мого из атмосферы через клапан 6 воздуха. Порядок движений поршня и клапанов на всех четырех тактах рабочего цикла такой же, как и у карбюраторного двигателя. Воздух поступает в рабочую полость через открытый клапан 6 в течение первого такта. Топливо впрыскивается топливным насосом через форсунку в конце второго такта— сжатия при закрытых клапанах. Смешиваясь с воздухом, при дальнейшем сжатии топливо прогревается, частично испаряется и самовоспламеняется. В дальнейшем работа дизеля аналогична работе карбюраторного двигателя.
При установке на коленчатом валу нескольких цилиндров в один и тот же момент времени все они находятся на разных стадиях (тактах) рабочего цикла. Так, например, если в первом цилиндре четырехцилиндрового двигателя (см. рис. 3.4, а) происходит рабочий ход, то в четвертом цилиндре при таком же положении поршня — впуск рабочей смеси (для карбюраторных двигателей) или всасывание воздуха (для дизелей), второй ци­линдр работает на сжатие рабочей смеси, а третий — на выпуск отработавших газов. Таким образом, рабочий ход осуществляется последовательно цилиндрами 1, 3, 2 и 4. При этом за счет энергии рабочего хода одного цилиндра преодолеваются как внешние со­противления, так и сопротивления перемещениям поршней дру­гих цилиндров, находящихся в других стадиях рабочего цикла дви­гателя.
Чем больше цилиндров установлено на двигателе, тем более равномерно вращение коленчатого вала. С той же целью на коленчатом валу устанавливают маховик, накапливающий энергию на интервалах ускоренного вращения коленчатого вала и отдающий ее в движущуюся механическую систему при замедлениях.
Как следует их описанных рабочих процессов ДВС, теплота сгорающего в рабочей полости топлива преобразуется в механическое движение только на третьем такте, которому должны пред­шествовать такты впуска и сжатия. Это означает, что для начала работы ДВС его коленчатый вал следует привести во вращение внешней силой. Запустить карбюраторный двигатель небольшой мощности можно от руки вращением коленчатого вала рукоят­кой, палец которого сцепляется с храповиком на переднем конце вала. Более мощные ДВС запускают установленным на маши­не электродвигателем постоянного тока, называемым стартером и питаемым от аккумуляторной батареи. Дизели средней и большой мощности запускают с помощью вспомогательного кар­бюраторного двигателя, обычно одноцилиндрового двухтактного, установленного на основном дизеле и запускаемого в свою очередь стартером. Рабочий процесс двухтактного двигателя от­личается от работы четырехтактного тем, что у него горючая смесь поступает в рабочую камеру в начале хода сжатия, а отработав­шие газы удаляются в конце рабочего хода продувкой потоком горючей смеси.
Пуск ДВС при низкой температуре окружающего воздуха за­труднен из-за повышенной вязкости смазочного масла, повышен­ного сопротивления при проворачивании коленчатого вала, а так­же из-за низкой температуры горючей смеси или воздуха в конце сжатия. Для облегчения и ускорения пуска применяют пусковые подогреватели с целью нагрева охлаждающей жидкости и смазоч­ного масла, устройства для облегчения воспламенения топлива или горючей смеси (электрофакельные подогреватели воздуха и элект­рические свечи накаливания) и устройства для облегчения прово­рачивания вала (декомпрессионные механизмы для открывания впускных, иногда выпускных клапанов и снижения тем самым дав­ления воздуха в цилиндрах при вращении коленчатого вала).
Основными показателями работы ДВС являются: мощность и крутящий момент на коленчатом валу, часовой и удельный рас­ход топлива, характеризующие экономичность двигателя, эффек­тивный КПД, характеризующий совершенство конструкции ДВС.

Электрические двигатели.

В приводах строительных машин применяют электродвигатели переменного и постоянного тока.
Асинхронные электродвигатели переменного тока, коротко замкнутые и с фазным ротором, называют также двигателями с кон­тактными кольцами. Они обычно питаются от электросети напря­жением 220 и 380 В с нормальной частотой 50 Гц. Эти двигатели конструктивно просты, дешевы, надежны и удобны в эксплуата­ции. Их недостатком является высокая чувствительность к колебаниям напряжения в питающей сети. Типовая механическая харак­теристика 3 асинхронного электродвигателя/показана на рис. 3.7, где через Г и п, как и прежде, обозначены соответственно вращающий момент и частота вращения вала двигателя. Считается, что двигатель работает на естественной механической характеристике, если он включен в сеть с напряжением и частотой, соответствующими указанным в его паспорте, а также если в его электрическую схему не вклю­чены дополнительные сопро­тивления. В противном случае получаем искусственную меха­ническую характеристику. Рабо­чим является участок механической характеристики между точками с координатами (Т= 0; п = п0) и (Т= Тк; п = пк). Мо­мент Т = Тн и частота враще­ния и = ин на этом участке яв­ляются номинальными, соот­ветствующими наибольшему ресурсу двигателя. Перегрузоч­ная способность асинхронных двигателей общего назначения определяется отношением максимального момента Тк к номи­нальному Г„на естественной характеристике: /спер= Тк/Тн состав­ляет 1,7... 2,0 (для короткозамкнутых двигателей до 2,4), а для дви­гателей кранового типа — 2,3... 3,0. Частота вращения вала двигате­ля п на рабочем участке механической характеристики изменяется незначительно, в связи с чем естественную механическую характе­ристику асинхронного двигателя можно считать жесткой.
Момент Тп при л = 0 называют пусковым. Его отношение к но­минальному моменту Тн для короткозамкнутых двигателей обще­го назначения составляет 1,0... 1,9, а для двигателей кранового типа 2,3...3,0. Для двигателей с фазным ротором это отношение составляет 0,5... 1,5, тогда как пусковой ток превышает номиналь­ный в 5 —7 раз. Для уменьшения пускового тока этих двигателей в цепь обмотки ротора с помощью реостата включают дополнитель­ные сопротивления. "Каждому сопротивлению в цепи ротора соот­ветствует своя искусственная механическая характеристика, на­зываемая также реостатной.
Так, например, при включении в цепь ротора двух пусковых сопротивлений, которым соответствуют искусственные характе­ристики 1 и 2, момент при пуске будет изменяться от Г, до Тъ которые называют моментами отсечки. После включения двигателя он будет работать на характеристике /. При этом момент будет умень­шаться от ТА (не обязательно совпадающего с Т2) до Ти а частота вращения вала увеличиваться от нуля до пв. При достижении по­следнего сопротивление, соответствующее характеристике 1, авто­матически отключается, вследствие чего момент увеличивается до значения Т=Т2с переходом на реостатную характеристику 2. При этом двигатель разгоняется до частоты пс с одновременным уменьшением момента до Т
Ти а после отключения второго со­противления переходит на естественную характеристику 3 в точ­ке С с координатами (Т2; лс). Пуск заканчивается по достиже­нии точки на естественной характеристике с моментом, равным моменту внешних сопротивлений TD. Обязательным условием пуска является усло­вие Г, > TD. В противном случае уже на первом этапе (участок АВ) частота п = пв не будет достигнута, а, следовательно, первое со­противление не будет отключено, и дальнейшая работа возможна только на искусственной характеристике 2. При необходимости указанное условие обеспечивается снижением момента TD, в част­ности, путем отключения трансмиссии или исполнительного ме­ханизма от двигателя.
Искусственные характеристики, обладающие меньшими жест- костями по сравнению с естественной характеристикой, могут быть также использованы в качестве рабочих характеристик, ког­да необходимо плавно изменять скорости рабочих движений. Коротко замкнутые двигатели запускаются и работают только на ес­тественной характеристике.
В приводах грузоподъемных машин для плавной посадки гру­зов, например, на монтаже конструкций, а также для ускоренно­го опускания грузозахватных устройств, применяют двухскоростные асинхронные двигатели с соотношением скоростей 2:1; 8:3; 3:1; 10:3.
Ручные машины с электрическим приводом подключают к электросети через преобразователи частоты с 50 на 400 Гц, что позво­ляет уменьшить их массу в 3,5 раза. Часто в приводах ручных ма­шин используют однофазные коллекторные электродвигатели с высокой удельной мощностью на единицу массы и мягкой механической характеристикой. Коллекторные двигатели мало чувствительны к колебаниям напряжения в питающей сети, устойчиво работают в режиме частых пусков, могут включаться в сеть без преобразователей. К их недостаткам можно отнести: высокую сто­имость и необходимость их обслуживания специалистами высокой квалификации.
Электродвигатели постоянного тока обеспечивают большую плавность пуска и торможения механизмов по сравнению с дви­гателями переменного тока. На рис. 3.8, а представлены механические характеристики приводов, работающих по системе трех-обмоточный генератор — двигатель. Они применяются, в част­ности, на экскаваторах средней мощности. Форма характеристи­ки может быть изменена соответствующим подбором ампер-витков трех обмоток генератора: независимой, шунтовой и сериесной.

Ходовое оборудование строительных машин и области применения.

Ходовое оборудование предназначено для передачи нагрузок на опорное основание и для передвижения машин. Оно может быть активным и пассивным. Активным ходом оборудуют самоходные машины, а пассивным- машины, перемещаемые на буксире за тягачом, в качестве которого может быть использована любая самоходная машина. Мы ознакомимся с активными ходовыми устройствами.

Ходовое оборудование включает взаимодействующий с опорным основанием движитель, подвеску и опорную раму или оси, а в самоходных машинах, кроме того, механизм передвижения.

По типу применяемых движителей ходовое оборудование делят на гусеничное (рис.33), шинноколесное, рельсоколесное и специальное (в т.ч. шагающее). Движители передают нагрузку от машины на опорную поверхность и передвигают машины. Механизмы передвижения обеспечивают привод движителей при рабочем и транспортном режимах. У многих строительных машин (землеройно-транспортных, многоковшовых экскаваторов, передвижных кранов и др.) ходовое оборудование участвует непосредственно в рабочем процессе, обеспечивая при этом дополнительные тяговые усилия.

Современные самоходные строительные машины, имеющие массу до нескольких тысяч тонн, предназначены для передвижения в различных дорожных условиях, транспортные скорости у некоторых шиноколесных и рельсоколесных машин достигают нескольких десятков километров в час. Рабочие скорости часто должны плавно регулироваться от максимальных значений до нуля. Давление на грунт у различного типа строительных машин меняется от 0,03...0,05 до 0,5...0,7 МПа. Тяговые усилия на движителях у большинства строительных машин обеспечиваются в пределах 45...60 % от их массы, превышая у некоторых в рабочих режимах их общую массу. Обеспечение машиной необходимых величин давления на грунт, тягового усилия и клиренса (расстояния от поверхности дороги до наиболее низкой точки ходового оборудования) характеризует ее проходимость, т. е. способность передвигаться в разнообразных условиях эксплуатации. Проходимость машин в существенной степени сказывается на их основных технико-экономических показателях. Важным показателем ходового оборудования машин является также их маневренность, под которой понимается способность машин изменять направление движения — маневрировать. Маневренность характеризуется радиусами поворота, вписываемостью машин в угловые проезды и размерами площадки, необходимой для обратного разворота.

Для обеспечения разнообразных требований эксплуатации строительных машин применяют различное ходовое оборудование.
Гусеничное ходовое оборудование (рис.33.) 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 передачи нагрузок, включая рабочие, на опорное основание и 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-трайлерами. Его широко применяют как для строительных машин малой мощности массой 1...2т, так и для машин самой большой мощности с массой в сотни и тысячи тонн. Оно обеспечивает возможность воспринимать значительные нагрузки при сравнительно низком давлении на грунт, большие тяговые усилия и хорошую маневренность. Недостатками гусеничного хода являются