Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 10 из 45)
Для колесных машин наибольшая ширина преодолеваемой канавы составляет около половины диаметра колеса; для гусеничных машин она зависит от длины гусеничного хода и равна приблизительно 0,4 длины опорной поверхности гусеницы.
Схема действия сил на колесо при преодолении подобных препятствий колесной машины показана на рис. 2.4. В процессе преодоления препятствия в точке контакта А возникает суммарная реакция N; кроме того, на колесо действуют вертикальная нагрузка GK п тяга Т, приложенная к оси колеса О. Уравнения равновесия имеют вид:
T - N sin a = 0; Gk -N cos a = 0.
Маневренность машины зависит от ширины дороги и радиусов поворота. Эти величины характеризуют так называемую ширину габаритного коридора. Последняя имеет большое значение при перевозке с прицепами длинномерных конструкций. Ширину габаритного коридора можно определить графически (рис. 2.5).
Рис. 2.4. Схема сил, действующих Рис. 2.5. Определение ширины габаритного коридора на колесо при преодолении препятствий
По известному предельному углу поворота управляемого колеса машины а1 находят центр поворота О. На прямой, соединяющей точку О с центром шарнира прицепа К, как на диаметре строят полуокружность радиусом, равным ОК/2. От центра шарнира прицепа делают на проведенной окружности засечку радиусом, равным расстоянию от центра шарнира до оси колес прицепа, т. е. КМ = КМ1. Соединив точки К и M1, вычерчивают контур прицепа. После этого строят окружность радиусом R1 касательную к колесу прицепа, и окружность радиусом R2, касательную к колесу машины. Ширина А габаритного колеса должна быть всегда меньше ширины дороги как на прямых участках, так и на уширениях дороги, которые делаются на кривых участках.
Устойчивость машины — ее способность сохранять свое положение в пространстве относительно опор независимо от различных сочетаний действующих нагрузок. Поэтому на устойчивость влияют расположение опор и различные сочетания силовых факторов, действующих на машину в том или ином ее положении относительно горизонтальной плоскости.
Некоторые схемы расположений опор показаны на рис. 2.6. Прямые, соединяющие точки приложения реакций на опорах, называются ребрами опрокидывания, а плоскость, ограниченная этими ребрами, называется опорным контуром.
Сама опорная поверхность (поверхность расположения опор), как правило, принимается наклонной к горизонту на расчетный угол а, который зависит от типа машины и характера ее эксплуатации.
Рис. 2.6. Схема к расчету устойчивости крана
Силовые факторы при расчете на устойчивость разделяются на факторы, способствующие опрокидыванию и удерживающие машину от опрокидывания. Численные значения этих факторов определяются как удерживающие или опрокидывающие моменты относительно расчетного ребра опрокидывания.
За расчетное ребро опрокидывания принимается такое, для которого отношение удерживающего момента к опрокидывающему — минимальное. Сами силовые факторы могут быть как статические (не меняющиеся во времени), так и динамические — изменяющиеся во времени. Поэтому и расчеты' на устойчивость разделяются на статические и динамические. Кроме того, устойчивость рассчитывают для различных сочетаний силовых факторов (рабочее состояние — при наличии рабочих нагрузок — при отсутствии рабочих нагрузок). В первом случае говорят о грузовой устойчивости, во втором — о собственной устойчивости.
Во всех случаях количественная сумма устойчивости дается с помощью коэффициента устойчивости k = Муд / Мопр ,
где Муд — суммарный удерживающий момент, кгс*м (Н*м); Mопр —
суммарный опрокидывающий момент, кгс*м (Н*м).
Величина k зависит от типа машины, вида устойчивости (статическая, динамическая, грузовая, собственная) и задается различными нормативными документами (ГОСТами, ОСТами). Минимальное значение k = 1,154 ¸ 1,25.
В качестве примера даны схемы стрелового крана для расчета на грузовую устойчивость (рис. 2.6, а) и на собственную устойчивость (рис. 2.6, б), а также силы, действующие на кран: Q — масса поднимаемого груза; W1 и W2 — ветровые нагрузки; a, b, h, h1, с, Н, р1 и р2 — размеры для определения плеч относительно ребра опрокидывания.
СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ (ПРИВОДЫ)
Силовая установка — та часть машины, которая приводит в движение механизмы машины. Она представляет собой агрегат, состоящий из двигателя и вспомогательных систем: питания (топливный бак фильтры, трубопроводы), охлаждения (водяной насос, радиатор трубопроводов), управления (рычаги управления режимом двигателя, охлаждения), смазки. К сборочным единицам силовой установки относят также подмоторную раму.
Силовые установки с одним двигателем и комбинированные. На установках с одним двигателем применяют следующие двигатели: внутреннего сгорания, дизельные или карбюраторные, электрические постоянного и переменного тока, пневматические. Установки с комбинированным приводом бывают электрические по системе генератор — электродвигатель, дизельэлектрические, дизель-гидравлические, дизель- пневматические.
Приводы одно- и многомоторные. В одномоторном приводе одна силовая установка приводит в движение все механизмы. При таком приводе включают и выключают отдельные механизмы машины при помощи различных конструкций муфт, чаще всего фрикционных. При многомоторном приводе каждый механизм или группа их приводятся в движение отдельными двигателями. Чаще всего на машинах с многомоторным приводом двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрогенератор, который питает электроэнергией электроприводы отдельных механизмов. Двигатель внутреннего сгорания может приводить в движение гидронасос, который подает жидкость к гидродвигателям отдельных механизмов.
Достоинством одномоторного привода является то, что масса этого привода меньше, чем суммарная масса приводов многомоторного привода, а изготовить его проще и дешевле.
В многомоторном приводе можно регулировать работу отдельных механизмов независимо друг от друга, значительно сократить количество трансмиссий, легче осуществить автоматизацию. Эти преимущества позволяют все более широко применять машины с многомоторным приводом, особенно в связи с усовершенствованием конструкции гидропривода, при котором масса многомоторных приводов приближается к массе одномоторного привода вместе с трансмиссиями.
Недостаток одномоторного привода состоит в том, что при нем требуется большое количество трансмиссий, чтобы осуществить передачу движения отдельным механизмам. Кроме того, при одномоторном приводе нельзя получить независимое распределение мощности между приводимыми в движение механизмами.
Привод, а следовательно, и двигатель выбирают с учетом характера изменения рабочих нагрузок. Режим машины зависит от величины амплитуды и частоты колебаний нагрузки, количества включений в единицу времени, реверсивности и продолжительности непрерывной работы.
Различают четыре режима работы:
1. легкий режим работы — отношение максимальной нагрузки к средней составляет 1,1 : 1,3; скорость рабочих движений постоянна, нет реверсивности рабочих движений; число включений в 1 ч составляет 20—30, редко 50. С такими режимами работают машины для уплотнения грунтов (кроме вибрационных): бетоносмесители, растворосмесители, цилиндрические грохоты, транспортеры. Для привода этих машин можно применять любые двигатели;
Рис. 3.1. Нагрузочные диаграммы при различных режимах работы машины:
б — средний; в — тяжелый; г — очень тяжелый; 1 — частота колебаний машины; 2
— изменение мощности
2) средний режим работы (рис. 3.1, б) — отношение максимальной нагрузки к средней составляет 1,5 : 2,5; скорость рабочих движений переменна, движения редко реверсивны; число включений в 1 ч достигает 200. На таких режимах работают скреперы, тягачи, грейдер-элеваторы, дробилки, краны, многоковшовые экскаваторы и погрузчики;
3) тяжелый режим работы (рис. 3.1, в) — отношение максимальной нагрузки к средней составляет 2 : 3, нагрузка имеет частые и резкие пики; скорости рабочих движений меняются прерывно, движения часто реверсивны; число включений в 1 ч до 1000 и более. На таких режимах работают одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, толкачи и др.;
4) очень тяжелый режим работы — носит ударный или вибрационный характер (рис. 3.1, г).
Целесообразность применения того или иного двигателя для работы при различных режимах нагружения определяют с помощью механической внешней характеристики. Кривую, построенную в координатах М и п, где М — крутящий момент; п — частота вращения; М = f (n) называют механической внешней характеристикой. По этой зависимости каждому значению частоты вращения в минуту соответствует одно значение крутящего момента.
Как известно, произведение Мп пропорционально мощности, развиваемой двигателем. Поэтому наилучшей характеристикой являлась бы такая, при которой для всех значений частоты вращения мощность оставалась постоянной, т. е.
N = АМп = Af (n) = const,
где А — коэффициент пропорциональности.