Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 12 из 45)

Гидромуфты подбирают таким образом, чтобы при номинальном моменте КПД было не меньше 0,85 ¸ 0,9.

Приводы с гидромуфтами обеспечивают запуск двигателя при включенной передаче, снижают динамическую нагрузку в системе, защищают двигатель от перегрузок, обеспечивают плавность разгона машины при запуске и при уменьшении нагрузки, а также плавное стопорение при возрастании нагрузки. Недостатки гидромуфты состоят в сильном снижении КПД при увеличении скольжения, а также в невозможности изменения величины передаваемого крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки.

Гидромуфты целесообразно применять для машин и механизмов, у которых колебания нагрузки значительны, но перегрузки бывают редко.

0,1 0,4 0,6 0,8 1,0 i

Рис.3.5 Внешняя характеристика Рис.3.6 Схема гидротрансформатора гидромуфты

Г и д р о т р а н с ф о р м а т о р ы также применяют для автоматического регулирования крутящего момента и частоты вращения ведомого вала в зависимости от нагрузки. Они отличаются от гидромуфт тем, что кроме насосного колеса 2 (рис. 3.6) и турбинного колеса 1 между ними в рабочей полости устанавливают лопастные колеса реактора — так называемый направляющий аппарат 3.

Жидкость из турбинного колеса попадает на лопатки реактора. Реактор, отклоняя жидкость своими лопатками, изменяет момент количества движения потока. Поэтому в гидротрансформаторе моменты количества движения за турбинным колесом и перед входом в насосное колесо не равны друг другу, как в гидромуфте. Вследствие этого момента М₂, развиваемый турбинным колесом, превосходит момент М₁ сообщаемый двигателем насосному колесу, т. е. М₂ > M₁, значит, гидротрансформатор работает как редуктор.

Если валы вращаются в одну сторону, то согласно закону сохранения энергии n₂< n₁, а передаточное отношение i = ( n₂ : n₁ ) < 1.

На рис. 3.7 приведены характеристики гидротрансформатора M₁ и М₂ в зависимости от частоты вращения п₂ или передаточного отношения i. Характеристику гидротрансформатора получают также опытным путем. Из рассмотрения характеристик гидротрансформатора следует, что чем больше момент М₂ на валу турбинного колеса, т. е. чем больше сопротивление, тем меньше частота вращения п₂, а следовательно, и i. Величина КПД h = N_т / N_н = M₂ n₂ /M₁ n₁ (3.5)

Пневматические установки. Их применяют 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 др. Обычно такие установки состоят из двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя, приводящего в движение компрессоры поршневого или ротационного типа.

Строительные компрессоры чаще всего монтируют на специальной раме и перемещают с помощью автомобиля или трактора.

В строительстве применяют одноступенчатые и двухступенчатые компрессоры.

Компрессор двухступенчатого сжатия показан на рис. 3.8, а. Коленчатый вал 9, вращающийся от двигателя 10, посредством шатунов 8 приводит в движение поршни 7 цилиндров первой ступени. При движении поршней вниз воздух засасывается всасывающими клапанами, как это показано стрелками, и проходит через фильтр 6. При движении поршня вверх по достижении определенного давления воздух через выпускной клапан попадает в холодильник 4. Из холодильника воздух всасывается поршнями второй ступени 1, где после сжатия он выталкивается в ресивер 3. На компрессоре установлены два предохранительных клапана 5 и 2 низкого и высокого давления, а также соответственно манометры 11 и 12.

Компрессоры одноступенчатого сжатия создают давление 6— 7 кгс/см² (0,6—0,7 МПа), производительность их достигает 0,15 м³/с.

С помощью двухступенчатых компрессоров по сравнению с одноступенчатыми можно получить давление в 1,5—1,6 раза больше.

Производительность поршневых компрессоров (м³/мин) засасываемых из атмосферы воздух, определяется зависимостью

Qn = F S k n zцl,

(3.6)

2

где F — площадь поперечного сечения поршня, м ;

F =pd² / 4;

(3.7)

S — ход поршня, м; l — коэффициент наполнения (l = 0,65 ¸ 0,8); k — объем засасываемого воздуха на один оборот коленчатого вала в одном цилиндре (для машин одинарного действия k = 1, для машин двойного действия k = 2); п — частота вращения вала компрессора, об/мин; zц — число цилиндров компрессора.

Ротационный компрессор (рис. 3.8) представляет собой корпус 15, внутри которого эксцентрично вращается ротор 13. На поверхности ротора в радиальном направлении сделаны прорези, в которые вставляются лопатки 14. Последние прижимаются к внутренней поверхности корпуса центробежными силами. При вращении ротора вместе с лопатками воздух увлекается ими и перемещается из широкой полости А в узкую полость Б. В это время воздух сжимается и давление его повышается.

Ротационные компрессоры значительно проще по конструкции, чем поршневые; они равномернее подают воздух. К недостаткам их следует отнести меньший КПД, чем у поршневых компрессоров. Производительность ротационных компрессоров

Qр = l ( pD — szп )mn / 30 l м³/мин,

(3.8) где l — длина ротора, м; D — диаметр статора, м; s — толщина пластинки, м; zп — число пластинок; т — эксцентриситет, м; п — частота вращения, об/мин; l — коэффициент наполнения (А, = 0,8 ¸ 0,85).

Мощность ротационных компрессоров определяется так же, как и поршневых.

ТРАНСМИССИИ

Трансмиссии — механизмы, передающие движение от силовой установки отдельным сборочным единицам (узлам) машины или от одной сборочной единицы к другой.

Трансмиссии не только передают движение, но и преобразуют (меняют) направление движения, скорости, моменты и усилия. В трансмиссии включаются элементы, предохраняющие двигатель и отдельные узлы от перегрузок. Различают механические, гидравлические и электрические трансмиссии.

Механические трансмиссии. Они состоят из различного типа зубчатых передач, коробок скоростей, валов, предохранительных и ограничительных муфт, реверсивных механизмов, тормозных устройств (см. далее кинематическую схему экскаватора на рис. 8.20).

Достоинствами механических трансмиссий являются большая надежность, сравнительно высокий КПД (0,8 ¸ 0,92), небольшая металлоемкость (например, на тягачах масса составляет 3,2—5,5 кг на 1 кВт), малая чувствительность к внешним температурам. Недостатки — невозможность бесступенчатого регулирования скорости. Для того чтобы трансмиссии были близки к бесступенчатым системам, необходимы коробки скоростей с большим числом передач, что усложняет конструкции коробок передач трансмиссии, увеличивает габариты, металлоемкость и снижает КПД. Кроме того, в механических трансмиссиях требуются оградительные устройства и необходимо наблюдение за смазкой опор трансмиссии.

Для расчета элементов трансмиссий строительных машин в связи со спецификой их работы предъявляется ряд требований к этим элементам. Например, муфту сцепления основного двигателя с трансмиссией рассчитывают на максимальный момент двигателя (Мmах) с коэффициентом запаса

kзап = Мрасч / Мmах = 1,3 ¸ 1,5. (3.9)

Гидравлические (гидрообъемные) трансмиссии. Движение от ведущего элемента к ведомому передается под воздействием перемещающейся

а) Нагнетание б) в)

Всасывание

Рис. 3.9. Схемы гидравлических насосов:

а — шестеренчатого; б — аксиплыю-поршнепого; в — лопастного (шиберного)

жидкости в замкнутом пространстве. Они состоят из гидронасосов, гидродвигателей объемного типа, распределительных устройств (золотниковых), предохранительных клапанов и трубопроводов.

Гидронасосы приводятся в движение от постороннего источника энергии, а гидродвигатели — за счет перемещения жидкости, подаваемой гидронасосом. Гидронасосы применяют шестеренчатые, аксиальнопоршневые и лопастные (рис. 3.9).

Гидродвигателями могут служить шестеренчатые, лопастные и поршневые насосы-гидромоторы. Эти гидродвигатели применяют в тех случаях, когда во вращательное движение необходимо приводить какой-либо механизм или исполнительный орган.

Если механизмам или исполнительным органам требуется сообщить возвратно-поступательное движение, применяют гидроцилиндры.

В качестве рабочей среды в гидравлических передачах применяют минеральные масла. Основными критериями при выборе масла для различных видов передач и условий работы являются вязкость, температура вспышки и температура застывания. Масла, применяемые для

гидравлических передач в летнее время, могут иметь вязкость до 70 сст; при низких температурах (—50°С) — 10 ¸ 25 сст.

Температура вспышки масла, применяемого в летнее время, допускается до 200°С, а зимой — до 170° С. Температура застывания масла для летнего времени принимается до —10°С, а для зимнего времени — до —30°С