Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 8 из 45)

По виду основного привода различают машины, в которых используются двигатели: электрические, внутреннего сгорания, пневматические и гидравлические или комбинация двух из них (например, дизельэлектрические).

По степени подвижности (универсальности) машины делят на стационарные и подвижные; последние в зависимости от способа агрегатирования могут быть самоходными, полуприцепными и прицепными. В зависимости от типа ходового оборудования машины могут быть гусеничными, на пневматических шинах, на рельсовом и на шагающем ходу.

Различают Машины универсальные (при большом числе сменного рабочего оборудований и нескольких типах сменного ходового и силового оборудования) и машины специализированные.

а) б)

1.

Рис. 2.1. Базовая машина с различным рабочим оборудованием:

а — одноосные тягачи; 6 — двухосные тягачи: / — скрепер; 2 — грейдер-элеватор; 3 — кран стреловой поворотный; 4 — цементовоз; 5 — бульдозер; 6 — погрузчик с задней разгрузкой; 7 — корчеватель; 8 — роторный снегоочиститель

По системам управления различают машины с ручным и автоматическим управлением, а по средствам управления — с механическим, гидравлическим, пневматическим и электрическим управлением. Применяются машины со смешанным управлением (например, гидромеханические).

Расширяется область применения универсальных самоходных машин. Все чаще такие машины состоят из базовой машины и обычно сменного навесного или полуприцепного, реже прицепного рабочего оборудования. В качестве базовой машины используют тракторы, автомобили, гусеничные, а также колесные тягачи (рис. 2.1) и самоходные шасси. Наилучшие решения получаются агрегатированием базовых машин или машин целиком из унифицированных узлов (сборочных единиц).

Конструктивные и эксплуатационные особенности машин оценивают по основным их параметрам. К ним относятся: мощность, сила тяги, емкость ковша экскаватора или скрепера, размеры отвала бульдозера, максимальный диаметр бурения при различных категориях грунта и породы, габариты и масса машины, энергоемкость, удельные нагрузки на грунт движителей и др.

Для каждой группы машин выделяют главный параметр, который определяет эксплуатационную характеристику машин этой группы. Например, у бульдозеров главным параметром считают номинальную силу тяги, у одноковшовых экскаваторов — геометрический объем ковша. В одной и той же группе машин обычно имеется большое количество моделей, основные параметры или отдельные узлы и агрегаты которых отличаются друг от друга незначительно. В связи с трудностью организовать серийное производство машин и сложностью эксплуатации их делят на тнпоразмерные ряды, в каждом из которых количество моделей минимально. В ряду можно выбрать машину необходимой производительности, мощности и т. д., соответствующие наиболее рациональным условиям работы, а некоторые машины позволяют выполнять работы всего диапазона данного вида работ. Для этого параметры отдельных моделей связаны определенной математической зависимостью. Для строительных машин принято определять ряд по главному параметру машин. Ряд строят таким образом, чтобы отношение этого параметра между моделями изменялось по геометрической прогрессии с показателем 1,6 или 1,25.

При разработке типоразмерного ряда машин проводится также анализ основных параметров, конструктивных, эксплуатационных и экономических показателей существующих отечественных и зарубежных машин.

На основе типоразмерного ряда можно создать «семейство» машин. Для обеспечения их поточного изготовления проводят широкую унификацию и стандартизацию узлов и создают машины методом агрегатирования.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАШИНАМ

Требования, предъявляемые к машинам, можно подразделить на социальные, конструктивные, эксплуатационные, экономические.

Социальные требования состоят в обеспечении удобства работы в машинах, для чего предусматривают защиту рабочих от вибрационных и атмосферных воздействий, удобное размещение приборов и аппаратуры, безопасные условия труда и др.

Конструктивные требования заключаются в том, что узлы машины, их компоновка, система управления должны отвечать современному уровню науки и техники. Машины должны иметь высокую надежность, долговечность, допускать удобную замену деталей и узлов, а также быть хорошо приспособленными к техническому обслуживанию.

Приспособленностью к техническому обслуживанию называется возможность проведения операций осмотра, смазки, регулировки, заправки, запуска в течение времени, не превышающего 0,03—0,05 от рабочего времени.

Утомляемость машиниста вызывается неудачным расположением рычагов и педалей, большими усилиями для управления ими, несовершенной конструкцией кресла,

2

д, м/с

Рис. 2.2. Чувствительность человека к вертикальным ускорениям:

/ — явно ощутимы; 2 — беспокоят; 3 — очень беспокоят; 4 — опасны для здоровья

плохой обзорностью, а также чрезмерной вибрацией и тряской на педалях, рычагах и сиденье машиниста, превышающими санитарные нормы шумами и др. Чувствительность человека к вертикальным ускорениям показана на рис. 2.2 (по горизонтали отложены частоты колебаний, а по вертикали — ускорения).

Большинство явлений, происходящих в машине при работе, и некоторые параметры ее характеристики зависят от управления машиниста. Машину следует рассматривать не как самостоятельную, а как комплексную систему: параметры рабочих условий — рабочий орган — металлоконструкции — привод — человек.

Эксплуатационные требования объединяют все требования к машинам, так как только в процессе эксплуатации выявляются конструктивные, технологические и другие особенности машин.

Экономические требования заключаются в том, что стоимость единицы получаемой продукции должна быть минимальной. Это достигается при наименьшей стоимости машины и малых эксплуатационных расходах, но при наибольшей ее производительности. Всегда имеется такое соотношение стоимости машины, затрат на ее эксплуатацию и других капиталовложений и производительности машины, при котором достигается наименьшая стоимость единицы продукции.

Минимальная стоимость единицы продукции является одним из основных экономических показателей. Однако во многих случаях следует отдавать предпочтение получению максимальной производительности даже при некотором повышении стоимости.

Одним из важных экономических требовании является .также наименьший расход энергии на единицу получаемой продукции. Удельная энергоемкость машины A_уд — показатель, означающий отношение мощности двигателей машины А к емкости рабочего органа q, производительности П или силе тяги Тсц:

A_уд = A / q , или А_уд = А / П, или А_уд = А / Т_сц.

Удельная металлоемкость машины — показатель, выражающий отношение массы машины к величине главного или одного из основных параметров (например, к емкости рабочего органа, к мощности двигателя, к производительности и силе тяги).

КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИН

Основными конструктивно-эксплуатационными характеристиками машин являются производительность, маневренность, подвижность, устойчивость.

Производительность машины характеризуется тем количеством продукции q, которое она может выработать в единицу времени Т: минуту, час, смену, месяц, квартал, год. Количество продукции для землеройных машин выражают в м³, дробильных и сортировочных машин — в т и м³.

Проектируя машину, подбирают ее главный и основные параметры таким образом, чтобы можно было получить намечаемую для нее производительность и обеспечить максимальную эффективность ее использования. Производительность определяют расчетом для наиболее характерных условий работы данной машины, расчетных режимов (скорости подъема ковша, скорости напора и др.) и нагрузок на рабочем органе. Рассчитывают производительность на 1 ч чистой работы при максимальном использовании мощности силовой установки. Найденную производительность Пк называют теоретической или конструктивной; она является своего рода исходной условной величиной для расчета производительности в реальных условиях эксплуатации.

Для машин цикличного действия Пк пропорциональна количеству циклов п в 1 мин и количеству продукции q, вырабатываемой за один цикл. Количество циклов, выполняемых машиной в 1 мин, при продолжительности цикла Тц.

n = 60 / Тц (2.1)

Следовательно, для машин цикличного действия

Пк = 60qn, м³/ч; (2.2)

Пк = 60 qny, т/ч,

(2.3)

где у — объемная масса разрабатываемого материала.

При расчетах принимают условия работы, более характерные Для данной машины, т. е. условия, на которые она рассчитана. Например, для экскаваторов — это средний угол поворота, средняя высота нагрузки, нормальная высота или глубина забоя, а также условие, что за каждый цикл разрабатывается объем плотного грунта, paвный геометрической емкости ковша q.

Для машин непрерывного действия при перемещений насыпных материалов сплошным непрерывным потокам величина П_к пропорциональна площади поперечного сечения потока материала F (м²) и скорости v (м/с), причем эту расчетную площадь принимают неизменной на всем пути перемещения.