Основные сведения о строительных машинах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Основные сведения о строительных машинах

2. Классификация строительных машин

3. Основные элементы строительных машин

3.1 Двигатель внутреннего сгорания

3.2 Двигатель электрический

3.3 Привод

3.4 Трансмиссия

3.5 Сцепление

3.6 Карданная передача

3.7 Дифференциальный механизм

4. Подъемные приспособления

4.1Механизмы подъема шахтных подъемников

4.2 Мачты мачтовых подъемников

4.3 Опорные устройства и механизмы передвижения подъемников

4.4 Параметры подъемников

4.5 Струнные подъемники

4.6 Лебедки подъемников

4.7 Авто- и гидроподъемники

Заключение

Список литературы



Введение

При производстве строительных работ в сложившихся городских условиях часто возникают дополнительные трудности из-за необходимости выполнения работ в стесненных условиях и в сжатые сроки, поскольку большинство из них связано с нарушением пешеходного движения, установившегося режима работы транспорта, наземных и подземных коммуникаций и т.п. Кроме того, зачастую приходится выполнять трудоемкие подготовительные операции по разрушению старых строений, фундаментов, дорожных покрытий и т.п. Для эффективного выполнения работ в стесненных условиях используется широкая номенклатура высокопроизводительных специальных и универсальных машин многоцелевого назначения, обладающих компактностью, высокими мобильными и транспортными качествами и обеспечивающих полную безопасность работ в данных условиях. Широко используются в стесненных условиях средства малой механизации, позволяющие практически полностью исключить ручной труд. Растущие из года в год масштабы и современная технология городского строительства требуют постоянного увеличения парка строительных машин и оборудования, расширения номенклатуры, повышения технического уровня машин, улучшения организации их использования.

Повышение технического уровня основных видов строительных машин и оборудования обеспечивается прежде всего за счет повышения их единичной мощности (энергонасыщенности) и производительности, универсальности и технологических возможностей, надежности и долговечности, улучшения удельных показателей важнейших рабочих параметров, развития гидрофикации приводов, широкого использования в конструкциях машин унифицированных узлов, агрегатов и деталей, расширения номенклатуры сменного рабочего оборудования, применения современных систем автоматизации управления рабочими процессами машин, повышения приспособляемости машин к техническому обслуживанию и ремонту, улучшения условий труда машинистов (операторов) и т.п.

От инженера-строителя как руководителя и организатора современного высокомеханизированного строительства требуются знания принципов действия и устройства строительных машин и оборудования, факторов, влияющих на их производительность и качество выполняемых работ, а также основ рационального выбора и правильной эксплуатации машин.

строительный машина подъемник



1. Основные сведения о строительных машинах

Строительная машина - устройство, совершающее полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другой и состоящая из ряда механизмов различных назначений объединённых общим корпусом или рамой.

Механизм - совокупность узлов в виде законченных сборочных единиц представляющие совместно работающие детали.

Деталь - часть машины или механизма, которая изготовлена в основном из однородного по наименованию и марке материала без использования сборочных операций.

Качество -- обобщенная способность машины удовлетворять определенным потребностям, связанным с их назначением.

1. Назначение характеризуется свойствами машины, определяющими основные функции (для выполнения которых она предназначена) и обусловливающими область их применения. К этой группе относят следующие показатели:

· классификационные, определяющие один или несколько основных параметров (передаточное число редуктора, вместимость ковша экскаватора, скрепера, грузоподъемность кранов, размеры отвала бульдозера и т.п.);

· функциональные и технической эффективности (обеспечение максимально возможной производительности при работе в любую погоду, любое время суток и года, минимальной стоимости единицы продукции при работе в конкретных производственных условиях). а также качества выполняемой работы;

· конструктивные, определяющие основные проектно-конструкторские решения машины (габаритные и присоединительные размеры; рабочее давление в гидросистеме; мощность привода; усилие на рабочем органе; скорости рабочих органов; ширина, глубина и радиус действия; тип ходового устройства и привода; наличие элементов автоматики; приспособленность к меняющимся условиям эксплуатации; возможность работать в стесненных условиях; достаточно высокая маневренность, проходимость, мобильность и устойчивость; минимальная масса; простота и прочность конструкции, легкость ее технического обслуживания и ремонта).

Маневренность -- способность машины передвигаться и разворачиваться с минимальным радиусом поворота в стесненных условиях стройплощадок и при транспортировании.

Проходимость -- способность машины преодолевать различные неровности местности, небольшие водные преграды, двигаться по грунтам со слабой несущей способностью и снежному покрову. Она характеризуется видом ходового оборудования, силой тяги, удельным давлением на опорную поверхность (грунт, дорожное покрытие), величиной дорожного просвета (расстоянием от нижней точки машины до опорной поверхности), а у колесных машин радиусами продольной и поперечной проходимости.

Мобильность -- способность машины к достаточно быстрому перемещению с объекта на объект с минимальной трудоемкостью перевода ее из транспортного положения в рабочее и обратно.

Устойчивость -- способность машины противостоять действию сил, стремящихся опрокинуть ее при рабочем процессе и перемещениях на подъемах, спусках и косогорах.

Надежность характеризует общее свойство машины сохранять свою работоспособность во времени и включает в себя такие понятия как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Работоспособность -- состояние машины, при котором она способна выполнять заданные функции и сохранять значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Безотказность -- свойство машины непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Она в свою очередь, характеризуется:

· сопротивляемостью элементов конструкции разрушению, износу, коррозии и т.п.;

· стабильностью физико-механических свойств конструкционных материалов;

· стабильностью рабочих процессов в сборочных единицах, агрегатах и системах.

Для таких причин нарушения работоспособности как коррозия, облучение, действие внешних температурных факторов и т.п. время работы до отказа оценивается календарной продолжительностью работы машины (месяцы, годы) и называется сроком службы до отказа, а регламентированное время работы машины -- сроком службы.

Для большинства машин основное значение имеет продолжительность работы (в отработанных часах) или выполненный объем (число циклов, масса или объем переработанных материалов, производительность и т.п.), поэтому время работы до отказа в этом случае называется наработкой на отказ, а регламентированное время работы машины -- ресурсом.

Отказ -- нарушение работоспособности машины. Все виды отказов делятся на две группы:

А -- из-за нарушения элементов (поломки, деформации, износ, обрыв проводов, короткое замыкание и т.п.);

Б -- вследствие нарушения качеств функционирования (нарушение регулировок, засорение гидросистемы, течь в местах соединения шлангов и т.п.).

Отказы классифицируются:

· по частоте -- единичные и повторяющиеся;

· по взаимосвязям -- первичные (независимые) или вторичные (зависимые), вызванные действиями другого отказа;

· по условиям возникновения -- возникшие при выполнении основных функций или при хранении, транспортировке, на холостом пробеге;

· по уровню внешних воздействий -- при нормальных или ненормальных (отклонение от правил техобслуживания и управления, при недопустимых нагрузках и т.п.) условиях работы;

· по внешним проявлениям -- явные (быстрое обнаружение) и скрытые (время обнаружения выше установленных норм);

· по виду -- легкие (разрушение прокладки), средние (вызывают остановку машины для ремонта), тяжелые (значительные разрушения);

· по сложности устранения -- требуют проведения технического обслуживания, текущего или капитального ремонта;

· по способности к восстановлению -- устраняемые в эксплуатационных или стационарных условиях;

· по возможности прогнозирования -- прогнозируемые (диагностическими приборами от изменения параметров, наработки, возраста) или непрогнозируемые;

· по характеру изменения параметров -- постепенные (начинаются сразу после начала работы машины, зависят от длительности работы и связаны с процессами износа, коррозии, усталости и ползучести материалов); внезапные (сочетание неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности машины к их восприятию, возникают через некоторые случайные промежутки времени, не зависят от состояния машины и длительности предыдущей работы, а процесс протекает быстро) и сложные (включают особенности предыдущих отказов, время возникновения -- величина случайная, а скорость процесса зависит от сопротивляемости элементов машины);

· по последствиям -- отказы функционирования (связаны с повреждениями отдельных элементов машины, которая не может выполнять свои функции: выкрошился зуб шестерни, насос не подает масло в систему, не заводится двигатель внутреннего сгорания) или параметрические (машина может выполнять свои функции, но работает за пределами своих технических требований -- характеристик: загазованность воздуха, падение КПД передачи, снижение давления в рабочей жидкости гидросистемы). Оба вида отказов могут быть как постепенными, так и внезапными (в последнем случае отказ будет параметрическим, если потеряна точность работы машины или ее элементов, и функциональным, если произошло заклинивание одного из механизмов).

Долговечность -- свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние машины возникает при невозможности ее дальнейшей эксплуатации.

В строительных машинах различают три группы элементов, отличающихся характеристиками предельных состояний:

А -- невосстанавливаемые элементы после первого отказа (пружины, подшипники качения, зубчатые колеса, уплотнения, тормозные накладки);

Б -- восстанавливаемые элементы и простые системы, имеющие в эксплуатации более одного отказа. Их работоспособность до предельного состояния поддерживается регулировкой, очисткой, заменой элементов и т.д. Предельное состояние -- отказ, вызывающий необходимость в восстановительном или капитальном ремонте;

В -- сложные системы (машины в целом). Работоспособность их до предельного состояния поддерживается в результате проведения мероприятий по техническому обслуживанию и текущему ремонту. Предельное состояние наступает при возникновении необходимости в капитальном ремонте или списании машины.

Ремонтопригодность -- приспособленность машины к предупреждению, обнаружению и устранению причин повреждений (отказов) путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность машин включает в себя следующие основные понятия:

доступность (удобство осуществления осмотра по регулировке и замене деталей руками и инструментом с отсутствием работ на ощупь и с минимальными объемами дополнительных работ и минимальной утомляемостью рабочих);

контролепригодность (возможность контроля технического состояния элементов машин при профилактических мероприятиях, а также поиска отказавшего элемента или причины неисправности с помощью специальных методов и средств, к каковым относятся диагностическая аппаратура, индикаторы давления, температуры, загрязненности фильтров и т.п.);

легкосъемность (замена сборочных единиц или агрегатов с минимальными затратами времени и труда, определяемая массой, габаритами, системой крепления и конструкций разъемов съемного узла);

взаимозаменяемость (характеризуется объемами пригоночных работ при установке однотипных элементов);

блочность и агрегатность (возможность демонтажа и монтажа на машину сборочной единицы или агрегата без предварительной разборки его или смежного с ним узла);

степень унификации (использование однотипных деталей и сборочных единиц в разных машинах, особенно на ограниченном пространстве применения последних).

Сохраняемость -- свойство машины сохранять исправное состояние и работоспособность в течение и после срока хранения или транспортирования. Она характеризуется сопротивляемостью конструкций машины изменению характеристик элементов под воздействием влажности, атмосферного давления, облучения, загрязненности атмосферы, окружающей температуры, собственной массы при хранении и т.п. Высокие показатели сохраняемости достигаются лакокрасочным покрытием и герметизацией, применением специальных заглушек и пробок, установкой опорных приспособлений, хранением в боксах и др.

Все показатели надежности носят вероятностный статистический характер.

Стандартизация и унификация характеризуют насыщенность машин стандартными, унифицированными и оригинальными деталями и сборочными единицами.

Стандартизация предусматривает введение обязательных норм -- стандартов, которым должны соответствовать определенные детали, сборочные единицы и параметры машин при проектировании, изготовлении и эксплуатации. По заводским и отраслевым нормам, государственным (ГОСТ) и международным (ИСО) стандартам выпускается большое количество деталей и узлов (крепежные детали, подшипники, редукторы, гидроаппаратура, системы и приборы автоматизации), применяемых в машинах различного назначения, а также устанавливаются вместимость ковша экскаватора, грузоподъемность трубоукладчика и др.

Конструкцию машин допускается изменять и совершенствовать. В соответствии с этим используется взаимозаменяемость деталей и узлов, позволяющая производить их сборку или замену без предварительной подгонки.

Взаимозаменяемость основана на широкой унификации, т.е. на рациональном сокращении номенклатуры однотипных деталей и сборочных единиц для применения их в разных машинах, а также и в однотипных машинах.

Наличие стандартов позволяет осуществить массовое изготовление по новейшей технологии деталей и узлов, повышение их качества (ведущее к надежности и долговечности) и снижение затрат времени, труда материалов и средств при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин.

Эргономические требования отражают взаимодействие человека с машиной и делятся на:

гигиенические -- соответствие кабины условиям жизнедеятельности и работоспособности машиниста (размеры кабины, освещенность, вентиляция с фильтрами для очистки воздуха, вибрация, пыле- и газонепроницаемость и т.д.);

антропометрические--соответствие рабочего места и его частей форме, веcy и размерам тела машиниста (удобное, регулируемое по высоте и горизонтали сиденье машиниста, регулируемые подлокотники, расстояние до рычагов, рукояток и кнопок управления и т.д.);

физиологические и психофизические -- соответствие рабочего места физиологическим свойствам машиниста и особенностям функционирования его органов чувств (скоростные и силовые возможности машиниста требуют легкое механизированное или автоматизированное управление; пороги слуха, зрения и т.д.);

психологические -- соответствие рабочего места машины возможностям восприятия и переработки информации, соответствие закрепленным и вновь формируемым навыкам человека.

Частично эргономические требования представлены в требованиях безопасности.

Эстетические требования характеризуются информационной выразительностью (соответствие формы назначению), рациональностью форм, целостностью композиции, совершенством производственного исполнения, соответствием современному стилю, внутренней и внешней отделкой и окраской, согласованностью с окружающей средой, удобством расположения и четкостью исполнения фирменных знаков, марок, указателей и т.п.

Экологические требования учитывают вопросы, связанные с охраной окружающей среды при эксплуатации машин. К ним относятся выявление возможностей механических (нарушение земной поверхности и растительности), химических (содержание и вероятность выбросов вредных частиц, газов, масел, топлива, излучений не только при эксплуатации, но и при хранении и транспортировании), световых, звуковых, биологических, радиационных (растительный и животный мир) и других воздействий на окружающую среду с целью их ограничения до допустимых пределов.

Безопасность должны обеспечивать конструкция машины, меры и средства защиты людей, работающих на машине и рядом с ней при эксплуатации, монтаже-демонтаже, ремонте, хранении, транспортировании, в зонах возможной опасности, в том числе в аварийных и послеаварийных ситуациях от механических (защита движущихся элементов машины кожухами, заносы и устойчивость, на поворотах и при вращении поворотных платформ, в продольном и поперечном направлениях против опрокидывания), электрических (замыкания в электроцепи), тепловых (разогреваемые строительные материалы, пар, повышенная температура воды, двигателя, сварка и наплавка) воздействий, ядовитых и взрывчатых паров, шумов, радиоактивных излучений и т.п.

Снижение травматизма достигается повышением прочности и жесткости конструкции кабины, использованием на них безосколочных стекол, установкой на окнах защитных решеток, а в потолке -- аварийного люка, обеспеченностью звуковой и световой сигнализацией и приборами, предупреждающими о критических ситуациях и при взаимодействии с совместно работающими рабочими, автоматическими устройствами безопасности и блокировки. Большое значение имеет обзорность, т.е. хорошая видимость и освещенность рабочих органов и окружающих их участков рабочей среды, в том числе с круговым обзором для мобильных машин. На машине должны устанавливаться огнетушители, противоосколочные козырьки, стеклоочистители, омыватели и устройства, исключающие обледенение и запотевание стекол, обогревателей для холодного времени года, кондиционеров для жаркого и тропического климата и т.д.

Технологичность предусматривает оптимальное распределение затрат материалов, средств, труда и времени при подготовке производства, изготовлении деталей, сборке и отделке узлов и машины в целом, эксплуатации и ремонтах (в том числе удобство замены узлов и агрегатов), возможность использования прогрессивных технологий с автоматизацией процессов путем внедрения манипуляторов и промышленных роботов.

Транспортабельность машин и оборудования должна обеспечить их приспособленность к перемещению в пространстве на транспорте (автомобильном, железнодорожном, водном, воздушном), с прицепом, на специальных транспортных средствах и своим ходом с минимальными затратами труда и времени на подготовительные операции (укладка в тару, упаковывание, частичный демонтаж, погрузка, крепление и т.п. с противоположными операциями после перевозки).

Патентно-правовые требования предусматривают патентные чистоту (оригинальные решения в конструкции машин) и защиту (заявки на изобретения в нашей стране, патенты в странах предполагаемого экспорта) машин и являются основным фактором при определении их конкурентоспособности, для возможной реализации не только в стране, но и на внешнем рынке.

Экономические требования характеризуются ценой и экономическим эффектом, определяемыми на стадиях проектирования, подготовки производства, изготовления, испытаний и эксплуатации при соответствующем увеличении производительности, снижении массы машины, стоимости перерабатываемой продукции и улучшении качества выполняемых работ.

Все вышеизложенные требования, предъявляемые к строительным машинам и оборудованию, регламентируются соответствующими заводскими, отраслевыми, государственными и международными правилами, нормами и стандартами.

Практически все машины состоят из ряда основных сборочных единиц, к которым можно отнести ходовое, силовое и рабочее оборудование, трансмиссии и системы управления, установленные, на общей раме (неповоротной, поворотной) или станине.

Каждая машина имеет ряд документов, без которых невозможно ее изготовление, эксплуатация и ремонт. Основными являются:

· чертеж общего вида -- документ, определяющий конструкцию машины, взаимодействие ее основных частей и поясняющий принцип действия;

· сборочные чертежи и чертежи деталей -- документы, изображающие деталь и данные для ее изготовления и контроля (размеры, обработка, допуски, посадки) или сборочную единицу и данные для ее сборки и контроля;

· схемы -- документы, на которых в виде условных обозначений показаны составные части машины и связи между ними (кинематическая для механического привода, электрическая, гидравлическая, пневматическая и др.);

· техническое описание и инструкция по эксплуатации;

· инструкция по монтажу, демонтажу и перевозке (по необходимости).



2. Классификация строительных машин

По назначению (технологический признак):

1) Транспортные, транспортирующие и погрузочно-разгрузочные

2) Машины для земляных работ

3) Машины для свайных работ

4) Грузоподъёмные машины

5) Машины для бетонных работ

6) Машины для отделочных работ

По режиму работы:

1) Циклического действия

2) Непрерывного действия

По степени подвижности:

1) Стационарные

2) Переносные

3) Передвижные

· прицепные

· полуприцепные

· самоходные

По степени универсальности:

1) Универсальные (при смене рабочего оборудования могут выполнять различные виды строительных и монтажных работ).

2) Специализированные



3. Основные элементы строительных машин

1) Ходовое оборудование:

· Грузовой автомобиль

· Пневмоколёсное оборудование

· Гусеничное оборудование

· Сжигающее оборудование

2) Рама или корпус

3) Источник механической энергии (двигатель): двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель, гидравлический привод, пневматический привод.

4) Трансмиссия (система передач), необходима для передачи механической энергии от источника к рабочему и ходовому оборудованию.

5) Рабочее оборудование (рабочий орган) - конструктивный элемент машины, совершающий работу.

6) Система управления

Рассмотрим подробнее двигатели, их разновидности и особенности.



3.1 Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания -- это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами, практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.

Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) двигатели внутреннего сгорания очень широко распространены, например на транспорте.

Схема работы четырехтактного цилиндра двигателя, цикл Отто 1. впуск 2. сжатие 3. рабочий цикл 4. выпуск

Основными типами ДВС являются:

Поршневые двигатели -- камерой сгорания является цилиндр, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную, с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Рядный двигатель (рис. 1, а) -- компоновка, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров (2, 3, 4, 5 и 6). Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибраций), но обладает значительной длиной.

V-образный двигатель (рис. 1, б) -- цилиндры у него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести- и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.

Оппозитный двигатель (рис. 1, в) имеет угол развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок.

VR-двигатель (рис. 1, г) обладает небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата.

W-двигатель имеет два варианта компоновки -- три ряда цилиндров с большим углом развала (рис. 1, д) или как бы две VR-компоновки (рис. 1, е).Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.

По типу используемого топлива делятся на:

Бензиновые -- смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

Дизельные --специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Газовые -- двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях.

Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартер. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии.

Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

3.2 Двигатель электрический

Двигатель электрический -- машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Д. э. -- основной вид двигателя в промышленности, на транспорте, в быту и т. д. По роду тока различают постоянного тока электродвигатели, основное преимущество которых заключается в возможности экономичной и плавной регулировки частоты вращения, и двигатели переменного тока. К последним относятся: синхронные электродвигатели, у которых частота вращения жестко связана с частотой питающего тока; асинхронные электродвигатели, частота вращения которых уменьшается с ростом нагрузки; коллекторные электродвигатели с плавной регулировкой частоты вращения в широких пределах.

Наиболее распространены асинхронные Д. э.; они просты в производстве и надёжны в эксплуатации (особенно короткозамкнутые). Их главные недостатки: значительное потребление реактивной мощности и невозможность плавного регулирования частоты вращения. Во многих мощных электроприводах применяют синхронные Д. э. В тех случаях, когда необходимо регулировать частоту вращения, пользуются Д. э. постоянного тока и значительно реже в этих случаях применяют более дорогие и менее надёжные коллекторные Д. э. переменного тока. Мощность Д. э. от десятых долей Вт до десятков МВт. Различают Д. э. в открытом исполнении, в которых вращающиеся и токоведущие части защищены от случайного прикосновения и попадания посторонних предметов; в защищенном исполнении (в т. ч. капле- и брызгозащищённые); закрытые (пыле- и влагозащищённые) и герметичные; взрывобезопасные, в которых пламя не выходит за пределы двигателя при взрыве газов внутри него.

3.3 Привод

Привод -- совокупность силового оборудования, трансмиссии и систем управления, обеспечивающих привидение в действие механизмов машины и рабочих органов.

Гидравлический привод строительных машин

Схема гидропривода погрузчика ТО-6 (Д-561Б) 1 -- гидронасосы; 2 -- гидрораспределитель; 3 -- гидроцилиндры поворота ковша; 4 -- гидроцилиндры подъема и опускания стрелы; 5-- гидроцилиндры гмыкания и размыкания двухчелюстного ковша; 6 -- предохранительные клапаны; 7 -- бак для рабочей жидкости (http://stroy-technics.ru)

В большинстве современных моделей универсальных одноковшовых экскаваторов, самоходных стреловых кранов, погрузчиков, бульдозеров, скреперов и других строительных машинах для передачи мощности от двигателя к рабочим механизмам применяется гидравлический объемный (статический) привод. В объемном гидроприводе используется энергия (статический напор) практически несжимаемой рабочей жидкости (минеральное масло), нагнетаемой гидравлическими насосами.

Рабочая жидкость всасывается из бака через фильтр насосом и подается через золотниковое распределительное устройство в одну из полостей силовых цилиндров. Из противоположных полостей через тот же распределитель рабочая жидкость сливается в бак.

Для предохранения гидросистемы от перегрузок на нагнетательной линии устанавливают предохранительный клапан, сбрасывающий при максимальном давлении, на которое он отрегулирован, избыток рабочей жидкости обратно в бак. Привод насоса осуществляется от основного двигателя машины.

В гидроприводах строительных машин широко распространены шестеренные, аксиально-поршневые насосы и гидромоторы.

Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости; гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую, вращая приводные валы механизмов.

Гидравлическая схема автопогрузчика АГП-12А (АГП-12.02): 1, 16 -- баки; 2, 17 -- обратные клапаны; 3, 4 -- вентили; 5, 7, 9, 12 -- гидроцилиндры; 6, 10 -- гидрозамки; 8 -- гидронасос; 11 - гидрораспределитель; 13, 15 -- гидроцилиндры управления; 14 - предохранительный клапан; 18 - фильтр

Электропривод

Электропривод, электрический привод, совокупность устройств для преобразования электрической энергии в механическую и регулирования потока преобразованной энергии по определённому закону. Э. является наиболее распространённым типом привода.

Историческая справка. Создание первого электродвигателя относится к 1838, когда в России Б. С. Якоби произвел испытания электродвигателя постоянного тока с питанием от аккумуляторной батареи, который был использован для привода гребного винта судна. Однако внедрение электродвигателя в промышленность сдерживалось отсутствием надежных источников электроэнергии. Даже после создания в 1870 промышленного электромашинного генератора постоянного тока работы по внедрению электродвигателя имели лишь частное значение и не играли заметной практической роли. Начало широкого промышленного применения электродвигателя связано с открытием явления вращающегося магнитного поля и созданием трехфазного асинхронного электродвигателя, сконструированного М. И. Доливо-Добровольским. В 90-х гг. широкое распространение на промышленных предприятиях получил электродвигатель, в котором использовался асинхронный электродвигатель с фазным ротором для сообщения движения исполнительным органам рабочих машин. В 1890 суммарная мощность электродвигателей по отношению к мощности двигателей всех типов, применяемых в промышленности, составила 5%, уже в 1927 этот показатель достиг 75%, а в 1976 приближался к 100%. Значительная доля принадлежит Э., используемому на транспорте.

Трехфазный асинхронный электродвигатель

Основные типы электродвигателя. По конструктивному признаку можно выделить три основных типа электродвигателя: одиночный, групповой и многодвигательный. Одиночный применяют в ручных машинах, простых металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках и приборах бытовой техники. Групповой, или трансмиссионный в современном производстве практически не применяется. Многодвигательные электродвигатели. -- приводы многооперационных металлорежущих станков, мономоторный тяговый электродвигатель рельсовых транспортных средств. Кроме того, различают реверсивные и нереверсивные (см. Реверсивный электропривод), а по возможности управления потоком преобразованной механической энергии -- нерегулируемые и регулируемые (в том числе автоматизированный с программным управлением и др.)

Электродвигатели всех типов содержат основные части, имеющие одинаковое назначение: исполнительную и устройства управления.

Исполнительная часть состоит обычно из одного или нескольких электродвигателей (см. Двигатель электрический) и передаточного механизма -- устройства для передачи механической энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В нерегулируемых электродвигателях чаще всего используют электродвигатели переменного тока, подключаемые к источнику питания либо через контактор или автоматический выключатель, играющий роль защитного устройства, либо при помощи штепсельного разъёма (например, в бытовых электроприборах). Частота вращения ротора электродвигателя такого привода, а следовательно, и скорость перемещения связанного с ним рабочего механизма, изменяется только в зависимости от нагрузки исполнительного механизма. В мощных и нерегулируемых применяют асинхронные электродвигатели. Для ограничения пусковых токов между двигателем и источником устанавливают пусковые реакторы или автотрансформаторы, которые после разгона двигателя отключают. В регулируемых чаще всего применяют электродвигатели постоянного тока, частоту вращения якорей которых можно изменять плавно, т. е. непрерывно, в широком диапазоне при помощи достаточно простых устройств управления.



3.4 Трансмиссия

Кинематическая схема трансмиссии многоковшового погрузчика ТМ-1 (Д-565) 1 -- двигатель; 2-- транспортер; 3 -- гидромотор; 4-- коробка перемены передач; 5 -- редуктор привода верхнего вала; 6 -- элеватор; 7-- редуктор отбора мощности; 8 -- гидронасосы; 9 -- промежуточный вал; 10-- гидромотор; II -- ходоуменьшитель; 12 -- передний мост; 13 -- раздаточная коробка; 14 -- задний мост; 15 -- муфта сцепления

Трансмиссия (от лат. transmissio - передача, переход), устройство для передачи механической энергии от двигателя к исполнительным органам машины либо к другим рабочим машинам (станкам, мельницам и т.п.). Передача вращения от трансмиссии (трансмиссионного вала) к рабочим машинам обычно производится приводными ремнями (контрпривод). В современной технике под трансмиссией понимается вся совокупность передаточных устройств от вала двигателя до рабочих органов машины, на которой он установлен. Так, в автомобиле или тракторе в состав механической трансмиссии входят силовая передача, сцепление, карданная передача, дифференциальный механизм и др. устройства. На тепловозах, судах, грузовых автомобилях, тракторах используются также гидромеханические (гидротрансформатор и механическая коробка передач), гидрообъёмные (гидронасос с гидромоторами) и электромеханические (генератор и электродвигатели) трансмиссии.

Силовая передача

Силовая передача, устройство для передачи механической энергии, обычно с преобразованием сил, моментов и скоростей, а в некоторых случаях -- характера движения. С. п. в приводах машин позволяет согласовать режимы работы двигателя и исполнительных органов машины, приводить в движение несколько механизмов от одного двигателя, осуществлять реверсирование движения, изменять вращающие моменты и частоты вращения при сохранении постоянного момента и частоты вращения двигателя, преобразовывать вращательное движение в поступательное, винтовое и др. Наибольшее распространение в машиностроении получили механические С. п. с твёрдыми звеньями, нередко используются также гидравлические (см. Гидропривод машин), пневматические и другие С. п. Иногда в одной машине для привода различных механизмов могут одновременно применяться С. п. разных типов или их комбинации (например, гидромеханические С. п.). Экономическая целесообразность использования в машинах быстроходных двигателей (в связи с их меньшими габаритом, массой и стоимостью) определяет преимущественное распространение силовых передач, понижающих частоту вращения ведомого вала по сравнению с ведущим. Наибольшую мощность можно передать с помощью зубчатых С. п. (известны, например, редукторы к судовым турбинам мощностью свыше 50 Мвт). Мощность червячных С. п. Ограничена (обычно 200 квт) недостаточно высоким кпд и нагревом. Цепные С. п. могут передавать мощность до 4 Мвт, фрикционные С. п. -- до 300, ремённые С. п. -- до 1,5 Мвт. Механические С. п. компактны, удобны для компоновки машин, обладают высокой надёжностью, позволяют относительно просто осуществлять необходимые преобразования движения и практически любые передаточные отношения; при надлежащем качестве изготовления большинство С. п. имеет высокий КПД.

3.5 Сцепление

Ведомые диски 5 и 6 установлены на шлицах вала 10 трансмиссии. По окружности кожуха сцепления 9 равномерно размещены пружины 11, с помощью которых ведомые диски 5 и 6 зажаты между поверхностями ведущих дисков 3 и 4. Вследствие сил трения, возникающих между ними, крутящий момент передается от маховика 1 двигателя к валу 10 трансмиссии

Для выключения сцепления машинист перемещает рычаг 12 на себя, усилие через тягу 13 и вилку включения 14 передается на выжимной подшипник 15, который перемещается к маховику 1 и нажимает на рычаги 16. Последние, поворачиваясь вокруг осей 17, отводят при помощи болтов 18 ведущий нажимной диск 3 от ведомого диска 5, а промежуточный ведущий диск 4 отходит от ведомых дисков 5 и 6 с помощью пружин 20 и 21.

Наибольшее перемещение диска 4 ограничивается регулировочными болтами 19, что устраняет возможность при выключении сцепления зажатия заднего ведомого диска 5.

Сцепление, сцепная муфта, механизм транспортных машин для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач. С. обеспечивает кратковременное разъединение вала двигателя и вала трансмиссии, безударное переключение передач и плавное трогание машины с места. В зависимости от числа ведомых дисков различают одно-, двух- и многодисковые С. Устанавливаемые в автомобилях С. обычно представляют собой одно- или двухдисковую муфту, диски которой сжаты пружинами. Для обеспечения мягкости включения С. и уменьшения крутильных колебаний трансмиссии между фрикционными накладками дисков часто устанавливают плоские пружины, а крепление дисков к их ступицам производят через упругую муфту с витыми пружинами (см. Демпфер) и т. п. Выключение С. осуществляется педалью через рычажную или гидравлическую передачу, а в тяжёлых машинах с помощью сервопривода (см. Исполнительный механизм). Выключение может быть автоматическим при переключении передач. В качестве С. используют также многодисковые масляные муфты (в мотоциклах), нормально разомкнутые (в тракторах), гидродинамические или гидродинамические в сочетании с фрикционными (в автомобилях), а иногда электромагнитные муфты с ферромагнитной смесью (обычно в автомобилях для инвалидов).



3.6 Карданная передача

Карданная передача автомобиля КамАЗ-5320: I -- карданная передача к среднему ведущему мосту; II -- карданная передача к заднему мосту; 1, 4 -- карданные шарниры; 2 -- шлицевое соединение; 3 -- карданный вал; 5 -- средний ведущий мост; 6 -- задний ведущий мост

Карданная передача автомобиля (от имени Дж. Кардано), устройство для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, расположенных под углом один к другому. Часто в процессе работы угол и расстояние между валами непрерывно изменяются. В автомобилях К. п. (рис. 1) применяются для соединения двигателя и коробки передач (угол до 5°), коробки передач с раздаточной коробкой (угол до 5°), коробки передач (раздаточной коробки) с главной передачей (угол до 15°), а также в др. случаях (в рулевом приводе, для привода лебёдок и т. и.). К. п. включает карданный вал с двумя (реже одним) карданами. Если карданным валом соединяются механизмы, угол и расстояние между которыми изменяются (например, коробка передач и главная передача автомобиля), предусматривается осевая компенсация в виде скользящего шлицевого соединения, допускающего изменение длины вала в заданных пределах. В зависимости от величины угла между валами в К. п. могут быть использованы полукарданы (жёсткие или упругие), полные карданы неравных угловых скоростей или карданы равных угловых скоростей. Наиболее распространены полные карданы (рис. 2), основными деталями которых являются две вилки, игольчатые подшипники, крестовина, опоры для цапф крестовины и уплотняющие устройства. Кпд одного кардана -- 0,985--0,99.

Устройство карданной передачи

Устройство карданной передачи показано на рисунке 12. На одном конце трубчатого карданного вала приварена вилка, на другом -- шлицевая втулка. Карданные валы тщательно динамически балансируются. Дисбаланс устраняют балансировочными пластинами, которые приваривают к концам трубы вала и шлицевой втулки. Правильное взаимное положение вилки с шлицевым валом относительно карданного вала в сбалансированном комплексе отмечается выбитыми на них стрелками, которые надо совмещать при сборке карданной передачи.

В карданной передаче автомобиля КамАЗ-5320 применены жесткие карданные шарниры неравных угловых скоростей открытого типа. Каждый такой шарнир состоит из двух вилок -- вилки с фланцем и вилки с шлицевым валом. В расточках вилок установлена крестовина, относительно шипов которой вилки могут поворачиваться. Возможность поворота вилок относительно взаимно перендикулярно расположенных шипов крестовины обеспечивает передачу вращения (крутящего момента) от одного вала к другому при переменном угле между валами. Вилка фланцем крепится к фланцу вторичного вала коробки передач. Вилка шлицевым валом соединяется со шлицевой втулкой карданного вала. Шлицевое соединение карданного вала герметичное. Смазка во внутренней полости вала удерживается от вытекания заглушкой, а также резиновым и войлочным кольцами, которые прижимаются гайкой сальникового устройства.

Шарнирное соединение вилок с крестовиной выполнено на игольчатых подшипниках. В стакане размещены игольчатые подшипники, внутренней беговой поверхностью которых служат шипы крестовины. Каждый стакан подшипника крестовины зафиксирован в вилке от проворачивания и смещения в осевом направлении. Через сверления в шипах крестовины к подшипникам подводится смазка. В центре крестовины имеется масленка. В полости подшипников смазка удерживается комбинированным уплотнением, которое состоит из резинового самоподжимного сальника радиального уплотнения и двухкромочного торцевого сальника, напрессованного на шип крестовины. Все карданные шарниры одинаковы по общему устройству, но у заднего конца карданного вала нет шлицевого соединения.

3.7 Дифференциальный механизм

Дифференциальный механизм, устройство, позволяющее получать результирующее движение как сумму или разность составляющих движений. В Д. м. с одной степенью свободы составляющие движения кинематически связаны и осуществляются одним приводом, а результирующее получается как разность этих движений. Д. м. с одной степенью свободы применяют для получения малых точных перемещений или больших сил (например, в приборах, металлорежущих станках и т.п.).

В Д. м. с двумя и более степенями свободы составляющие движения независимы и выполняются каждое своим звеном. Известны разные типы таких Д. м., но наибольшее распространение получил Д. м. с коническими зубчатыми колёсами (обычно называемый просто дифференциалом), применяемый в автомобилях и др. транспортных машинах, механических приводах и т.п. Зависимость между действительными скоростями звеньев Д. м. выражается формулой w1 + w2 = 2wB или n1 + n2 = 2nB, где w1, w2, wB и n1, n2 и nB соответственно угловые скорости и частоты вращения центральных колёс и водила. В вариаторе, работающем по замкнутой схеме, Д. м. позволяет расширить диапазон регулирования и осуществить реверсивное вращение выходного вала. В металлорежущих станках Д. м. применяется с целью упрощения настройки и уменьшения числа необходимых для этого сменных зубчатых колёс. В счётно-решающих машинах Д. м. используется для выполнения математической операции сложения параметров. При движении автомобиля на повороте его внутреннее колесо проходит меньший путь, чем наружное, в результате чего полуось и полуосевое зубчатое колесо, связанные с внутренним колесом автомобиля, вращаются медленнее. При этом шестерни-сателлиты, вращаясь на шипах крестовины, перекатываются по замедлившему вращение полуосевому зубчатому колесу, в результате чего повышается частота вращения полуосевого зубчатого колеса и полуоси. Таким образом, ведущие колеса автомобиля при повороте получают возможность проходить за одно и то же время различные пути без юза и пробуксовывания.

Конический симметричный дифференциал



4. Подъемные приспособления (Подъемнкики)

Подъемные приспособления известны уже несколько тысячелетий. Например, рычажные подъемники типа «журавль» применяли в Китае и Египте для подъема воды из колодцев. При возведении различных сооружений широко использовали простейшие подъемные устройства: вороты, рычаги. В I в. до н. э. появились более совершенные и менее громоздкие подъемные устройства -- лебедки, полиспасты. К этому времени для увеличения выигрыша в силе и обеспечения безопасности подъема грузов в подъемных устройствах начинают применять червячные самотормозящиеся передачи, храповые колеса и зубчатые передачи, которые изготовляли из дерева. К I в. до н. э. относят появление в. Древнем Риме первых подъемников. Упоминание о подъемниках с канатной подвеской клети и с ручным приводом или приводом силой животных датируется VI в. н. э. по данным египетских источников, первой четвертью XIII в.-- французских и XVII в.-- английских.

Принцип работы лебедки с полиспастом

К середине XVIII в. подъемники начали применять в России, главным образом, в дворцовых постройках и усадьбах (например, винтовой подъемник И. П. Кулибина в Зимнем дворце; в подъемнике кабина поднималась при помощи винтового механизма).

Подъемники использовали также в горной промышленности и на металлургических предприятиях для обслуживания печей. Эти подъемники приводились в действие от водяных колес, конской тягой либо вручную. В них было две бадьи. При подъеме груженой бадьи порожняя опускалась вниз, играя роль противовеса. В середине XIX в. был разработан подъемник с ловителями, которые удерживали клеть при обрыве каната. Во второй половине XIX в. появились подъемники с паровым и гидравлическим приводом. В 1880 г. в Германии был создан первый электрический подъемник Сименса с реечным механизмом подъема. В конце XIX в. электрические подъемники с канатными механизмами подъема начинают широко применять в зданиях (лифты).В строительстве грузы в основном перемещали вручную и лишь при подъеме их на большую высоту использовали простейшие механизмы. Только в советское время в нашей стране начали создавать средства механизации вертикального транспорта. Еще до войны разработали конструкции шахтных и мачтовых подъемников с металлическими и деревянными направляющими высотой подъема до 66 м и грузоподъемностью до 1 т, в частности, создали передвижные шахтные подъемники. Их устанавливали на железнодорожных платформах и крепили в рабочем положении.

Паровой стационарный кран, запатентованный в 1827 г

В связи с увеличением объемов и темпов строительства потребовались подъемники более совершенных конструкций с лучшими монтажными качествами. Этим требованиям в большей степени отвечают мачтовые подъемники, в меньшей -- шахтные и с подвесными направляющими. В 1827 г. был запатентован паровой стационарный кран (рис. 15), а в 1846 г. был построен кран с гидравлическим приводом (рис. 16). Однако недостатки гидропривода в передвижных крановых установках и опасность замерзания жидкости значительно сузили в то время границы применения этого вида привода.

На рис. показан маневровый паровоз русских железных дорог с подъемным краном, построенный в 80-х годах прошлого столетия. Вертикальный паровой котел использовался одновременно и в качестве противовеса, причем кран являлся полноповоротным. Подъем осуществлялся от поршневого штока через цепной полиспаст для выигрыша в скорости. Был применен гидравлический тормоз. Подобные краны получили большое распространение.

Паровой привод, помимо железнодорожных кранов, стал применяться также для мостовых и портальных кранов.

В 1886 г. появился первый плавучий паровой кран.

В 1877 г. был построен первый кабельный кран.

На выставке в 1880 г. демонстрировался пассажирский подъемник с электроприводом и высотой подъема 20 м.

Изобретение электропривода дало толчок к прогрессу краностроения. В 1885 г. был построен электрифицированный поворотный кран, в 1887 г. -- первый мостовой кран с электроприводом, в 1889 г. -- электрифицированный трехмоторный мостовой кран, а в 1890 г. -- краны на полупорталах для гавани (фиг. 20). Начиная с 1900 г. электропривод почти полностью вытеснил паровой привод в строительстве мостовых, портальных и стационарных поворотных кранов. Первый кран с двигателем внутреннего сгорания появился в 1895 г. Следовательно, в развитии подъемных машин можно отметить три основных периода, которые по роду привода характеризуются следующим образом: 1) машины с ручным приводом; 2) машины с паровым приводом; 3) машины с электроприводом и приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Мачтовые строительные подъемники, выпускаемые в соответствии с ГОСТ 14092--68 и 21208--75, отличаются высокими качествами и надежностью. Сейчас ежегодно выпускают свыше 8 тыс. мачтовых подъемников, а общий парк этих машин составляет около 40 тыс.

Роль подъемников в современном строительстве значительна, несмотря на то, что ими подают груз ограниченных размеров и массы и только по одной вертикали.

При строительстве многоэтажных зданий башенным краном транспортируют до 80--85% грузов, при повышенной сборности 90%, а остальные грузы доставляют подъемниками. При строительстве зданий с несущим каркасом и стенами из кирпича или блоков ведущий механизм -- подъемник. В. жилищном строительстве подъемниками доставляется от 29 до 81 т строительных материалов на 1000 м2 площади, а в промышленном--от 27 до 59 т. В ряде случаев при строительстве малоэтажных зданий (до трех этажей), а также сооружений башенного типа (элеваторов, труб) грузы поднимают по вертикали в основном подъемниками.

Подъемники подают грузы внутрь зданий. При строительстве зданий средней и повышенной этажности грузопассажирскими подъемниками доставляют рабочих к месту работ, что невозможно выполнить кранами.

При строительстве большинства зданий не менее половины материалов для отделочных работ также транспортируют подъемниками. Еще большую роль играют подъемники при ремонте зданий. В этом случае все грузы подают через оконный проем.

Безопасная работа на подъемниках во многом зависит от правильной организации работы по обслуживанию подъемников и от квалификации машинистов. Это позволяет снизить простои и увеличить межремонтные сроки, повысить качество и экономичность работ.

...