Основные элементы строительных машин.

Машина состоит из сборных единиц выполняющих определенную функцию при ее работе. К таким элементам относятся:

· Силовое оборудование (1 или несколько двигателей для получения механической энергии);

· Рабочие оборудование для непосредственного воздействия на обрабатываемый материал;

· Ходовое оборудование (у переносных и стационарных машин отсутствует). Для передвижения машины и передачи ее веса и рабочей нагрузки на почву;

· Передаточные механизмы (трансмиссии, связывающие рабочее и ходовое оборудование силовым);

· Системы управления для запуска, остановки и изменения режимы работы силового оборудования. Включение, торможение, регулирование скорости;

· Несущую раму для закрепления на ней всех узлов;

Основное силовое оборудование применяемое в современных строительных машинах: электродвигателей постоянного и переменного тока с питанием от силовой сети, двигатели внутреннего сгорания;

Электродвигатели отличаются удобством пуска, простотой реверсирования, экономичностью, пригодностью.

Преимущества двигателя внутреннего сгорания – автономность от внешних источников энергии. От силового оборудования могут получать энергию рабочего и вспомогательного оборудования машины.

Гидравлическим приводом используется главным образом для вращательного движения исполнительных механизмов и рабочего механизма машины. Этот привод состоит из насоса, системы трубопроводов и гидравлических двигателей поступательного и вращательного действия. Основным достоинством привода является высокий КПД, экономичность, большие передаточные числа, бесступенчатое независимое регулировка в широком диапазоне скоростей исполнительных механизмов, предохранение механизмов от перегрузок, компактность.

В основном состоит из тех же элементов, но приводиться в действие энергией сжатого воздуха, вырабатывающегося компрессией. Однако он не получил широкого применения из-за низкого КПД (потери сжатого воздуха в системе).

- Ходовое оборудование применяемого в строительных машинах делят:

· Рельсовое;

· Пневмоколесное;

· Гусеничное;

Рельсовые имеют башенные, котловые и мостовые краны.

Пневмоколесные применяется для самоходных и прицепных строительных машин (краны, скреперы, погрузчики, экскаваторы и т.п.), требующие значительной маневренности, мобильности и для перемещения, а так же частных перебросов своим ходом с одного объекта на другой.

Гусеничные характеризуются сравнительно небольшими давлением на грунт и высокой проходимостью.

- Системы управления строительных машин могут быть:

· Рычажные (механические);

· Гидравлические;

· Пневматическими;

· Электрическими;

· Смешанные;

Основные технико-экономические и технико-эксплуатационные показатели строительных машин.

Основном технико-эксплуатационные показателем является их производительность, которая определяется количеством продукции выраженной в определенных единицах измерения (тонны, м³, м², м) выработанной и перемещенной машиной (в час/ед. времени/год/месяц).

3 категории производительности машины:

· Конструкционная;

· Техническая;

· Эксплуатационная;

Важное значение имеет экономическая эффективность от использования машины в строительстве, а так же такие ее качества, как удельная металлоемкость и энергоемкость, стоимость единицы продукции.

 

 

Передачи.

Привод рабочих органов ходовой части и др. узлов см осуществляется с помощью силовых передач, которые не только предают движение, но изменяют скорость, а иногда характер и направление движения. Передачи бывают механические, гидравлические и электрические.

Механические передачи.

Передачи разделяют на:

· Трение (фрикционные);

· Зацепление (зубчатые, червячные и цепные);

В каждой передаче элемент, который передает мощность ведущий, а элемент, который передает ведомым. Чаще всего чистота ведущего n1 и ведомого n2 различна. Отношение этих n1 и n2 называются придаточным числом i=n1/n2. Передачи могут быть понижающие, когда i>1 и повышающие i<1. Понижающие передачи имеют большее применение, так как частота вращения привода, бывает больше частоты вращения исполнительного органа. Для ряда расчетов приходится определять N=PV (1), p-сила, v - скорость; При вращательном движении v=2пRn/60 (2);

N=P2пRn/60 (3), так как PR=M, то M=9.5N/n (4).

При передачи от ведущего к ведомому имеются потери на трение, нагрев, аэродинамические и др. Поэтому на ведомом валу мощность всегда меньше, величина потерь мощность КПД передачи определяется как отношения величин мощности N₂ на ведомом валу к мощности N₁ на ведущем валу.

η=N₂/N₁ (5);

Величина момента M₂ на ведомом валу равна произведению М₁ на ведущем валу на передаточное число и КПД.

М₂₌М₁*i*η (6);

Фрикционные передачи.

P

D1

n1

Передачи у которых движение передается силами трения называются фрикционными (рис.1).

n2

D2

Рис.1

На рис.1 вращение от 1 вала к 2 под действие сил трения между дисками. Величина сил трения P(H), зависит от усилия Q с которым один диск прижимается к другому и от коэффициента. Во фрикционных передачах всегда имеет место проскальзывание, поэтому величина передачи не постоянная.

i=n₁/n₂=D₂/D₁*(1-ξ) (7), где:

ξ (кси) – характеристика относительного скольжения и зависящие от материала фрикционных дисков (от 0,002 до 0,003).

В строительных машинах фрикционные передачи используются редко и то в вспомогательных механизмах.

Временные передачи.

n2

Временные передачи служат для передачи вращения от 1 вала к другому, находящиеся на значительном расстоянии (рис.2).

n1

 

 

Временные передачи состоят из 2-х штифтов на которые надет бесконечный ремень (замкнутый) плоский, трапецеидальный. По применению бывают хлопчатобумажные, прорезиненные (наиболее распространены хлопчатобумажные и полиамидные, обладающие прочность больше в 5 раз, чем прорезиненные и в 8-10 раз, чем кожаные).

Передаточное число ременной передачи

i-D₂/0,98*D₁ (8), где:

d1 и d2 - соответственно диаметр ведущего и ведомого штифтов.

В результате сил трения между ремнем и ведомым штифтом ремень увлекает и приводит во вращение ведомый штифт.

Среди всех ремней получают наибольшее распространение клиновые, они позволяют передавать вращение при малом расстоянии между осями штифтов. В плоскоременных передачах передаточные числа допускаются до 10, в клиноременных до 15, перед мощности от 2000 до 10000 кВт, скорость ремня может достигать до 30 м/с при прорезиненном и до 45 м/с при кожаных.

Работа способность временных передач определяется тяговой способностью и силами сцепления. В настоящие время получили распространения получили зубчато-ременные передачи, на основе новых материалов армированных стальными тросами или с полиамидным корпусом, эти передачи компактней, работают бесшумно без скольжения со скорость до 80 м/с и передают мощности до 1000 кВт.

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ.

Эти передачи состоят из колес, по окружности которых нарезаны зубья, оси колес расположены на таком расстоянии, что зубья одного колеса входит между впадинами другого колеса. При вращении другое колеса зубья упираются в бок поверхности зубьев другого колеса, в результате чего 2-ое колесо начинает вращаться в противоположном направлении, меньшее из пары зубьев называют шестерней, а большее колесом.

Термин зубчатое колесо является общим. Передаточное отношение зубчатой передачи

i=n₁/n₂=d₂/d₂=z₂/z₁ (9), где

n – скорость оборотов в минуту;

z - число зубьев ведущего и ведомого колес;

Зубчатыми колесами передают вращение меж валами с параллельными перекрещивающимися и пересекающимися осями, кроме внешнего передачи могут иметь и внутренние зацепление на (рис.3) приводятся основные виды зубчатых передач.

 

Достоинство зубчатых передач высокий КПД (0,96-0,98), большая надежность и долговечность, постоянство передаточности отношений и применимость в широком диапазоне мощностей (до 50000кВТ). Она передает вращение между пересекающимися осями (рис.4).

 

 

Рис.3

Рис.4

Движение червяных передачах осуществляется по принципу винтовой пары, винтом является червяк, который представ собой винт с резьбой трапециевидной формы, червячное колесо является как бы гайкой в зацеплении с которой находится червяк, червяк может быть однозаходным или иметь несколько заходов, за каждый оборот червяка колесо поворачивается на 1 зуб, при однозаходном червяке или на количество зубьев равное количеству заходов червяка. Червячные передачи выполняются с передаточными числами 50-60, но в отдельных случаях более 200. Передаточное число червячной передачи:

i=z_k/k (10), где

Zк - число зубьев передаточного червяка;

к - число заходов червяка;

Червячными передачами до 700кВт, окружные скорости 15м/с, КПД 0,7-0,9. В строительных машинах червячные передачи применяют в тех случаях, когда требуется больше передаточное число, они часто используются в грузоподъемных устройствах, так как они обладают свойством самоторможения из-за чего не требуются тормозные устройства.

РЕДУКТОРЫ.

Это механизмы в виде отдельных агрегатов, которые служат для понижения частоты вращения и увеличение крутящих моментов, они состоят из 1 или нескольких пар зубчатых колес или червяных передач, помещенных в специальном корпусе (рис.5).

Рис.5

Редукторы выполняют одноступенчатые (рис5, а,г), двухступенчатые (рис.5, в,д), трехступенчатые (рис.5, в). Червяные редукторы выполняют одноступенчатые (рис.5, е), передаточные число двухступенчатых или трехступенчатых равно произведению передаточных чисел каждой пары.

ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ.

Они служат для передачи вращения между 2 параллельными валами при большом расстоянии между ними до 8 метров, они состоят из 2-ух цепных звездочек и бесконечной цепи. Передаточное число цепной передачи:

i=n₁/n₂=d₂/d₂=z₂/z₁ (11),

Обычно для цепной передачи i<=8, а в тихоходных i достигает 15.

Достоинства цепных передач является: возможность применения их широком в широком диапазоне межцентриных расстояний, малые габариты и масса, простота замены и высокий КПД.

Недостатки: внезапный обрыв, удлинение в следствии износа или необходимость натяжных устройств, неравномерные скорости, особенно при малом числе зубьев в звездочки. В строительных машинах цепи широко применяются для привода от двигателя и для привода отдельных механизмов.

 

 

МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.

Их используют при разработке выемок, котлованов и траншей, для образования насыпей, плотин, дорожного полотна, при буровых и планировочных работах. На 1 м³ промышленных работ выполняется в среднем от 1,5 до 2 м³ земляных работ, а на 1 м³ гражданского сооружения до 0,5 м³. Одной из основных операций при земляных работах является разрушение грунта. Грунты и породы разрушаются:

l механическим способом, когда рабочие органы непосредственно отделяют грунт от массива;

l гидромеханическим способом, когда грунт разрушается рабочим органом (фрезой), а затем транспортируется при помощи воды или грунт сразу разрушается струей воды высокого давления;

l взрывным способом, когда в породе предварительно пробуриваются шкуры, в которых подрываются взрывчатые вещества;

l применяются так же комбинированные способы, когда предварительно разрушение грунта производиться рыхрытелем, а его транспортировка другими машинами.

Машины выполняющие земляные работы можно разделить на следующее классы:

l машины для подготовительных работ;

l землеройно-транспортные машины;

l экскаваторы;

l машины для гидравлической разработки грунта;

l для бурения скважин диаметром от 0.5 до 3 м;

l для разработки мерзлого грунта;

l для уплотнения грунта;

l для свайных работ;

Отделение грунта от массива осуществляется режущей частью рабочего органа, рабочему органу сообщается 2 движения: одно для внедрения его в грунт, характеризуемая скоростью подачи, и второе при котором отделяется грунт от массива, характеризуемая скоростью резанья. Величина подачи колеблется от 0,1V_р,где скорость подачи, которая колеблется от 0,8 до 2 м/с. Рабочие органы отделяют грунт от массива и перемещают его, процесс только отделения грунта от массива(разрушение грунта),называется процессом резанья, весь процесс отделения грунта от массива и заполнения им рабочего органа (ковша экскаватора, скрепера) или перемещения его рабочим органом(отвалом бульдозером, грейдером) называется процессом капания.