6.3. Продуктивність машин безперервної дії.

Процес роботи машин безперервної дії характеризується поєднанням в часі робочого ходу з неробочим. Такі машини можуть видавати продукцію безперервним потоком (наприклад, стрічковий конвеєр, змішувач і т. п.) або окремими порціями, які рухаються одна за одною (наприклад, багатоківшевий навантажувач, багатоківшевий екскаватор).

Технічна продуктивність машин безперервної дії в загальному вигляді визначається по формулі

П_техн = 3600×Q(V)× υ , (2.10)

де Q(V) - маса вантажу, кг (Q) або об'єм матеріалу, л (V), що доводиться на

1м довжини несучого органу машини;

υ - лінійна швидкість руху робочого органу, м/с.

Використовуючи формулу (2.10), можна отримати формули для визначення продуктивності будь-якої машини.

Наприклад, технічна продуктивність стрічкових конвеєрів або змішувачів безперервної дії:

П_т = 3600S×υ , м³/год, або П_т = S×V×υ×ρ , т/год (2.11)

де S - переріз матеріалу, що переміщується, м²; υ - швидкість руху цього матеріалу, м/с; ρ - густина матеріалу, кг/м³. Технічна продуктивність багатоківшевих навантажувачів та екскаваторів, т/год,

П_т = 3600× ×υ×Ψ , (6.12)

де V — об'єм ковша, м³; а — відстань між ковшами, м; Ψ - коефіцієнт наповнення ковшів. Крім годинної продуктивності при розрахунках в практиці будівництва користуються місячною або річною продуктивністю машини.

Так, річна експлуатаційна продуктивність

П_{е. річ} = N ×П_т×К_{в. річ} ,. (6.13)

де N - число годин роботи машини протягом року; К_в.річ - коефіцієнт використання машини у часі протягом року.

При розрахунку річної експлуатаційної продуктивності розглядається конкретно режим даної машини (вказується модель), тому розрахунок можливий лише при умові, якщо наперед відомий майбутній об'єм робіт цієї машини протягом року.

Питання для самоперевірки

1. Вкажіть категорії продуктивності машин.

2. Від яких параметрів залежить продуктивність машин циклічної та

безперервної дії?

3. Як від технічної продуктивності перейти до розрахунку експлуатаційної

продуктивності?

4. Які є шляхи підвищення продуктивності будівельних машин?

7. Загальні схеми будови машин

У сучасному будівництві застосовується велика кількість найрізноманітніших по призначенню, пристрою й складності машин. Але всі вони відносяться до так званих машин-знарядь (або робочим машинам), за допомогою яких енергія двигуна перетворюється в корисну роботу при виконанні тих або інших технологічних операцій будівельного процесу.

Будівельні машини мають принципово однакову схему будови і складаються з одного (рис. 7.1) або декількох двигунів, передавальних механізмів (передач), приладів керування і контролю і, нарешті, виконавчого механізму, названого робочим органом. Деякі машини можуть мати кілька робочих органів.

7.1. Приводи

Двигун з передачами й механізмами керування зазвичай називають приводом. По числу двигунів приводи ділять на одно- і багатодвигунні. При однодвигунному приводі і декількох виконавчих механізмах енергія до кожного з них передається розгалуженою трансмісією, що складається з ряду паралельних передач, а при багатодвигуннім - кожний з механізмів має свій індивідуальний привід, що кінематично простіше та економічніше.

Рис. 7.1. Принципова схема машини з одним двигуном

Рис. 7.2. Зовнішні характеристики двигунів:

а - внутрішнього згоряння; 6 - електричного змінного струму;

в - електричного постійного струму

У будівельних машинах застосовуються двигуни внутрішнього згоряння (в основному дизельні) і електричні. Двигуни внутрішнього згоряння менш економічні й довговічні, складні й дороги в експлуатації, роблять шум і виділяють в атмосферу тепло й токсичні продукти, але незалежні від джерела енергії, що забезпечує машині з таким двигуном високу маневреність.

Електричні двигуни значно простіше у виготовленні й експлуатації, більше довговічні, безшумні й не впливають на навколишнє середовище, але повинні живитися від силової електромережі, що можливо тільки для стаціонарних, рідко пересувних або обмежено рухливих машин (наприклад, баштові крани).

Двигун машини перетворює теплову або електричну енергію в механічну, що знімається з його вала у вигляді крутного моменту. Залежність цього моменту від швидкості обертання вала двигуна називається зовнішньою характеристикою двигуна і істотно впливає на будову передач привода машини.

На рис. 7.2 наведені зовнішні характеристики двигунів, що застосовуються у будівельних машинах. Як видно із зовнішньої характеристики двигуна внутрішнього згоряння, його крутний момент змінюється в невеликих межах і виникає при певних обертах. Тому трансмісія машини з таким двигуном повинна обов'язково мати зчіпну муфту, що дозволяє відключати двигун для його заведення, а при змінних навантаженнях на робочий орган, крім того, і передачу зі змінним передаточним числом (коробку передач), що могла б змінювати крутний момент у необхідних межах. Кінематична схема привода двигуна внутрішнього згоряння зображена на рис. 7.3, а.

Зовнішня характеристика електродвигуна змінного струму виключає необхідність установки зчіпної муфти, тому що максимальний крутний момент у ньому виникає при нульових обертах. Ця ж обставина змушує з'єднати двигун із трансмісією через пружну муфту для гасіння різких динамічних навантажень у момент рушання з місця механізмів, що володіють значними інерційними масами. Схема такого привода зображена на рис. 7.3, б.

Зовнішня характеристика електродвигуна постійного струму дає можливість застосовувати його при прямому зв'язку привода з робочим органом, опір якого міняється в широких межах. Цей двигун зі збільшенням навантаження автоматично збільшує крутний момент внаслідок зниження швидкості обертання вала. Така так звана м'яка характеристика забезпечила виняткове застосування електродвигунів постійного струму для всіх тягових засобів транспорту (трамвай, тролейбус, электро- і тепловоз), потужних будівельних машин і великовантажних автомобілів.

У будівельних машинах живлення електродвигунів постійного струму здійснюється дизель-генераторною установкою з первинним автономним щодо живлення двигуном внутрішнього згоряння, механічна енергія якого перетвориться генератором в електричну, а потім знову в механічну у двигуні-, що приводить у рух робочий механізм – колесо (рис. 7.3, г).

Рис. 7.3. Кінематичні схеми приводів:

а - із двигуном внутрішнього згоряння; б - з електродвигуном змінного струму;

в - дизель-генератор: г - электро-мотор-колесо; д - гідропривід; 1 - двигун внутрішнього згоряння; 2 - муфта зчеплення, генератор; 3 - коробка передач;

4 - карданний вал; 5 - диференціал; 6 - ведуче колесо; 7 - електродвигун;

8 - пружна муфта; 9 - гальмо; 10 - редуктор; 11- вал; 12 - гідравлічний насос;

13 - запобіжний клапан; 14 - розподілювачі; 15 - гідроциліндр; 16 - привідна шестерня поворотного механізму; 17 - гідродвигун; 18 - масляний бак.

Спрощена схема гідравлічного приводу наведена на рис. 7.3, д.. За цією схемою насос 12, що приводиться у рух первинним двигуном 1, забираючи масло з бака 18, через розподільний пристрій 14 направляє його в гідроциліндр 15. Під тиском поступаючого в циліндр масла поршень циліндра переміщається по напрямку стрілки, роблячи корисну роботу переміщення робочого органа (наприклад, піднімаючи стрілу крана). Другим робочим органом на цій схемі є поворотний механізм, що складається з розподільника 14, гідродвигуна реверсивної дії 17, редуктора 10 і привідної шестерні 16, що рухається по нерухомому вінці поворотної платформи. При виникненні непереборних опорів потік масла повертається в бак через запобіжний клапан 13.