Привод машины

Одним из важных узлов машин , существенно влияющих на их технико-экономические качества, является привод.

Силовое оборудование, трансмиссия и управление называются приводом.

Приводом называется совокупность силового оборудования,

трансмиссии и систем управления, обеспечивающих

привидение в действие механизмов машины и рабочих

органов.

Привод машины – это двигатель и трансмиссия, предназна-

ченная для передачи энергии от двигателя к рабочему органу

или двигателю машины.

От привода следует отличать механизм управления, являющийся устройством, применяемым для включения и выключения различных узлов машины с использованием дополнительного источника энергии.

Составные части привода: двигатель, трансмиссия имеют различное назначение:

- двигатель преобразует подводимую к машине энергию (тепловую энер-

гию топлива или электроэнергию) в механическую,

- а трансмиссия передаст энергию к рабочему органу машины.

На подъёмно-транспортных и строительных машинах применяются несколько типов приводов, которые могут быть классифицированы по различным признакам:

- по числу и типу двигателей,

- по виду трансмиссии

и др.

По числу двигателей привод машины разделяют на:

- одномоторный,

- многомоторный.

Одномоторный или групповой привод, у которого все рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работающими на один вал.

Одномоторный привод применяется на машинах которые имеют, как правило, один рабочий механизм и не нуждаются в нескольких двигателях или машинах, которые имеют несколько механизмов с независимым действием. В этом случае каждый механизм имеет самостоятельное включение и регулирование на ходу с помощью фрикционной муфты.

Включение во время остановок или на очень медленном ходу без регулирования производится посредством кулачковых муфт. Этот тип привода применяется на машинах с двигателями внутреннего сгорания (экскаваторы, краны и др.).

Многомоторный или индивидуальный привод, у которого рабочие механизмы приводятся несколькими независимо работающими двигателями.

При многомоторном приводе каждый рабочий механизм имеет свой двигатель; и только в тех случаях, когда работа отдельных механизмов не совпадает во времени, допускается установка одного двигателя для обслуживания двух или редко трёх механизмов (краны с электрическим и гидравлическим приводом).

Ввиду явного преимущества многомоторного привода (упрощение кинематических схем и управления машиной, уменьшения её массы, упрощения компановки агрегатов и узлов, уменьшение потерь, увеличение надёжности машины, улучшение работоспособности) применение одномоторного привода из года в год сокращается.

Приводы средств технического вооружения в зависимости от источника энергии подразделяются на:

- ручной,

- механический,

- электрический,

- гидравлический,

- пневматический,

- газотурбинный.

Ручной привод находит ограниченное применение в ручных талях, некоторых типах лебёдок, в винтовых и реечных домкратах, работающих с малыми скоростями движения.

Ручным приводом приходится пользоваться в тех случаях, когда грузоподъёмное устройство работает кратковременно, а также для аварийных средств при выходе из строя основного двигателя или прекращения подачи электроэнергии к приводному двигателю (консольные краны, копровые установки и др.).

В качестве приспособлений для ручного привода применяются рукоятки, трещётки и ручные цепные тяговые колёса.

а б в

Рис.67. Приспособления для ручного привода:

а - полиспаст; б - реечный домкрат; в - ручная лебёдка.

При совместной работе нескольких рабочих вводится коэффициент одновременного использования их усилий, приложенных к одному звену:

- на двух рабочих - 0,8

- на четырёх рабочих – 0,7.

Наибольшая скорость движения руки рабочего:

- на рукоятке – 1 м/сек.

- на тяговой цепи – 0,6 м/сек.

Наибольшая:

- длина плеча рукояток не более 0,4 м;

- наиболее удобная длина рукоятки – 0,2 – 0,3 м.

Механический привод на СТВ имеет широкое применение. Здесь источником энергии используют ДВС:

-дизельные,

- карбюраторные.

Основные достоинства ДВС:

- малая удельная масса;

- высокая экономичность (к.п.д. – 0,25-0,37 у дизелей и 0,18-0,25 у карбюраторных

двигателей);

- возможность рационального использования (двигатель может быть остановлен

во время перерыва в работе);

- полная независимость от внешних источников энергии (экскаваторы, автомоби-

ли, тракторы и др.).

Основными параметрами ДВС, характеризующими их работу, являются:

- мощность,

- крутящий момент,

- угловая скорость.

Связь между этими параметрами называется механической или внешней характеристикой двигателя.

Если свойства привода таковы, что с увеличением нагрузки на рабочем органе происходит незначительное уменьшение скорости движения последнего, то характеристика привода называется жёсткой (1-1').

При мягкой характеристике (кривая 2-2') с ростом нагрузки резко уменьшается скорость и может наступить момент, когда она станет равной нулю при значительной величине усилия или момента на рабочем органе. Привод перейдёт в стопорный режим.

Недостатки этих двигателей:

- сложность запуска в зимнее время;

- невозможность непосредственного реверсирования;

- необходимость применения коробки скоростей для регулирования значения кру-

тящего момента, т.к. он мало зависит частоты вращения вала двигателя, что хо-

рошо видно на внешней характеристике двигателя (см. рис.). Ввиду того, что

двигатели внутреннего сгорания не допускают перегрузки, они не могут быть пу-

щены в ход под нагрузкой и потому должны быть соединены с механизмами

фрикционной или гидравлической муфтой.

Это обстоятельство создает необходимость при подборе двигателя и определении его мощности учитывать крутящий момент в период пуска (пусковой момент) при режиме наидольшей нагрузки, т.е. одновременную работу нескольких механизмов, если это обусловлено конструкцией и назначением машины.

При выборе типа двигателя следует ориентироваться на дизеля транспортного типа, которые хотя тяжелее и дороже карбюраторных, но работают на более дешевом топливе при меньшем его удельном расходе (200-240г/квт·ч по сравнению с 300-400 г/квт·ч у карбюраторных).

Электрический привод находит широкое применение в СТВ. Он включает:

-электродвигатель,

- и передаточные механизмы от двигателя к рабочему органу.

Выбор типа электродвигателя производится в зависимости:

- от рода тока и величины номинального напряжения,

- от величины номинальной мощности и частоты вращения,

- вида внешней характеристики двигателя

- и его конструктивного исполнения.

В СТВ преимущественно находят применение асинхронные электродвигатели переменного тока напряжением 220 и 380 В с частотой 50 Гц, обладающие значительной перегрузочной способностью (при мощности до 10 квт – с короткозамкнутым ротором, при большей мощности – с с контактными кольцами).

Двигатели с короткозамкнутым ротором удобны в управлении, осуществляемым непосредственным включением кнопкой при помощи магнитных пускателей.

Недостатком их является значительное увеличение тока (до семикратного) при включении, что приводит к значительным динамическим нагрузкам механизма и невозможности регулирования скорости.

Поэтому двигатели с короткозамкнутым роторм применяются для привода лебёдок с небольшим тяговым усилием, бетоносмесительных и др. машин.

В грузоподъёмных машинах применение находят специальные крановые асинхронные двигатели переменного тока с фазным ротором серии МТ и МТВ, которые удовлетворительно работают при частых пусках и торможениях, допускают регулировку скорости, а также крановые двигатели с короткозамкнутым ротором серий МТК и МТКВ.

Механическая характеристика этих двигателей (см. рис.) в рабочей части

Двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее надёжны в эксплуатации и наиболее дешевы. Они применяются в тех случаях, когда не требуется электрическое регулирование частоты вращения.

Они применяются для привода электродвигателей тихоходных механизмов кранов и подъёмников, конвейеров и др. механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме со сравнительно небольшой частотой вращения.

Для привода электрифицированного инструмента применяют электродвигатели трёхфазного тока повышенной частоты. Эти двигатели при одинаковых габаритах и массе могут развивать большую мощность, чем двигатели с частотой 50 Гц. Для их питания необходимы преобразователи частоты.

К основным недостаткам электропривода относятся:

- большая частота вращения, что вызывает необходимость в установке сложных редукторов,

- необходимость связи двигателя с питающей сетью.

Последний недостаток особенно нежелателен. Для самоходных машин, может быть устранён применением дизель-элетрического привода, который приводит во вращение вал генератора. Ток генератора поступает к электродвигателям отдельных механизмов крана.

Дизель-электрический привод позволяет сочетать преимущества индивидуального привода исполнительных механизмов с независимой работой машин от общей электросети и избежать установки трансмиссионных валов и сложных фрикционных муфт управления, необходимых при использовании двигателей внутреннего сгорания.

Недостатком дизель-электрической установки является высокая стоимость её эксплуатации и необходимость в высококвалифицированном персонале, обслуживающим установку, а также громоздкость и высокая стоимость самой установки.

Гидравлический привод. В настоящее время в Украине и за границей находит всё более широкое применение. С его помощью приводятся в действие рабочее оборудование бульдозеров, скреперов, экскаваторов, кранов и др. машин.

Этот вид привода является прогрессивным.

Его основными достоинствами являются:

- компактность,

- малая масса насосов и гидромоторов,

- высокий КПД,

- возможность передавать большие моменты и мощности при малых размерах и

массе гидропередачи,

- плавность включения и выключения,

- возможность получения значительного диапазона регулирования скоростей ис-

полнительных устройств механизма,

- возможность дистанционнго управления,

- простота реверсирования

и др.

Недостатками гидропривода являются:

- пониженная экономичность при работе машины не на полную нагрузку (т.к. рас-

ход жидкости не зависит от степени загрузки машины),

- сложность подачи жидкости к приводу передвижной установки,

- ухудшение работы гидропривода при низких температурах, что заставляет при-

менять дорогостоящие морозоустойчивые жидкости,

- большие гидравлические сопротивления при наличии длинных трубопроводов.

Масштабы применения гидравлического привода в нашей стране ежегодно растут. Это в значительной мере способствует тому, что на оснащение строительных организаций поступают высокоэффективные строительные машины с гидравлическим приводом рабочего органа (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, одноковшовые универсальные экскаваторы, самоходные стреловые краны и др.).

Применение гидравлического привода на табельной технике строительной организации позволяет:

● значительно снизить её массу и размеры путём устранения таких

сборочных единиц, как фрикционные муфты, редукторы, карданные

передачи, стальные канаты и т.п.;

● упростить её кинематические схемы и тем в значительной мере улучшить

её ремонтопригодность;

● увеличить производительность землеройных и землеройно-транспортных

машин за счёт принудительного внедрения рабочего органа в грунт;

● расширить область применения одних и тех же машин за счёт

использования сменного оборудования.

К основным преимуществам гидропривода относятся:

■ большая надёжность в работе;

■ широкие возможности регулирования;

■ возможность работы при больших усилиях;

■ плавность работы;

■ возможность использования для рабочих операций индивидуальных

двигателей при независимости от внешнего источника питания;

■ изменения скоростей без применения передач, что позволяет получить

простую систему малых габаритов и веса, особенно при наличии

нескольких механизмов.

Вместе с тем следует отметить, что вышеуказанные достоинства машин с гидроприводом могут быть реализованы только при строгом соблюдении требований:

- правильное управление машиной;

- своевременное обслуживание гидравлического оборудования;

- обнаружение и устранение неисправностей в его работе;

- высокая точность изготовления её агрегатов;

- особое внимание при этом должно быть уделено применению рабочей

жидкости рекомендуемых сорта;

- чистота при заправке гидросистемы и в процессе эксплуатации ма-

шины;

- строгое выдерживание температуры её применения.