Вопрос 4 Структура строительной машины, ее производительность. Общие требования, предъявляемые машинам

Обязательные составные части любой машины;

1. привод, состоящий из силовой установки;

2. передаточные устройства (трансмиссии);

3. система управления;

4. один или несколько рабочих органов;

5. рама (несущие конструкции).

У передвижных машин добавляется ходовое устройство шасси.

Производительность – важная характеристика строительных машин. Это кличество продукции, произведенной машиной в единицу времени.

Различают расчетную (теоретическая или конструктивная), техническую и эксплуатационную производительность.

Под расчетной производительностью понимают производительность за один час непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетных нагрузках на рабочем органе и расчетных условиях работы.

Для машин цикличного действия:

, (5)

где Q – расчетное количество продукции;

- расчетная производительность рабочего цикла.

Для машин непрерывного действия:

, (6)

где F – расчетное количество продукции на 1 м длины ее потока.

- расчетная скорость потока.

Под технической производительностью (Пт) понимают максимально возможную в данных производственных условиях производительность при непрерывной работе машин.

Эксплуатационная производительность машины (Пэ) – это фактическая производительность машины в данных производственных условиях с учетом ее простоев и неполного использования ее технологических возможностей.

, (7)

где - фактический объем произведенной продукции;

Тобщ – продолжительность нахождения машины на рабочей площадке, в течение которого эта продукция производилась.

Используются также 3 коэффициента: Кт, Кв, Кп

, (8)

, (использование машин во времени) (9)

, (использование технологической возможности) (10)

, (11)

где Тм – продолжительность чистой работы машины (за вычетом простоев).

О требовании, предъявляемым к набору комплектов машин. Это связано со структурой парка машин. Чем шире номенклатура типоразмеров основных видов машин, тем эффективнее решаются задачи комплексной механизации.

Важнейшие требования – это обеспечение благоприятных условий работы машинистов и обслуживающего персонала. Это социальная приспособленность машин (их эксплуатационные, эргономические (гигиена, жизнедеятельность, работоспособность человека), эстетические, экологические свойства).

Раздел III Приводы строительных машин. Трансмиссии

Лекция 2. Определения, назначение, классификация, структура, оценочные критерии, режимы нагружения приводов строительных машин

Вопрос 1. Приводы и двигатели строймашин. Двигатели внутреннего сгорания. Электрические двигатели

Приводом называется энергосиловое устройство, приводящее в движение машину. Привод состоит из: 1-источника энергии (силовой установки); 2-передаточного устройства (трансмиссии); 3-системы управления для включения и выключения механизмов машины, изменения режимов их движения.

Силовая установка состоит из двигателя и обслуживающих его устройств (топливный бак, устройства для охлаждения, для отвода выхлопных газов и т.п.).

Трансмиссии (передаточные устройства) бывают:

1. механические;

2. электрические;

3. гидравлические;

4. пневматические;

5. смешанные;

6. гидродинамические.

Наименование привод получает: 1- по типу двигателя силовой установки (карбюраторный, дизельный); 2- по виду используемой энергии внешнего источника (электрический, пневматический); 3- по типу трансмиссии (гидравлический, дизель-электрический).

Приводы бывают одномоторные, групповые и многомоторные.

Оценку эффективности приводов проводят по следующим показателям (общие требования):

1. минимальные габариты и масса;

2. высокая надежность и готовность к работе;

3. высокий КПД;

4. простота в управлении;

5. более приспособлены к автоматизации управления;

6. обеспечение независимости рабочих движений и их совмещения.

Передаваемое рабочему органу машины движение характеризуется кинематическими факторами:

1. скоростями (линейные или угловые);

2. силовыми факторами (усилиями, моментами).

Активное усилие (внешние + внутренние сопротивления), инерционные (динамические).

Для характеристики режимов работы привода отдельных механизмов и машин в целом пользуются:

1. отношениями максимальных значений усилий (Р_max, Т_max) и скоростей (V_max, w_max) на выходном звене привода к их средним значениям.

1. вращающие моменты - Т_max

2. усилия - Р_max

3. скорости – V_max (линейные) и w_max (угловые)

Р_ср (Т_ср) и V_ср (w_ср);

2. продолжительностью включений (ПВ) в % от общего времени работы машины;

3. количеством включений (КВ) в час.

В зависимости от степени изменения этих параметров (они колеблются в пределах Т_max/Т_ср=1,1…3 (для вращательного движения) ПВ=15-100%, КВ=10-600) режимы нагружения многих машин и их механизмов условно подразделяются на:1) легкий; 2) средний, 3) тяжелый и 4) весьма тяжелый.

Важной характеристикой привода, определяющей его способность преодолевать сопротивления, значительно превышающие их средние значения, является коэффициент перегрузочной способности.

. (1)

Для дизелей К_пер.=1,1-1,15.

Это отношение максимального момента Т_max по механической характеристике привода к его номинальному значению Т_н.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к группе тепловых двигателей. В них химическая энергия топлива, сгорающего в рабочих полостях цилиндров, преобразуется в механическую энергию.

История ДВС:

19 в. 1860г. Французский механик Э. Ленуар сконструировал первый газовый ДВС.

1876 г. Немец Н. Отто - 4-тактный газовый двигатель.

В России в 80 г. О.В. Костович – бензиновый карбюраторный двигатель.

1897 г. Немец Р. Дизель – первый дизельный двигатель.

1901 г. США первый трактор с ДВС.

1903 г. Братья Райт – самолет.

1903 г. – первый теплоход русские.

1924 г. Я.М. Гаккель Ленинград - первый тепловоз.

В приводах строительных машин применяют многоцилиндровые карбюраторные (бензин) и дизельные (дизтопливо) двигатели с 4мя, 6, 8 и 12 цилиндрами.

ДВС состоит из корпуса, кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, систем смазки, охлаждения, питания, зажигания, пуска, впуска и выпуска.

Рабочий цикл (рабочий процесс) ДВС – это последовательность периодически повторяющихся процессов (впуск, сжатие, сгорание топлива, расширение газов и их выпуск).

Часть рабочего цикла, совершаемого за ход поршня в одном направлении, называют тактом. В строительстве 4-тактные ДВС (рабочий цикл совершается за 4 такта или за 2 оборота коленчатого вала).

Шатун, поршень, цилиндр, клапан, топливно-воздушная смесь (пары бензина + воздух), карбюратор (для приготовления смеси), свечи (для искры), палец, трансмиссия, форсунка (для дизеля), топливный насос, маховик, храповик, стартер, аккумулятор.

Чем больше цилиндров, тем более равномерно вращение коленчатого вала. На нем устанавливают маховик (накапливает энергию).

Основные показатели работы ДВС: 1-мощность и крутящий момент на коленчатом валу; 2-часовой и удельный расход топлива (экономичность двигателя); 3-эффективный КПД (совершенство конструкции).

Дизели: КПД – 0,35-0,45; удельный расход – 190-240 г/кВт·ч. Недостатки: трудный запуск зимой, высокая чувствительность к перегрузкам, большая масса.

Карбюраторы: КПД – 0,26-0,32; расход – 280-320 г/кВт·ч.

Электродвигатели (ЭД). В строительстве применяют ЭД переменного и постоянного тока, напряжение 220-380 В, частота 50 Гц. Просты, дешевы, надежны, удобны в эксплуатации. Недостаток – высокая чувствительность к колебаниям напряжения в питающей сети. Асинхронные ЭД переменного тока, короткозамкнутые, с фазным ротором называются также двигателями с контактными кольцами.