35. Силовое и ходовое оборудование строительных машин различного назначения.

36. Системы управления строительных машин. Назначение, конструктивные признаки.

Системы управления предназначены для периодического включения и выключения различных механизмов машины (муфт, фрикционов, тормозов, рулевого управления и др.).

По назначению они могут быть разделены на следующие системы: а) управления установкой рабочего органа (например, опускание и подъем отвала бульдозера или ковша скрепера, поворот отвала автогрейдера); б) управления муфтами и тормозами;  в) рулевого управления;  г) управления двигателем.

В зависимости от конструктивного выполнения различают системы управления:  а) механические — редукторные или рычажные;  б) канатно-блочные;  в) гидравлические;  г) пневматические;  д) электрические (гидравлические, пневматические и электрические управления могут быть снабжены системами следящего действия); е) комбинированные (гидромеханические, электропневматические и т. п.).

По степени автоматизации:

а) неавтоматизированные или эрготические;

б) полуатоматизированные;

в) автоматические.

Система управления строймашинами состоит из:

1. пульта управления с приборами на нем;

2. рукоятей;

3. педалей;

4. кнопок;

5. системы передач в виде рычагов, тяг, золотников, трубопроводов;

6. доп. устройств для контроля двигателя, механизмов привода, рабочего привода.

Система управления существенно влияет на производительность машины и на утомляемость оператора.

В навесных и прицепных машинах наибольшее распространение имеют канатно-блочные и гидравлические системы; в самоходных машинах — редукторные и гидравлические. В настоящее время в отечественном и зарубежном дорожном машиностроении все более широкое распространение получают гидравлические системы управления. Операции, выполняемые системой управления при включении узлов трансмиссии (муфт, тормозов) и рулевого управления, являются не энергоемкими и практически не влияют на общий баланс мощности. В то же время такие операции как опускание и подъем рабочего органа (отвала бульдозера или ковша скрепера и др.) более энергоемки и к тому же они по времени совпадают с максимальным использованием мощности двигателя при вы: полнении машиной основных технологических процессов. Поэтому возможность совмещения этих операций должна быть проверена по балансу мощности. Основными параметрами систем управления рабочими органами являются: величина усилия, развиваемая на рабочем органе, скорость движения рабочего органа, число включений в час, продолжительность работы в течение цикла, к. п. д. системы управления и быстрота срабатывания. Быстрота срабатывания механизма управления характеризуется временем запаздывания включения управляемого механизма.

Редукторная система управления с приводом от двигателя применяется на таких землеройно-транспортных машинах, как автогрейдеры и грейдер-элеватор, а в других машинах эта система практически применения не нашла. Кинематическая схема этой системы управления показана на рисунке. В этих системах применяются червячные, цилиндрические и планетарные редукторы. Наибольшее распространение получили червячные редукторы с самотормозящейся червячной парой. Они обеспечивают фиксацию рабочего органа. При передаче мощности от одного двигателя редукторная система управления выполняется с разветвлением мощности. Схема редукторной системы управления: 1 — двигатель; 2 — механизм реверса; 3 — карданный вал; 4 — редуктор

Канатно-блочная система управления применяется на скреперах, бульдозерах и на различном навесном тракторном оборудовании (кусторезах, корчевателях и т. п.). Основными частями этой системы управления являются: лебедка, тормоз, направляющие блоки и канатный полиспаст.

Редуцирующим звеном, вместо канатного полиспаста, может служить зубчатый редуктор. Достоинством канатно-блочной системы управления является простота конструкции, а недостатком — громоздкость, низкий к. п. д., а также невозможность принудительного заглубления рабочих органов. В зависимости от числа управляемых частей рабочего органа применяются один, два или три каната. Соответственно и лебедка может иметь один, два или три барабана. К. п. д. лебедок зависит от конструктивной схемы и качества их изготовления и колеблется в пределах 0,75—0,25.

Гидравлическая система управления применяется в дорожных машинах для воздействия на муфты, фрикционы, тормоза и рулевые устройства. Гидравлические системы управления получают все большее распространение благодаря своим преимуществам по сравнению с канатно-блочной и редукторной системами. К преимуществам относятся: независимость относительного расположения агрегатов; легкость включения и выключения; возможность обеспечения большого передаточного отношения; наличие устройств, предохраняющих систему от перегрузов; возможность сравнительно простого осуществления автоматических следящих устройств.

Недостатком гидросистемы управления является то, что ее работа в некоторой степени зависит от температуры окружающего воздуха; кроме того, отдельные узлы и детали требуют высококачественной технологической обработки и соответствующего обслуживания в эксплуатации. Полный к. п. д. гидросистемы доходит до 0,85—0,92. Гидравлические системы управления делят на насосные и безнасосные. В насосной системе насос приводится в действие от общего двигателя машины или от отдельного двигателя.

Схема насосной системы гидравлического управления

Рабочая жидкость, поступающая из масляного бака, нагнетается насосом через обратный клапан в аккумулятор, одновременно жидкость подводится к золотникам распределителя. После того как давление в аккумуляторе достигает рабочего, автоматически открывается клапан-пилот и жидкость без давления сливается в бак. Этим осуществляется разгрузка насоса и уменьшается его износ.

Безнасосные системы управления просты по конструкции, отличаются большой надежностью и долговечностью, применяются в основном для маломощных машин и механизмов. Здесь давление в сети создается мускульным усилием оператора, что ограничивает область применения безнасосного гидравлического управления. При нажатии на педаль рабочая жидкость, находящаяся в цилиндре-датчике, через трубопровод вытесняется в рабочий цилиндр, поршень которого связан с исполнительным механизмом. Утечки жидкости пополняются из бачка. Обратный клапан предотвращает возврат жидкости из цилиндра обратно в бачок. Безнасосное гидравлическое управление является более быстродействующим, чем рычажное или пневматическое, так как обладает большей жесткостью, чем пневматическое, и кинематика его более проста, чем у рычажного

Безнасосная гидравлическая система

Пневматическая система управления отличается от гидравлической насосной тем, что в ней вместо жидкости используется сжатый до 0,7…0,8 МПа в компрессоре воздух. Исполнительными органами такой системы являются пнев-моцилиндры и пневмокамеры одностороннего действия, подвижные элементы которых — поршень или диафрагма со штоком — передают усилие включаемому механизму.

Схема пневматического управления

Возврат штока в исходное положение обеспечивается пружиной при снятом давлении. Работой пневмоцилиндров и камер управляют с помощью регулируемых и нерегулируемых пневмоаппаратов 3. Нерегулируемый крановый пнев-моаппарат соединяет ресивер компрессора с рабочей полостью пневмоцилиндра (камеры) без изменения давления сжатого воздуха. Регулируемый пневмоаппарат позволяет изменять давление воздуха в исполнительном органе, обеспечивая повышенную плавность включения механизма. По сравнению с гидравлической пневматическая система управления обеспечивает более высокую плавность включения. Основные ее недостатки — сравнительно большие размеры исполнительных органов из-за низкого давления в системе и возможность замерзания конденсата, содержащегося в сжатом воздухе.

Электрическая система управления применяется в машинах с индивидуальным электрическим приводом механизмов и обеспечивает пуск и останов электродвигателей, регулирование частоты и вращения, реверсирование, безопасную работу и т.п. В состав такой системы входят магнитные пускатели, контроллеры, реле различных типов, автоматические выключатели, кнопки управления «Пуск» и «Стоп», блокирующие устройства, тормозные электромагниты и т.п. Электрические системы управления надежны, просты и удобны в эксплуатации, обеспечивают дистанционное управление механизмами и всей машиной в целом, создают возможность автоматизации работы машин.

С целью частичной или полной автоматизации управления машинами применяют комбинированные системы — гидропневматические, гидроэлектрические, гидропневмоэлектрические и т.п.

Билет 37. Грузовые автомобили, тракторы, пневмоколесные тягачи. Назначение, классификация, основные части, силовая установка.

Грузовые автомобили.

1. Назначение: Грузовой автомобиль – автомобиль, предназначенный для перевозки грузов.

2. Классификация:

а)По типу кузова:

• закрытый тип

• контейнер

• тентованный

• рефрижератор (изотермический кузов)

• изотермический фургон

• микроавтобус

• открытый тип

• бортовой

• самосвал

• конт. площадка

• кран

• автотранспортер

• цистерна

• лесовоз

• седельный тягач

б) По группам:

I группа бортовые автомобили (автомобили-фургоны общего назначения)

II группа специализированные (самосвалы, фургоны, рефрижераторы, контейнеровозы, седельные тягачи с полуприцепами, балластные тягачи с прицепами)

III группа (условно) автомобили-цистерны

в) По количеству осей:

• двухосные

• трехосные

• четырехосные

• пятиосные и более

г) По осевым нагрузкам (на наиболее нагруженную ось):

• до 6 т включительно

• свыше 6 т до 10 т включительно

д) По колесной формуле

• 4х2

• 4х4

• 6х4

• 6х6

е) По составу:

• одиночное транспортное средство

• автопоезд в составе:

• автомобиль-прицеп

• автомобиль-полуприцеп

ж) По типу двигателя:

• бензиновые

• дизельные

з) По грузоподъемности

• малой

• средней

• большой

• от 1,5 до 16 тонн

• свыше 16 тонн

3. Основные части.

Независимо от особенностей конструкции автомобиль состоит из трех основных частей:

• двигателя

• кузова

• шасси

Двигатель — источник механической энергии, необходимый для движения автомобиля. В двигателе внутреннего сгорания тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива в его цилиндрах, преобразуется в механическую работу.

На автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием и с самовоспламенением, а также электрические.

Кузов — часть автомобиля, предназначенная для размещения груза или для размещения водителя и пассажиров. Кузов состоит из кабины 1 и грузовой платформы 2. К нему относят также капот, облицовку и крылья.

Шасси — опорное устройство, необходимое для передвижения автомобиля. В шасси входят все механизмы и агрегаты, предназначенные для передачи усилия от двигателя на ведущие колеса, а также для управления и передвижения автомобиля.

Шасси включает в себя:

• трансмиссию

• ходовую часть

• рулевое управление

• тормозную систему

Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих вращающий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.

Трансмиссия состоит из:

• сцепления 3

• коробки передач 4

• карданной передачи 5

• ведущего моста 6

Рис. Составные части автомобиля: 1 — кабина; 2 — грузовая платформа; 3 — сцепление; 4 — коробка передач; 5 — карданная передача; 6 — ведущий мост.

Сцепление необходимо для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и для плавного их соединения при трогании с места.

Коробка передач (КП) предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен.

Карданная передача служит для передачи вращения от вала коробки передач к ведущему мосту под некоторым углом.

Ведущий мост состоит из механизмов, с помощью которых происходит увеличение вращающего момента и вращение валов передается к ведущим колесам под прямым углом.

Ходовая часть предназначена для передвижения автомобиля. Вращательное движение ведущих колес при их сцеплении с поверхностью грунта преобразуется в поступательное движение автомобиля.

Рулевое управление необходимо для изменения направления движения автомобиля.

Тормозная система служит для замедления скорости движения и остановки автомобиля.

4. Силовая установка.

Силовая установка — это та часть машины, которая приводит в движение механизмы машины. Она состоит из двигателя, системы охлаждения этого двигателя (радиатор, водяная система, трубопроводы); если двигатель внутреннего сгорания, то системы питания (топливной системы) и системы регулирования двигателя. В силовую установку входит также подмоторная рама. Силовые установки машин, предназначенных для работы в районах со специфическими климатическими условиями (пустыни, районы с господствующими отрицательными температурами), оборудуются фильтрами, подогревателями и другими специальными устройствами.

Рис. 2.2. Кинематические схемы грузовых автомобилей: а — нормальной проходимости; б — повышенной проходимости

Трансмиссия (рис. 2.2) передает крутящий момент от вала двигателя 2 к ведущим колесам 8, а также приводит в действие различное оборудование, смонтированное на автомобиле.

В нее входят:  1) постояннозамкнутая дисковая фрикционная муфта (сцепление), служащая для плавного соединения и быстрого разъединения работающего двигателя с трансмиссией;  2) ступенчатая коробка передач, которая выполнена в виде зубчатого редуктора с переменным передаточным числом и предназначена для изменения величины крутящего момента, подводимого к ведущим колесам в зависимости от условий движения, обеспечения движения автомобиля задним ходом и разъединения работающего двигателя с трансмиссией при длительных остановках машины;  3) карданные валы, передающие крутящий момент под меняющимся углом от коробки передач, укрепленной на раме, к подрессоренному заднему мосту;  4) главная передача (одинарная или двойная), увеличивающая тяговую силу на ведущих колесах;  5) дифференциал, служащий для распределения крутящего момента между ведущими колесами и обеспечивающий их вращение с различными угловыми скоростями при движении автомобиля на поворотах и по неровной поверхности;  6) полуоси (валы) , передающие крутящий момент к закрепленным на них ведущим колесам; главная передача, дифференциал и полуоси, заключенные в кожух, называются задним ведущим мостом.

Тракторы.

1. Назначение: Трактор - самодвижущаяся (гусеничная или колёсная) машина, выполняющая сельскохозяйственные, дорожно-строительные, землеройные, транспортные и другие работы в агрегате с прицепными, навесными или стационарными машинами (орудиями). Отличается низкой скоростью и большой силой тяги. Широко применяется в сельском хозяйстве для пахоты и перемещения несамоходных машин и орудий, как правило оборудуется съемным или несъемным навесным и полунавесным оборудованием сельскохозяйственного, строительного или промышленного назначения (например, буровым оборудованием) в зависимости от выполняемых задач. 

2. Классификация:

По назначению:

1. Общего назначения - используемые для выполнения работ в растениеводстве, за исключением возделывания пропашных культур;

2. Универсально-пропашные - используемые в растениеводстве и животноводстве, в том числе для возделывания и уборки пропашных культур;

3. Специальные - применяемые для возделывания отдельных сельскохозяйственных культур;

По типу движителей:

1. Колесные - передвигающиеся с помощью колесного движителя;

2. Гусеничные - передвигающиеся с помощью гусеничного движителя;

3. Полугусеничные - в которых используются колесные и гусеничные движители одновременно;

По типу остова:

1. Рамные - остов состоит из клепаной или сварной рамы;

2. Полурамные - остов образуется корпусом трансмиссии и двумя продольными балками (лонжеронами), привернутыми или приваренными к корпусу;

3. Безрамные - остов образуется в результате соединения корпусов отдельных механизмов;

3. Основные части:

Трактор имеет сложное устройство. Он состоит из двигателя, силовой передачи, ходовой части и рабочего оборудования. Двигатель (1) создает крутящий момент, который передается силовой передаче трактора. Силовая передача предназначеня для того, чтобы подвести крутящий момент двигателя к ведущим колесам или гусеницам трактора. Она состоит из муфты сцепления (2), коробки передач (3) и механизмов заднего моста: 4 и 5 гусеничного трактора или 4,8,10 – колесного. У некоторых тракторов между муфтой сцепления и коробкой передач ставится увеличитель крутящего момента. Посредством ходовой части 9 или 11 и 12 трактор опирается на грунт и движется. К рабочему оборудованию относится гидравлическая навесная система, вол отбора мощности, приводной шкив и прицепное устройство 6.

Основные части трактора: а – гусеничный трактор, б – колесный, в – самоходное шасси, 1 –двигатель,2-муфта сцепления,3-коробка передач,4-промежуточная (главная) передача, 5-муфта поворота, 6- прицепное устройство, 7- навесное устройство гидросистемы, 8 – конечные передачи, 9 –гусеница, 10-дифференциал, 11-направляющее колесо, 12-ведущее колесо.

Для управления трактороми его механизмами служат органы управления. контрольные приборы помогают вести наблюдение за работой механизмов трактора. Современные тракторы имеют кабину, электрическое оборудование и некоторые дополнительные устройства.

4. Силовая установка

Силовая установка гусеничного трактора содержит двигатель 1, муфту сцепления 2, насосную станцию 3, гидромоторы 4, бортовые редукторы 5, основные корпусы которых с помощью промежуточных корпусов 6 прикреплены к раме 7 трактора. 

Двигатель (или силовая установка) является источником механической энергии, необходимой для передвижения автомобиля или трактора. На автомобилях и тракторах всех видов наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания.

Пнемоколесные тягачи.

Пневмоколесные тягачи предназначены для работы с различными видами сменного навесного и прицепного строительного оборудования. В сравнении с гусеничными тракторами они более просты по конструкции, имеют меньшую массу, большую долговечность, дешевле в изготовлении и в эксплуатации. Большие скорости тягачей (до 50 км/ч), хорошая маневренность в значительной мере способствуют повышению производительности агре-гатированных с ними строительных машин.

Различают одноосные и двухосные тягачи. На обоих типах тягачей применяют дизели и два вида трансмиссий — механическую и гидромеханическую. Наиболее распространены тягачи с гидромеханической трансмиссией.

Одноосный пневмоколесный тягач состоит из двигателя, трансмиссии и двух ведущих колес. Самостоятельно передвигаться или стоять на двух колесах без полуприцепного рабочего оборудования одноосный тягач не может. В сочетании с полуприцепным рабочим оборудованием такой тягач составляет самоходную строительную машину с передней ведущей осью.

Оба ведущих колеса тягача являются одновременно и управляемыми. Управление сцепом тягач-полуприцеп осуществляет путем поворота тягача на 90° вправо — влево относительно полуприцепа с помощью гидроцилиндров двустороннего действия.

Двухосные тягачи в отличие от одноосных имеют возможность самостоятельно перемещаться без прицепа, работать в агрегате с двухосными прицепами при незначительных затратах времени на их смену. Двухосные четырехколесные тягачи имеют один или два ведущих моста и шарнирно-сочлененную раму. Система поворота полурам такая же, как и у пневмоколесного трактора (см. рис. 2.5, в). Гидромеханическая трансмиссия одноосных и двухосных тягачей включает раздаточную коробку, от которой основной крутящий момент через гидротрансформатор, коробку передач и соединительные валы сообщается ведущему мосту (или двум мостам). Часть мощности, отдаваемой двигателем через раздаточную коробку и карданный вал, может передаваться к исполнительным органам управления рабочим оборудованием. Все агрегаты привода, отбора мощности и трансмиссии ходовой части тягачей унифицированы и могут быть использованы для различных модификаций машин той же или смежной мощности. Мощность дизеля тягачей составляет до 1200 л. с. (880 кВт).

В конструкциях двухосных тягачей большой мощности (свыше 400 кВт) применяют электромеханические трансмиссии с мотор-колесами. На рис. 2.6, а показан такой тягач на четырех мотор-колесах. Мотор-колесо (рис. 2.6,б) состоит из электродвигателя, корпус которого является несущим элементом (осью) для обода ведущего колеса с бескамерной шиной, и планетарного зубчатого редуктора, передающего вращение от вала ротора электродвигателя ободу колеса. Стояночный тормоз 3 мотор-колеса, смонтированный на валу электродвигателя, автоматически включается при обесточивании обмоток электродвигателя. Корпус электродвигателя подвешен к несущей раме тягача на двух шарнирах, чем обеспечивается поворот мотор-колеса в плане относительно продольной оси машины вправо и влево. Таким образом, каждое колесо тягача является одновременно ведущим и управляемым, что определяет высокую маневренность и проходимость машины.

Рис. 2.6. Двухосный тягач с электромеханической трансмиссией: а — общий вид; б — мотор-колесо

Рис. 2.7. Различные виды сменного оборудования одноосных и двухосных тягачей: 1 — скрепер; 2— землевозная тележка; 3 — кран; 4— цистерна для цемента или жидкостей; 5 —трайлер; 6 — кран-трубоукладчик; 7 — траншеекопатель; 8 — корчеватель; 9 — бульдозер; 10 — рыхлитель; 11 — погрузчик