книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Строительные машины учебник

Гидравлическая система управления по сравнению с рычаж­ ной имеет более высокий к. и. д. (около 0,92), позволяет легче осу­ ществить дистанционное управление, не нуждается в смазке узлов и имеет малые упругие деформации. Вместе с этим она требует периодической смены рабочей жидкости, может иметь утечки и ее работа зависит от температуры наружного воздуха.

В насосной системе управления (рис. 6-9,6) рабочая жидкость под давлением 300—1200 н/см2 подается насосом 5 к парораспре­ делителю 2, от которого при включении соответствующего золот­ ника она поступает по трубопроводу к цилиндру 1 рабочего меха­ низма. Находящаяся в другой полости цилиндра рабочая жид­ кость вытесняется поршнем через возвратную систему в масля­ ный бак 6.

Кроме этих элементов на большинстве машин с подобным управлением имеются манометр 4, предохранительный клапан, мас­ ляный фильтр и аккумулятор 3. Аккумулятор служит для поддер­ жания давления жидкости в необходимых пределах в случае от­ ключения насоса и представляет собой цилиндр с поршнем, над которым сверху установлена пружина.

Высокое давление рабочей жидкости в насосных системах позволяет уменьшить размеры их деталей.

Основным недостатком таких систем является большая жест­ кость включения механизмов из-за малых упругих деформаций жидкости. Это вызывает увеличение динамических нагрузок на детали и узлы машины и требует установки демпфирующих устройств.

Гидравлические системы управления благодаря своим преиму­ ществам получают все большее распространение на строительных машинах.

Пневматическая система управления (рис. 6-9, б), имеет ком­ прессор 1, ресивер 3, кран управления 5, цилиндр 6 или камеру 7, воздухопроводы, воздушный фильтр 2 и манометр 4.

Давление воздуха в системе не превышает 60—70 н/см2, поэтому размеры рабочих цилиндров и трубопроводов получаются соответ­ ственно большими, чем при гидравлическом управлении. Однако такая система обеспечивает плавное включение механизмов, на­ дежнее в эксплуатации, не нарушает работу при небольшой утечке воздуха. Поэтому она находит широкое применение, особенно на тяжелых машинах.

Электрические системы управления используются главным об­ разом на машинах с электрическим и дизель-электрическим при­ водом. В них входят различного типа приборы, которые в зависи­ мости от назначения делятся на коммутационные для размыкания и замыкания электрических цепей, токо- и пускорегулирующие для регулирования скорости и направления вращения электродвигате­ лей и приборы для защиты электрических цепей от чрезмерных io- k q b и высоких напряжений. Кроме того, для управления тормозами

110

применяются. электромагниты, электрогидравлические и центро­ бежные толкатели и серводвигатели.

Наиболее простыми устройствами для размыкания и замыка­ ния электрической цепи являются рубильники и выключатели. Для пусковых цепей рубильники исполняются с боковой рукояткой и закрываются глухими кожухами. Для защиты от ожога дугой при­ меняются пусковые ящики.

В качестве пускателей для асинхронных двигателей широкое распространение получили пакетные выключатели. Для пуска асин­ хронных двигателей мощностью до 2—3 кет могут применяться ручные кнопочные пускатели. Более совершенными аппаратами для пуска и одновременно защиты электродвигателей являются магнитные пускатели, основные элементы которых — контактор и тепловое реле.

Контактор имеет электромагнит, питающийся током цепи управ­

длительных перегрузок. Его биметаллическая пластинка нагре­ вается током, проходящим через основную цепь. Когда ток превы­ шает допустимую величину, пластинка изгибается, размыкает цепь управления и тем самым выключает контактор.

Для управления работой асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного,тока используются барабанные и кулачковые (с накатывающимися контактами) контроллеры.

На валу барабанного контроллера укреплены изолированные от него медные сегменты, расположенные под различными углами друг к другу. При вращении вала сегменты соприкасаются с кон­ тактами, к которым присоединяются обмотки сопротивлений. Ввод или вывод сопротивлений из цепи электродвигателя позволяет регулировать его /число оборотов.

На большинстве сложных машин с электроприводом (краны, экскаваторы и т. д.) применяются командоконтроллеры, представ­ ляющие собой контроллеры облегченного типа. С помощью их про­ изводится управление контакторами, которые в свою очередь вклю­ чают соответствующие сопротивления. Все контакторы в этом слу­ чае сосредоточены в специальной магнитной станции, где, кроме того, обычно монтируются реле, сопротивления, предохранители

и пр.

Управление тормозами осуществляется чаще всего электромаг­ нитами и электрогидротолкателями.

В целом электрическая система управления является более со­ вершенной по сравнению с ранее рассмотренными, имеет меньшие габариты и позволяет легче осуществить автоматическое управле­ ние рабочим процессом строительных машин.

Автоматическая система управления применяется на ряде строительных машин (многоковшовых экскаваторах, автогрей­ дерах, скреперах, асфальтоукладчиках и др.). При этом функ­

.111

ступеней сжатия вызывается тем, что повышение степени сжатия приводит к возрастанию температуры сжатого воздуха. Это отри­ цательно влияет на смазку и конструкцию компрессора; кроме того, процесс сжатия протекает близко к адиабатному, который является неэкономичным.

/ 2

5

Рис. 7-1. Передвижная компрессорная стан­ ция:

а — общин вид; б — поперечный разрез компрессора

У двухступенчатого поршневого компрессора рабочий процесс, ха­ рактеризуемый индикаторной диаграммой (зависимостью давле­ ния р от объема надпоршневого пространства V) протекает сле­ дующим образом (рис. 7-2).

В начале работы при давлении в цилиндре первой ступени, рав­ ном атмосферному р й, поршень, двигаясь от BMTI (точка 1), по­

114

нижает в цилиндре давление, что приводит к открытию всасываю­ щих клапанов (точка 2) и всасыванию воздуха (кривая 2—3). При переходе поршня через HMTJ всасывающий клапан закры­ вается (точка 3), начинается такт нагнетания. Благодаря охлаж-

Рис. 7-2. Индикаторная диаграмма и схема рабочего процесса двухступен­ чатого поршневого компрессора

дению цилиндра сжатие протекает по политропе (кривая 3—4). Под давлением, соответствующим точке 4, происходит открытие на­ гнетательных клапанов и выталкивание воздуха (кривая 4—5; точ­ ка 5 характеризует давление всасывания второй ступени /?,).

Ввиду наличия вредного пространства и нагрева процесс всасы­ вания характеризуется кривой 5—2—3. Таким образом, фактически объем всасываемого воздуха составляет ( Vnl — l/nI) при давле­

нии ниже атмосферного. Последний объем при атмосферном дав­ лении выразим как (1/п!— 1/в1)а. Отношение

вляется политропное сжатие воздуха (кривая 7—8) и выталкива­

процесс сжатия описывался бы кривой 3—4—5,. Заштрихованная

площадь характеризует работу, сэкономленную за один цикл при двухступенчатом сжатии. Эта работа возрастает при повышении производительности холодильника.

Для увеличения производительности компрессора каждая сту­ пень содержит по два цилиндра и более.

Производительностью компрессора называется количество воз­ духа, подаваемого им в единицу времени, пересчитанное на его состояние при входе в компрессор.

Теоретическая производительность /7Т поршневого компрессора простого действия определяется по формуле

/7Т= SI ^ z M3jCeK,

где S — площадь поршня первой ступени, м2\

I — ход поршня первой ступени, м;

со — угловая скорость вала компрессора, рад/сек-, z — число цилиндров первой ступени.

Фактический объем воздуха V, подаваемый компрессором, бу­

тельности. Этот коэффициент кроме потерь, характеризуемых объемным коэффициентом производительности -qv , учитывает по­

тери вследствие нагревания воздуха при всасывании, недостаточ­ ной плотности поршневых колец, сальников и клапанов.

Таким образом, фактическая производительность компрессоров определяется как

Объемный коэффициент производительности и коэффициент производительности зависят от многих факторов и в первую оче­ редь от конечного давления в ступени. При расчетах значения этих коэффициентов ориентировочно принимают TjK= 0,60; и г]= 0,55.

Основными частями двухступенчатого поршневого компрессора с воздушным охлаждением (рис. 7-1,6) являются картер 1, ци­ линдры первой ступени 3, цилиндры второй ступени 12, криво-

116

шипно-шатунный механизм (шатуны 2, поршни 4 п 13, коленчатый вал 14), система воздухораспределения, устройства для смазки и охлаждения.

В конструкции поршневых компрессоров много общего с двига­ телями внутреннего сгорания. Принципиальными отличиями пер­ вых являются отсутствие систем питания, зажигания, пусковых устройств, а также наличие холодильника.

Компрессоры имеют также ряд особенностей в конструкции основных частей и механизмов.

Размеры цилиндров и поршней первой ступени больше, чем вто­ рой. Система воздухораспределения состоит из воздушных фильт­ ров 8 (рис. 7-1,6), всасывающих коллекторов первой 9 и второй 11 ступени, клапанных досок 7 с клапанами, нагнетательных коллек­ торов первой 5 и второй 10 ступени, холодильника. На компрессо­ рах обычно применяются комбинированные фильтры инерционно­ масляного или контактно-масляного типов. , Воздухораспредели­ тельными механизмами системы являются самодействующие та­ рельчатые клапаны, снабженные пружинами. Всасывающие и на­ гнетательные клапаны отличаются диаметром проходного отвер­ стия и установкой их на клапанной доске, пространство над кото­ рой ребром головки цилиндра 6 разделено на всасывающую и на­ гнетательную полости. Работа клапанов основана на сжатии пру­ жин избыточным давлением воздуха. С целью уменьшения инер­ ционности клапанов и снижения сопротивления воздуху диаметр тарелок невелик (30—50 мм), а число их достигает 60 на доске первой ступени и 20 на доске второй ступени.

Холодильники выполняются в виде трубчатого радиатора и состоят из верхней и нижней коробок, соединенных между собой тонкими трубками (рис. 7-2). Внутри коробок имеются перегород­ ки, делящие трубки на нисходящие и восходящие секции. На одной из секций нижней коробки и на нагнетательном коллекторе второй ступени обычно устанавливаются краны для продувки системы от конденсата масла и воды. Продувка производится после запуска компрессора в работу и периодически во время работы.

У некоторых типов компрессоров предусматривается установка специальных масловлагоотделнтелей, действие которых основано на выпадении капель жидкости из потока воздуха за счет сил инер­ ции при резком повороте потока.

В соответствии с требованиями техники безопасности на вса­ сывающем и нагнетательном коллекторах второй ступени устанав­ ливаются предохранительные клапаны, которые освидетельствуют­ ся н пломбируются инспектором Котлонадзора. Клапаны регули­ руются на предельное расчетное давление, при превышении кото­ рого его подвижная часть (клапан) отрывается от седла, преодо­ левая сопротивление пружины, и воздух выходит в атмосферу. Предельное расчетное давление на 5—10% превышает рабочее. В начале работы действие клапанов проверяется машинистом вручную.

117

На поршневых компрессорах получила распространение смазка разбрызгиванием. Компрессорное масло, заливаемое в картер до нормального уровня, контролируемого масломерной линейкой, раз­ брызгивается лопатками, прикрепленными к нижним головкам ша­ туна. С помощью зубчатого колеса, приводимого в действие от ко­ ленчатого вала, на верхних ваннах поддона картера поддержи­ вается постоянный уровень масла. Подобная система требует уста­ новки станции на горизонтальной площадке.

Охлаждение компрессоров, как правило, воздушное и осущест­ вляется потоком воздуха, создаваемым вентилятором, прнводцмым в действие от заднего конца коленчатого вала через клиноремен­ ную передачу. Холодильник охлаждается набегающим на вентиля­ тор воздухом. Для повышения интенсивности охлаждения станции устанавливаются холодильником против ветра.

Ресиверы компрессорных станций являются аккумуляторами сжатого воздуха и уменьшают колебания давления воздуха, на­ правляемого к потребителям. Кроме того, в воздухосборнике про­ исходит дополнительное охлаждение сжатого воздуха и отделение из него воды и масла.

Воздухосборники представляют собой сосуды цилиндрической формы со сферическими днищами и монтируются горизонтально

взадней части станции (рис. 7-1, а).

Внижней части ресиверов устанавливается отстойник с венти­ лем для продувки. На днище имеется закрываемый крышкой люк, через который осуществляется осмотр и чистка ресивера. На ци­

линдрической поверхности ресивера вварено несколько вентилей, к которым с помощью накидных гаек подключаются шланги по­ требителей.

Для привода компрессоров передвижных станций широко ис­ пользуются карбюраторные и дизельные двигатели. Трехфазные асинхронные электродвигатели применяются преимущественно на станциях малой (до 0,017 м3/сек) производительности, используе­ мых на отделочных работах. Это связано с зависимостью таких установок от источников электроснабжения, а также с невозмож­ ностью регулирования производительности изменением числа обо­ ротов двигателя.

У станций производительностью более 0,05 м3/сек электродви­ гатель располагается соосно с компрессором и их валы соединя­ ются с помощью массивной фланцевой муфты с эластичными эле­ ментами; муфта в этом случае выполняет также роль маховика. У станций малой производительности передача крутящего момента от электродвигателя к компрессору обычно осуществляется пони­ жающей клиноременной передачей.

На станциях с двигателями внутреннего сгорания при их угло­ вой скорости до 160 рад[сек обычно применяется безредукторный привод с дисковой муфтой сцепления. При большей угловой ско­ рости (как правило, на станциях с карбюраторными двигателями)

118

передача крутящего момента осуществляется с помощью дисковой муфты сцепления, понижающего одноступенчатого цилиндриче­ ского редуктора и муфты-маховика. На маховиках имеются углуб­ ления, куда вставляется валик для прокручивания вала компрессо­ ра перед запуском с целью опробования его свободного хода и по­ дачи смазки к трущимся деталям.

В а т м о с ф е р у

Рис. 7-3. Схема устройства и работы регулятора производитель­ ности поршневого компрессора

В систему контроля входит щиток с приборами пуска-останов­ ки и контроля работы двигателя, а также манометрами давления в первой и второй ступенях компрессора. Кроме того, на многих компрессорах с двигателями внутреннего сгорания применяются регуляторы производительности, которые обычно состоят из четы­ рех основных элементов (рис. 7-3): датчика давления 1, регуля­ тора оборотов двигателя 3, сервомеханизма 4, обратного клапана 6 и соединительных воздушных трубок (на рисунке показаны пунктиром).

Для уяснения назначения и сущности работы регулятора рас­ смотрим три возможных режима работы компрессора: I режим —

При I и II режимах регулятор по существу не работает: под действием пружины регулятора оборотов двигателя его поршень и шток находятся в крайнем правом положении и толкатель 2 откры­ вает дроссельную заслонку карбюратора двигателя или зубчатую рейку регулятора числа оборотов дизеля, обеспечивая номинальное число оборотов двигателя. Режим II требует отключения избыточ­ ных потребителей и ввода станции в I режим.

При III режиме давление в ресивере 7 поднимается выше рабо­ чего, преодолевает сопротивление клапана датчика давления и воз­

119