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

дух по трубкам проходит к регулятору 3, переводя двигатель на холостые обороты, и к сервомеханизму, клапан которого откры­ вается, обеспечивая сброс воздуха из нагнетательного коллектора второй ступени в атмосферу. Таким образом, компрессор работает без нагрузки. Для исключения выхода воздуха из ресивера в кол­ лектор 5 устанавливается обратный клапан.

В компрессорных станциях с электрическими двигателями регу­ лятор оборотов отсутствует и сущность регулирования работы со­ стоит в том, что при III режиме сервомеханизм разгружает ком­ прессор, удерживая всасывающие клапана первой ступени в от­ крытом положении.

Ходовая часть большинства передвижных станций производи­ тельностью более 0,05 м3/сек представляет собой двухосный пневмоколесный прицеп с подрессоренной подвеской осей. Механизм по­ ворота передних колес выполняется по типу рычажного паралле­ лограмма, связанного жестко с дышлом, снабженным устройством для сцепки с автомобилем. На прицепе монтируется каркас с кры­

Рис. 7-4. Компрессорная станция малой производитель­ ности

При небольшом расходе сжатого воздуха используются порш­ невые компрессорные станции малой производительности. Такие станции входят в состав штукатурных и окрасочных агрегатов, установок для гидроизоляционных работ, используются для на­ качки шин и снабжения сжатым воздухом пневматических систем управления.

120

включенной муфте сцепления передается на ведущий вал 1, опи­ рающийся на подшипник 22, и через мультипликатор — на веду­ щий ротор компрессора. Мультипликатор включает ведомое 3 и ведущее 18 зубчатые колеса; последнее фиксируется от осевого смещения гайкой 19.

21 гва и п к

Рис. 7-6. Ротационный двухступенчатый компрес­ сор (поперечный разрез)

Ведущий и ведомый роторы представляют собой валы со спе­ циальной винтовой нарезкой. Ведомый ротор получает вращение от ведущего в результате взаимодействия нарезок. Роторы опи­ раются на подшипники 5,11 и 12. Задние подшипники установлены в стакане 10 и фиксируются в осевом направлении втулкой 15 и кольцом 9, упирающимся в крышку 13.

Передний корпус имеет камеру всасывания 17 и всасывающий патрубок 4, а задний корпус — нагнетательный патрубок 8.

При вращении роторов воздух, поступающий через всасываю­ щий патрубок, заполняет их впадины, а затем отсекается нарезкой роторов и подвергается постепенному сжатию. При этом в рабочую полость среднего корпуса через трубку от насоса 20 подается мас­ ло (рис. 7-5), которое, смешиваясь с воздухом, охлаждает его, сма­ зывает трущиеся детали, уплотняет зазоры и образует масло-воз­ душную смесь. Смесь, выталкиваемая через нагнетательный патру­ бок, поступает в воздухосборник, где происходит отделение масла от воздуха. Масло после очистки и охлаждения снова поступает в масляный насос.

Р о т а ц и о н н ы е д в у х с т у п е н ч а т ы е к о м п р е с с о р ы передвижных станций производительностью 0,10—0,17 м3/сек и дав­ лением 7 бар состоят из следующих основных частей (рис. 7-6):

122

блока цилиндров 1, роторов 6 и 17 первой и второй ступеней сжа­ тия, воздушной и масляной систем, регулятора производитель­ ности, зубчатой передачи, вентилятора.

От двигателя через муфту сцепления приводится во вращение ротор второй ступени, а от него с помощью зубчатой передачи крутящий момент передается на ротор первой ступени. От заднего конца ротора второй ступени приводится в действие масляный на­ сос, а на заднем конце вала ротора первой ступени установлена крыльчатка вентилятора воздушного охлаждения.

При вращении ротора первой ступени объем, заключенный между соседними текстолитовыми пластинами 7, ротором 6 и внут­ ренней поверхностью цилиндра 8, проходя у всасывающего окна 9, увеличивается. Это приводит к открытию всасывающего клапана 12 и всасыванию воздуха из атмосферы через фильтр И. При даль­ нейшем вращении указанный выше объем уменьшается, в него че­ рез калиброваннное отверстие 10 впрыскивается значительное ко­ личество масла, которое смазывает трущиеся детали и охлаждает воздух, позволяя отказаться от межступенчатого воздушного холо­ дильника. Сжатая до 2 бар смесь воздуха и масла выталкивается в нагнетательное окно 5. Выпадающее из воздуха масло через шту­ цер в крышке 2 промежуточной полости 4 направляется к фильт­ рам тонкой очистки.

Вторая ступень компрессора имеет цилиндр 15, ротор 17, пла­ стины 16, всасывающее 3 и нагнетательное 18 окна, калиброванное отверстие 13 для подачи масла. Сжатие воздуха в ней осу­ ществляется так же, как и в первой ступени, отличие состоит только в размерах элементов. Сжатая до 7 бар смесь через обрат­ ный клапан, состоящий из седла 19, пластины 20 и пружин 21, по­ ступает в нагнетательный патрубок 22 и далее направляется в ре­ сивер, где происходит отделение из воздуха масла и возврат его через масляный холодильник к насосу. Подача масла от насосов

котверстиям 10 и 13 осуществляется по трубе 14.

Втом случае, когда давление в ресивере начнет превышать рас­ четное, воздух откроет клапан регулятора производительности, что приведет к проходу воздуха к всасывающему дроссельному кла­ пану 12. В результате действия давления на клапан снизу (рис. 7-6) он в зависимости от избыточного давления в ресивере прикроется, уменьшая наполнение цилиндра первой ступени, или закроется полностью. Кроме того, открытие клапана регулятора производи­ тельности вызовет уменьшение подачи топлива в дизеле.

При эксплуатации компрессорных станций наряду с общими правилами техники безопасности должны соблюдаться следующие.

Развертывание станций производится холодильником компрес­ сора против ветра на ровных горизонтальных ограждаемых пло­ щадках, по возможности ближе к месту работы или в их центре. Вокруг станции на расстоянии не менее 3 ж не должно быть посто­ ронних предметов, инвентаря и т. п. Запрещается устанавливать станцию ближе 10 м от ацетиленовых генераторов.

128

Колесный ход станций стопорится подкладками; не допускает­ ся работа на спущенных баллонах колес.

Б целях пожарной безопасности станции необходимо снабжать двумя углекислотными огнетушителями, ящиком с песком и куском войлока размером 1,5X 1,5 м.

Запрещается работать на станциях, не оборудованных оплом­ бированными предохранительными клапанами и манометрами. На шкале последних должна быть нанесена красная метка, указываю­ щая предельное для данного компрессора (или его ступени) дав­ ление, при превышении которого работа прекращается.

Манометры проверяются не реже одного раза в год.

По соображениям взрывобезопаспостп категорически запре­ щается применять бензин или газолин для промывки картера ком­ прессора, фильтров и других деталей, омываемых сжатым возду­ хом. Эта операция производится керосином с последующей про­ тиркой деталей насухо; сборка деталей должна производиться не ранее, чем через три часа после протирки.

Ресиверы с избыточным рабочим давлением свыше 0,7 бар и емкостью до 25 л , у которых произведение емкости в литрах на ра­ бочее давление в барах более 200, а также ресиверы любой емкости, у которых это произведение свыше 10 000, изготовляются п эксплуатируются в соответствии с Правилами, утвержденными Госгортехнадзором СССР.

Указанные сосуды перед эксплуатацией подлежат регистрации и освидетельствованию в инспекции Котлонадзора. Повторные осви­ детельствования производятся в соответствии с указаниями инспек­ ции, но не реже, чем через 5 лет. При необходимости испытание ресиверов производится опрессовкой водой, при давлении, в 1,3—1,5 раза превышающем номинальное.

Развертывание воздушных сетей производится так, чтобы ис­ ключить изгибы шлангов, наезд на них транспорта и складирова­ ние материала. Перед присоединением к сети потребителей шланги продуваются сжатым воздухом.

§ 7-2. Вибровозбудители

Вибровозбудители представляют собой механизмы, предназна­ ченные для возбуждения механических колебаний (вибраций). Они являются основными рабочими механизмами вибраторов, вибрационных плит, виброкатков, вибропогружателей свай и мно­ гих других машин и устройств. Параметры возбуждаемых коле­ баний зависят от назначения машин п колеблются в широких пре­ делах. Наиболее употребительны колебания частотой 5—200 гц с амплитудой от 0,01 до 1 мм.

Из целого ряда вибровозбудителей на строительных машинах применяются инерционные электромагнитные и инерционные цент­ робежные возбудители.

124

Принцип действия возбудителей первого типа основан на свой­ стве сердечника из ферромагнитных материалов перемещаться под действием магнитного поля якоря. При пропускании через обмотку сердечника переменного тока возникает периодическое движение сердечника, являющееся причиной колебаний возбудителя. Воз­ вратное движение сердечника происходит под действием пружин. Недостатком электромагнитных возбудителей является большой вес и низкий к. п. д.

4

Рис. 7-7. Схемы центробежных вибровозбудителей: а — дебалансного; б — планетарного

Преимущественное распространение на строительных машинах получили инерционные центробежные возбудители, которые по типу механизма делятся на дебалансные и планетарные.

Основными частями дебалансного вибровозбудителя (рис. 7-7, а) являются корпус /, вращающийся вал 2 и неуравновешенный груз (дебаланс) 3. Вместо дебаланса, как отдельной детали, могут при­ меняться неуравновешенные, например эксцентриковые, валы. Центробежная (возмущающая) сила Р, вызывающая колебания, при равномерном вращении определяется из выражения

где т — масса неуравновешенного груза;

V, со — линейная и угловая скорости центра массы;

г— расстояние от центра вращения до центра массы; про­ изведение тг называется моментом массы дебаланса.

Проекция силы Р на любую ось изменяется по закону косинуса Ру = Р coscp, где ф — угол поворота центра массы от оси проекции. Такие колебания называются гармоническими круговыми.

Угловая частота колебаний дебалансного возбудителя равна угловой скорости дебаланса. Частоту v и период Т можно опреде­ лить по формулам

Ш

125

и

1

Т--

Угол между осью у, на которую проектируется сила Р, и на­ правлением силы Р в начале отсчета (время / = 0) называется на­ чальной фазой фо.

Очевидно, что

Выражение со/ + фо называется фазой колебаний.

Дебалансные вибровозбудители часто конструктивно совме­

называется поверхностным). Совмещение наиболее простых и экономичных трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, работаю­ щих на промышленной частоте тока, обеспечивает синхронную частоту колебаний до 50 гц. Для повышения частоты применяются высокочастотные двигатели, работающие от преобразователей

частоты с выходом 200 гц—36 в.

В целях безопасности большинство электрических вибраторов работают от трансформаторов с вторичным напряжением 36 в.

При закреплении на бегунке неуравновешенного груза 5 отно­ сительно оси (^возникает центробежная сила Р2, вызывающая

126

вторые круговые колебания. Их частота определяется по формуле

где d6— диаметр бегунка.

Если в схеме рис. 7-7,6 бегунок будет катиться по наружной поверхности корпуса диаметром do н, то

Определение остальных параметров вибрации планетарных воз­ будителей производится по формулам, приведенным для дебалансного возбудителя с подстановкой соответствующих значений аргу­ ментов.

Рис. 7-9. Схема планетарного вибратора с совмещенным пневмодвигателем

Преимущество планетарных возбудителей состоит в том, что нагрузка на вал и его подшипники значительно ниже, чем у дебалансных и воспринимается в основном корпусом. Кроме того, в них, как показывает анализ формул (7-2) и (7-3), мо^кно полу­ чить любую высокую частоту, двухчастотную и многочастотную вибрацию, более эффективно воздействующую на разнородную по фракциям среду, вводя в резонанс большее число частиц.

Прогрессивными являются планетарные бесповодковые вибра­ торы со встроенным пневмодвигателем обращенного типа. Такой вибратор (рис. 7-9) состоит из корпуса 1, ротора (бегунка) 3, ста­ тора (опоры) 4, текстолитовой лопатки 5 и резинового шланга 7 с пусковым краном. Сжатый воздух, поступающий от компрессора во внутреннюю полость статора, через его радиальные отверстия попадает в пространство между статором и ротором. Это простран­ ство лопаткой 5 делится на полости высокого В и низкого Н дав­ ления. Последняя отверстиями 6 в крышках корпуса 8 постоянно соединена с атмосферой. В результате избыточного давления ротор вращается против часовой стрелки, имея мгновенный центр враще-

127

ння 0 3 на поверхности статора. Закрепленный на роторе неуравно­ вешенный груз 2 относительно оси ротора 0 2 создает возмущаю­ щую силу Pi, а центр тяжести ротора, вращаясь относительно мгно­ венного центра вращения 0 3, вызывает силу Р2.

Соотношение между высокой частотой vi (от силы Pi) и низ­ кой v2 (от Р2) определяется выражением

Кроме электрических и пневматических двигателей для привода вибраторов разрабатываются весьма перспективные гидродвнгатели.

Ряд машин и устройств требует колебаний только с одним за­ данным направлением. В отличие от круговых такие колебания называются направленными (уравнение (7-1) будет справедливо только для направления колебаний).

На основе центробежных вибровозбудителей направленные ко­ лебания получаются двумя путями:

—применением маятникового опирания (подвески) вибровоз­ будителя на опорную плиту (рис. 7-10,а);

—установкой на общем основании (рис. 7-10,6) двух одина­ ковых вибровозбуднтелей, имеющих противоположное вращение дебалансных валов и нулевую сумму начальных фаз (с учетом направления отсчета).

Умаятниковых вибраторов (рис. 7-10, а) на опорную плиту передается только сила Pcoscp, действующая по линии /—/. Си­ ла Р sin ф относительно оси опоры О создает момент, который вос­ принимается кольцевыми резиновыми амортизаторами опоры, пре­ пятствуя опрокидыванию маятниковой части вибратора.

Изменением наклона вибровозбудителя относительно оси опо­ ры О достигается различное направление колебаний вибратора. Таким способом, например, регулируется скорость движения самопередвигающихся виброустановок.

В случае, показанном на рис. 7-10,6, составляющие возмущаю­ щей силы Р sin ф взаимно уничтожаются, а составляющие Pcosq суммируются. Если же дебалансы вибровозбудителей вращаются в параллельных плоскостях, в частности при соосном расположе­ нии валов вибровозбудителей, составляющие Р sin ф создают' кру­ тящий момент относительно оси симметрии виброустройства. Этот момент вызывает крутильные колебания, которые повышают вибро­ возбуждение системы и должны учитываться при расчете крепле­ ний и устойчивости виброустановок.

128

Рис. 7-10. Схемы вибровоз­ будителей направленных ко­ лебаний:

а — маятникового; б — двухвального дебалансного; в — вибромолота