Файл: Смирнов, В. И. Строительные машины учебник.pdf

при давлении жидкости на поршень со стороны штока

Р = Р ——

где р — давление рабочей жидкости; D — диаметр цилиндра;

d — диаметр штока;

т] — механический к. и. д. гидроцилиндра, равный 0,92—0,99.

Рис. 5-8. Схемы гидромоторов:

а — шестеренный; б — лопастный; в — аксиально-поршневой; г — радиально-поршневой

Гидродвигатели вращательного движения выпускаются четы­ рех типов (рис. 5-8): шестеренные, лопастные, аксиально-порш­ невые и радиально-поршневые.

Шестеренные гидродвигатели (рис. 5-8, а), имеющие внутри корпуса 1 шестерни 2 и 3, наиболее просты по устройству, обла­ дают малыми габаритами и весом, достаточно надежны и долго­ вечны. Вместе с тем по сравнению с другими гидродвигателями они развивают ограниченный крутящий момент (40—70 н-м) и используются поэтому для привода механизмов с малым тяговым усилием.

Лопастные гидродвигатели (рис. 5-8,6) имеют ротор 1 с лопа­ стями 3, установленный в корпус 2 эксцентрично. Рабочая жид­

■9.0

кость, поступая под давлением в серповидное пространство, воз­ действует на лопасти ротора и заставляет его вращаться. Вы­ пускаемые нашей промышленностью лопастные гидродвигатели типа МГ-16-1 развивают крутящий момент от 20 до 150 н-м.

В гидроприводах строительных машин главным образом ис­ пользуются низкомоментные аксиально-поршневые гпдродвигатели, развивающие крутящий момент до 1000 н-м при числе оборотов более 100 в минуту, и высокомоментные радиально-поршневые гидродвигатели с крутящим моментом до 30 000 н-м при числе оборотов менее 100 в минуту.

У аксиалыю-поршневого гидродвигателя (рис. 5-8, в) привод­ ной вал 1 жестко связан с диском 2, расположенным под углом 1 к цилиндровому блоку 4. Шарнир 3, так же как и шатуны порш­ ней 5, фиксирован относительно диска. При поступлении рабочей жидкости в цилиндры цилиндровый блок начинает вращаться и вместе с ним вращается приводной вал.

Радиально-поршневой гидродвигатель (рис. 5-8, г) имеет не­ сколько цилиндров 3, расположенных под углом друг к другу. Поршни 2 этих цилиндров соединяются шатунами с кривошипом 1

шатуны вращают приводной вал. Повышение крутящего момента возможно за счет увеличения размеров поршней.

Высокомоментные поршневые гпдродвигатели осуществляют силовой привод машин без редукторов, упрощая тем самым кон­ структивную компоновку машин. В тяжелых автогрейдерах, само­ ходных скреперах, экскаваторах и других строительных машинах данные двигатели позволяют наиболее целесообразно осуществлять привод их ходовых устройств по схеме «гидродвигатель — ведущее колесо».

Крутящий момент Л1К, развиваемый гидродвпгателем, рассчи­ тывается по формуле

УИК= l,59pqr) н-м,

где р — давление рабочей жидкости, равное в силовых приводах

650—3200 н[см2\

q — расход жидкости, см2[об\

^ — к. п. д. гидродвигателя (0,92—0,95).

Из формулы видно, что величина крутящего момента зависит от давления и расхода жидкости. Для бесступенчатого регулиро­ вания момента и скорости в широком диапазоне питание гидро­ двигателя осуществляется от насосов регулируемой (переменной) производительности.

Большинство рассмотренных гндродвигателей являются обра­ тимыми, т. е. могут работать как насосы. В качестве рабочей жидкости гидропривода используются АМГ-10, веретенное АУ и трансформаторное масла.

91

При выборе рабочих жидкостей руководствуются указаниями инструкций завода-изготовителя. Важное значение для обеспече­ ния работоспособности агрегатов гидропривода имеет тщательная очистка масла от посторонних механических примесей и надежное уплотнение соединений трубопроводов и шлангов.

Применение гидродвигателей на строительных машинах позво­ ляет использовать индивидуальный привод механизмов машины. По сравнению с электрическими двигателями гидродвигатели на 10—15% меньше по габаритам, на 15—20% легче, более просты в управлении и имеют надежную смазку. К недостаткам данных двигателей относятся необходимость в высокой точности изготов­ ления деталей, зависимость работы от качества масла и состоя­ ния уплотнений, некоторое снижение эксплуатационных парамет­ ров при низких температурах.

Пневмодвигатели, как и гидродвигатели, используются для передачи поступательного и вращательного движения. В первом случае они выполняются в виде цилиндра с поршнем или камеры с упругой диафрагмой, прогибающейся под давлением воздуха.

Для передачи вращательного движения используются главным образом лопастные и радиально-поршневые п^евмодвигатели (рис. 5-8,6, г) .-Двигатели данного типа приводятся в работу сжа­ тым воздухом с давлением 60—80 н/см2, создаваемым компрессо­ ром.

Низкое давление воздуха не позволяет передавать большие усилия. В связи с этим пневмодвигатели применяются в основном в пневматических системах управления строительных машин, обес­ печивая плавное и надежное включение и выключение их меха­ низмов, а также для силового привода механизмов небольшой мощ­ ности (пневматический инструмент, пневмолебедкн и др.), рабо­ тающих во взрывоопасных условиях.

Глава 6

ТРАНСМИССИЯ, ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ИСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

§6-1. Трансмиссия строительных машин

Двигатели строительных машин развивают крутящий момент, в большинстве случаев недостаточный для преодоления действую­ щих на машину нагрузок. Кроме того, число оборотов их часто не соответствует рабочим скоростям рабочих органов машины. По­ этому между двигателем и рабочим органом машины устанавли­ вается трансмиссия (силовая передача). Она представляет собой систему узлов и агрегатов, служащих для передачи усилия от дви­ гателя на рабочие органы, а также для изменения его величины и направления в зависимости от режима работы машины.

92

По конструкции трансмиссии строительных машин делятся на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические и электромеханические). По характеру изме­ нения усилий и скорости на исполнительном механизме транс­ миссии бывают ступенчатые и бесступенчатые.

Трансмиссия является важнейшей частью строительной маши­ ны, оказывающей существенное влияние на ее технико-эксплуата­ ционные качества. Она должна обладать высоким к. п. д., обеспечи­ вать надежность привода и удобство управления машиной, предохранять двигатель от перегрузок и т. д.

Механические трансмиссии

В механических трансмиссиях (рис. 6-1) изменение величины и направления передаваемого момента, а также реверсирование движения производится при помощи различного типа редукторов.

Если по характеру работы машины необходимы разные ско­ рости и крутящие моменты, один из зубчатых редукторов выпол­ няется в виде коробки передач для ступенчатого изменения крутя­

Общее передаточное число механической трансмиссии опреде­ ляется по формуле

где / ь г2, г'з, . . . , i„ — передаточные отношения последовательно включенных редукторов и передач трансмиссии.

93

сии, определяемый как произведение к. п. д. ее эле­ ментов,

ГЫ = Ъ - Ч г - Ъ ■ ■ ■ \ , -

Достоинствами механической трансмиссии являются простота устройства, надежность в эксплуатации и высокий к. п. д. (до 0,85—0,90). К основным недостаткам относятся сложность кинематической схемы машины, большая металлоемкость и ступен­ чатость изменения крутящего момента.

Гидравлические трансмиссии

На строительных машинах нашли применение два типа гидрав­ лических трансмиссий — гидродинамические и гидрообъемные.

Рис. 6-2. Гидромуфта:

о — схема; б — внешняя характеристика

Г и д р о д и н а м и ч е с к и е т р а н с м и с с и и характеризуются наличием гидромуфты (турбомуфты) или гидротрансформатора (турботрансформатора), в которых крутящий момент от ведущих деталей к ведомым передается за счет динамического (скорост­ ного) напора рабочей жидкости.

Гидромуфта (рис. 6-2) состоит из насосного колеса 4, соединен­ ного с валом 1 двигателя, и турбинного колеса 3, установленного на ведомом валу 5. Оба колеса имеют радиальные лопатки и по­ мещены в общий кожух 2, заполненный маслом.

94

Насосное колесо приводится во вращение валом двигателя. При этом рабочая жидкость захватывается лопатками насосного колеса и под действием центробежных сил отбрасывается к периферии. Здесь она с большой скоростью перетекает на лопатки турбинного колеса и заставляет его вращаться. Затем жидкость снова возвра­ щается в насосное колесо.

Угловая скорость турбинного колеса всегда меньше, чем насос­ ного, т. е. гидромуфта работает с пробуксовкой, характеризуемой коэффициентом скольжения Ке­

гле со 1, а>2 — угловые скорости насосного и турбинного колес.

Наибольшего значения коэффициент скольжения достигает в момент трогания машины. Работа гидромуфты с пробуксовкой вызывает потери мощности на нагрев жидкости и снижение к. п.д.

На рис. 6-2,6 представлена внешняя характеристика гидромуф­ ты, показывающая зависимость передаваемого момента М и к. п.д.г) от угловой скорости турбинного колеса со2Из характеристики вид­ но, что к. п. д. увеличивается пропорционально числу оборотов тур­ бины и достигает 0,95. Крутящий момент на турбинном колесе при этом равен моменту на насосном колесе.

Таким образом, гидромуфта не может увеличить крутящий мо­ мент, передаваемый двигателем. Кроме того, она вызывает умень­ шение к. п. д. трансмиссии, усложнение ее конструкции и требует надежного охлаждения при работе. Вместе с тем применение гидро­ муфт снижает динамические нагрузки и предохраняет двигатель от перегрузок, позволяет запускать и останавливать его под на­ грузкой. Они устанавливаются в механической трансмиссии строи­ тельных машин большой мощности, испытывающих резко перемен­ ные нагрузки (например, бульдозеров, экскаваторов, карьерных автомобилей, самосвалов и др.).

Гидротрансформатор простейшей конструкции (рис. 6-3, а) со­ стоит из двух рабочих колес (насосного 3 и турбинного 2) и реак­ тора 4. Все они имеют изогнутые по специальному профилю лопат­ ки, закрытые изнутри стенками. Эти стенки вместе с лопатками образуют замкнутые кольцевые полости (торы), в которых цирку­ лирует рабочая жидкость. Как и в гидромуфте, насосное колесо в гидротрансформаторе является ведущей деталью, а турбинное — ведомой. Реактор неподвижно соединен с корпусом гидротрансфор­ матора 1 или установлен на специальной муфте свободного хода 5, позволяющей вращаться реактору в сторону насосного колеса на определенном режиме работы. Корпус 1 обычно крепится к махо­ вику двигателя.

При работе гидротрансформатора рабочая жидкость последо­ вательно проходит от насосного колеса на турбинное и далее через реактор. Реактор, который называют в некоторых случаях направ-

95