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

ляющпм аппаратом, изменяет направление и увеличивает скорость проходящего потока жидкости. За счет этого гидродинамический напор жидкости на лопатки турбины увеличивается, и она вра­ щается под действием момента М2, создаваемого насосным коле­ сом (Mi) и реактором (Мр):

М 2 = М, + /Ир.

Рис. G-3. Гидротрансформатор:

а — схема работы; б — внешняя характеристика

При постоянном режиме работы двигателя, т. е. при М\ = const, момент реактора Жр изменяется в зависимости от числа оборотов

турбины (рис. 6-3,6). Максимального значения он достигает, когда угловая скорость турбины равна нулю, т. е. при трогании машины. По мере разгона турбины М р уменьшается и при угловой скорости ее, равной (0,6-г-0,8) ыц реактор перестает создавать положитель­ ный момент. Дальнейшее увеличение скорости вращения турбины приводит к возникновению в реакторе отрицательного момента, что вызывает уменьшение момента, подводимого к турбине, и сни­ жает к. п. д. гидротрансформатора.

Таким образом, гидротрансформатор способен автоматически изменять величину крутящего момента в зависимости от внешней нагрузки. Данные свойства гидротрансформатора характеризуются коэффициентом трансформации Ктр, который показывает степень увеличения крутящего момента на турбине по отношению к момен­ ту на насосном колесе при трогании машины:

Максимальное значение Ктр возникает при трогании маши­ ны с места, когда 0)2 = 0. Увеличение его достигается установкой не­ скольких турбинных колес или большим закруглением лопатцк.

96

ние к. п. д. при большем числе оборотов турбины, как уже отмеча­ лось, вызывается отрицательным влиянием реактора на данном режиме работы гидротрансформатора. Для исключения этого реак­ тор в большей части конструкций гидротрансформаторов, называе­ мых комплексными, устанавливается на муфте свободного хода, которая позволяет вращаться реактору в сторону вращения насос­ ного колеса. Начиная с этого момента (точка А, рис. 6-3,6), гидро­ трансформатор переходит на режим работы гидромуфты и его к. п. д. изменяется по прямой.

На ряде строительных машин (например, на пневмоколесном кране К-161) применяются так называемые опорожнивающиеся гидротрансформаторы. Масло из бака насосом подается принуди­ тельно. При отключении насоса масло удаляется из корпуса гидро­

изменять величину крутящего момента, подводимого к исполни­ тельному механизму, облегчается управление машиной, лучше используется мощность двигателя, обеспечивается плавное троганне и разгон машины, уменьшаются динамические нагрузки на ее детали и механизмы.

Массовое применение гидротрансформаторов ограничивается следующими их недостатками: малым диапазоном изменения вели­ чины крутящего момента и необходимостью поэтому применения в трансмиссии обычных зубчатых редукторов и коробок передач; меньшим, чем у механических трансмиссий, к. п. д.; сложностью конструкции и увеличением веса трансмиссий.

Наиболее целесообразно применять гидротрансформаторы на машинах большой мощности. В частности они используются на автосамосвале БелАЗ-540, шестнадцатитонном пневмоколесном кране К-161, пневмоколесном тягаче МАЗ-538 и т. д.

ского напора (энергию давления) рабочей жидкости.

Основными элементами гидрообъемной трансмиссии являются насос и гидродвигатель, соединенные между собой трубопрово­ дами. В зависимости от типа гидродвигателя (см. гл. 5) эта транс­ миссия может передавать на механизм вращательное или посту­ пательное движение.

По типу соединения насоса с гидродвигателем различают от­ крытые и закрытые объемные гидропередачи. В открытой пере-

даче (рис. 6-4, а) двигатель вращает масляный насос 2, который засасывает рабочую жидкость из масляного бака 1 и подает ее к распределителю 5 под давлением до 1000—1500 н[см2. При нейтральном положении распределителя масло сливается обратно

вбак.

а)

Рис. 6-4. Гидрообъемные передачи: а — открытая; б — закрытая

При рабочем положении распределителя рабочая жидкость по одному из трубопроводов подается в гидроцилиндр 4 или в гидро­ двигатель. Из цилиндра (гидродвигателя) масло через распреде­ литель сливается в бак. Давление в системе ограничивается предо­ хранительным клапаном 3.

Таким образом, характерной особенностью открытой передачи является наличие распределителя, с помощью которого осущест­ вляется включение и выключение соответствующего механизма, а также изменение направления подаваемой жидкости и, следова­ тельно, направления движения исполнительного механизма. Такие передачи нашли применение на автогрейдерах, скреперах, бульдо­ зерах, строительных кранах с гидравлическим управлением рабо­ чими органами.

В закрытой объемной гидропередаче (рис. 6-4, б) насос 2, вра­ щаемый двигателем /, соединяется трубопроводами непосредствен­ но с гидромотором 3, и при работе машины имеет место замкнутый круг циркуляции рабочей жидкости от насосов к гидромотору и обратно. Изменение направления движения механизма осущест­ вляется путем изменения направления потока жидкости. Такая схема передачи требует дополнительной системы подпитки, имею­ щей отдельный масляный насос и бак. С помощью ее восполняется потеря масла из главной магистрали в случае утечки его через не­ плотности в соединениях трубопроводов.

98

Закрытая передача обычно применяется для привода ходовой части самоходных строительных машин (например, тягача Д-456).

Величина крутящего момента, передаваемого объемной гидро­ передачей, изменяется путем регулирования количества масла, нагнетаемого к гидромотору. Для этой цели на некоторых маши­ нах в дополнение к рассмотренным выше элементам в трансмис­ сию устанавливается дроссель или насос регулируемой производи­ тельности. С помощью дросселя уменьшается или увеличивается проходное сечение трубопровода и тем самым регулируется коли­ чество масла. Дросселирование потока жидкости мало приемлемо для машин большой мощности, так как вызывает большие потери энергии. Целесообразнее применять насосы регулируемой произво­ дительности, схожие по конструкции с аксиально-поршневыми гидромоторами (гл.-5). У них поршневой блок (см. рис. 5-8, в) мо­ жет поворачиваться относительно корпуса и изменять угол у. При изменении угла уменьшается или увеличивается ход поршней на­ соса и тем самым регулируется количество масла, нагнетаемого в систему. Оба рассмотренных способа обеспечивают бесступенча­ тое управление крутящим моментом в достаточно широких преде­ лах на всем диапазоне работы машины.

В объемной гидропередаче можно не устанавливать узлы меха­ нической трансмиссии (исключение составляют коробка отбора мощности для привода гидронасосов и приводной редуктор за гидромотором). Это намного упрощает трансмиссию машины.

Широкий диапазон изменения усилия на исполнительном меха­ низме при использовании гидрообъемной трансмиссии, удобство в управлении, возможность применения многомоторного привода и передачи энергии на привод прицепной машины, а также постоян­ ная смазка узлов этой трансмиссии определяют широкое внедре­ ние ее в конструкцию современных машин.

Электромеханические трансмиссии

В чистом виде электрические трансмиссии широкого примене­ ния на строительных машинах не получили. Их ведущий элемент обычно соединяется с механическим редуктором, обеспечивающим увеличение крутящего момента до требуемого значения. Такие передачи принято называть электромеханическими. Они исполь­ зуются на башенных кранах, экскаваторах и самоходных кранах с электроприводом, в машинах и прицепных агрегатах с моторколесами и т. д.

На рис. 6-5, а показана принципиальная схема электромехани­ ческой трансмиссии дизель-электрического трактора ДЭТ-250. В данном случае вращение на ведущие колеса гусениц 8 передает­ ся от электродвигателя 4 через центральную передачу 5, планетар­ ные механизмы поворота 6 и бортовые редукторы 7. Ток выраба­ тывается генератором 2, имеющим привод от дизеля 1 через редук­ тор 3.

Мотор-колесо (рис. 6-5,6) имеет встроенный в ступицу электро­ двигатель /, крутящий момент которого увеличивается и пере­ дается планетарным редуктором 2 на колесо 3 движителя ма­ шины.

Рис. 6-5. Электромеханические трансмиссии:

а— схема трансмиссии дизель-электрического трактора; б — мотор-колесо

Вэлектромеханических трансмиссиях крутящий момент, подво­ димый к исполнительным механизмам, изменяется путем управле­

ния работой электродвигателей (см. гл. 5). Преимуществами ее являются возможность осуществления многомоторного привода, легкость изменения крутящего момента, достаточно широкий диа­ пазон автоматической приспособляемости к внешним нагрузкам и т. д. В связи с этим электромеханические трансмиссии получили подавляющее применение на стационарных установках и ряде самоходных строительных машин.

В некоторых машинах с электрическим приводом устанавли­ ваются электромагнитные муфты скольжения и электромагнитные порошковые муфты.

Электромагнитная муфта скольжения имеет ротор, соединен­ ный с приводным двигателем, и якорь, соединяющийся с исполни­

и наводит в нем ток, взаимодействие которого с магнитным полем ротора создает вращающий момент. Таким образом, за счет маг­ нитной связи ротор увлекает за собой якорь. Изменяя величину тока в обмотке якоря с помощью реостата, можно получить плав­

муфты от муфты скольжения является то, что в кольцевом зазоре между якорем и ротором находится мелкодисперсный железный

100

порошок. При поступлении тока в обмотку возбуждения этот поро­ шок теряет подвижность и обеспечивает сцепление ведущего и ве­ домого элементов муфты.

Рассмотренные конструкции муфт позволяют применить авто­ матическое управление машиной, легко регулировать передавае­ мый момент и предохраняют механизм от перегрузок.

§ 6-2. Ходовое оборудование строительных машин

Ходовое оборудование строительных машин включает в себя движитель и подвеску.

Движитель обеспечивает поступательное движение машины и передает на грунт ее вес и нагрузки, действующие на нее. В зави­ симости от конструкции различают гусеничные, колесные и шагаю­ щие движители.

лес 5, опорных 7 и поддерживающих 3 катков и натяжных уст­ ройств 6.

Гусеничные цепи служат для преобразования вращательного движения ведущих колес в поступательное движение машины. Они обеспечивают хорошее сцепление с грунтом и распределение массы машины на большую опорную поверхность. Цепи соби­ раются из отдельных звеньев (траков), шарнирно соединяемых

101

между собой пальцами. В зависимости от размеров звеньев разли­ чают крупно- и мелкозвенчатые цепи. Первые более равномерно передают давление на грунт, однако имеют большой вес, не до­ пускают больших скоростей и применяются для тяжелых тихоход­ ных машин, скорость которых не превышает 8 км/ч.

Мелкозвенчатые цепи обладают меньшим весом, более просты по устройству и допускают движение машины со скоростью до 20—35 км/ч. Но из-за большего удельного давления на грунт они обладают несколько худшей проходимостью на слабых грун­ тах.

На наружной поверхности траков гусеничных цепей большин­ ства машин имеются грунтозацепы для обеспечения лучшего сцеп­ ления с грунтом. С этой же целью на них могут крепиться шпоры.

Ведущие колеса (звездочки) приводят в движение гусеничные цепи, обеспечивая тем самым перемещение машины. Они выпол­ няются обычно составными: зубчатый венец крепится к ступице с помощью болтов, что облегчает замену зубчатого венца при ре­ монте.

Опорные катки воспринимают вес машины и направляют ее движение по гусеницам. Поддерживающие катки ограничивают провисание гусеничной цепи. При применении опорных катков большого диаметра (машины на базе быстроходного тягача) под­ держивающие катки не устанавливаются.

Натяжение гусениц осуществляется при помощи специального устройства, позволяющего в случае ослабления гусениц из-за их износа переместить направляющее колесо по направляющим салаз­ кам рамы гусеничного движителя или повернуть его кривошипом в сторону натяжения. Степень натяжения определяется грунтовы­ ми условиями: при работе на рыхлых грунтах оно должно быть больше, чем на скальных.

Среднее удельное давление машин с гусеничным движителем составляет 4—10 н/см2 и определяется из выражения

» “ Ш я1см‘’

где G — вес машины, м;

L — длина опорной поверхности гусеницы, см\ b — ширина гусеницы, см.

Применение уширенных гусениц позволяет снизить q до 2,5 н/см2. Сцепной вес GCIU представляющий собой часть веса маши­ ны G, приходящуюся на ведущие элементы движителя *, для гусе­ ничных машин равен вертикальной составляющей их полного веса:

Gcu = Geos а,

где а — угол подъема (уклона) местности.

* У машин, выполняющих технологические функции, сцепной вес будет скла­ дываться из веса машины, приходящегося на ведущие колеса, и сил реакции от взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой.

102