Силовое оборудование

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС):
в основном в мобильных машинах.
Достоинства:
► автономность от внешних источников энергии,
► высокая экономичность,
► небольшая масса, приходящаяся на единицу мощности,
► постоянная готовность к работе.

В ДВС
тепловая энергия сжигаемого в смеси с воздухом топлива преобразуется в
механическую энергию.
По виду топлива и способу его воспламенения различают двигатели:
► бензиновые, работающие на бензине, и
► дизели — на дизельном топливе.

Большее распространение получили дизели:
● меньший расход топлива (на 35%) и
● более высокий КПД
• для дизеля 40%,
• для бензиновых двигателей 30%.
Выхлопные газы дизелей содержат меньше токсичных веществ.

Недостатки дизелей:
► затрудненный запуск при низких температурах и
► большая масса.
Недостатки ДВС:
► необходимость применения коробки передач для изменения крутящегося момента и реверсирования,
► большая чувствительность к перегрузкам,
► сравнительно малый срок службы,
► высокая стоимость эксплуатации.

Электродвигатели используют в машинах, не требующих автономности от внешнего источника энергии.
Наибольшее распространение получили общепромышленные асинхронные электродвигатели трехфазного тока, питающиеся от электросети напряжением 220...380 В с частотой 50 Гц.

Асинхронные двигатели используют в машинах с непрерывным режимом работы (конвейеры и т.п.).
Допускают кратковременную перегрузку, просты в управлении, но скорость их не регулируется.
Кроме ДВС и э/д используют комбинированные силовые установки.
Их составными элементами являются гидронасосы и компрессоры.

Компрессор — источник сжатого воздуха.
Используют для
► привода пневмодвигателей механизированного инструмента,
► питания оборудования при отделочных работах и т.д.
С двигателем и вспомогательной аппаратурой они образуют компрессорные установки.
Наибольшее применение имеют передвижные прицепные компрессоры с приводом от ДВС.

В строительстве применяют поршневые компрессоры.
При производительности
► до 1 м3/мин компрессоры изготовляют с одноступенчатым сжатием, а
► при более высокой производительности — с двухступенчатым.

В двухступенчатых компрессорах коленчатый вал получает вращение от ДВС

Вращение от коленчатого вала при помощи шатунов преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах.
На крышках цилиндров установлены всасывающие и нагнетательные клапаны.

При движении поршня вниз создается разрежение и атмосферный воздух через фильтр и открытый впускной клапан всасывается в цилиндр.

Затем через выпускной клапан, открывающийся при определенном давлении, сжатый воздух поступает в воздуховод.

После сжатия в первой ступени до 0,2 МПа (цилиндр низкого давления) воздух поступает по воздуховоду в холодильник и затем в цилиндр второй ступени (цилиндр высокого давления).

Сжатый до 0,4...0,8 МПа воздух направляют в воздухосборник (создания запаса сжатого воздуха).
Производительность компрессорных установок - 20 м3/мин.

Гидронасосы различают
■ шестеренчатые,
■ лопастные (пластинчатые),
■ и др.
Шестеренчатый насос состоит из корпуса и двух шестерен.

Одна из шестерен (приводная) получает вращение от двигателя,
вторая — вращается свободно на оси.
При вращении шестерен жидкость, находящаяся между зубьями, переносится вдоль стенок корпуса из полости всасывания в напорную полость.

Насосы имеют постоянную подачу жидкости и работают в диапазоне частот вращения
500-2500 мин-1.
Давление, развиваемое насосом, достигает
15 МПа, мощность — 50 кВт.
КПД насосов составляет 0,65...0,85.

ТРАНСМИССИИ
Трансмиссия — система,
► связывает узлы машины,
► передает движение от силового оборудования к рабочим органам,
► изменяет величину и направление
■ скорости и
■ крутящих моментов.

Трансмиссии:
► механические,
► гидравлические,
► пневматические,
► электрические и т.д.
Наибольшее распространение:
► механические,
► гидравлические.

Редукторные — это
► механические передачи:
■ зубчатые,
■ червячные, ■ цепные,
■ ременные и др.
в сочетании с
• муфтами,
• тормозами и
др. элементами.

Составные части канатных:
► лебедки и
► канатные полиспасты с направляющими блоками.

Достоинства механических трансмиссий:
► простота конструкции,
► небольшая масса и стоимость,
► надежность в работе.
Недостатки:
► потеря энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах,
► ступенчатое изменение скоростей и моментов,
► затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины.

Механические передачи
делят на передачи
■ трением:
• ременные и т.д.
■ зацеплением:
• зубчатые,
• червячные и т.д.

В передаче элемент,
► передающий мощность, называют ведущим, а
► воспринимающий ее, — ведомым.
Частота вращения ведущего п1 и ведомого п2 элементов различна;
их отношение называют передаточным числом
i = n1 / n2

Передачи:
● понижающие (редукторы),
i > 1 и n1 > n2, и
● повышающие (мультипликаторы),
i < 1 и n1 < п2.
Общее передаточное число машины определяют как произведение передаточных чисел пар последовательных передач:
iобщ = i1 • i2 • i3 • … • in

Потери мощности
на преодоление сопротивлений
от ведущего элемента к ведомому определяет КПД передачи:
где Р1 — мощность на ведущем элементе;
Р2 — мощность на ведомом элементе.

Мощность Р, кВт, выражают через
► окружное усилие Fо, Н, элемента передачи
и
► его окружную скорость ν, м/с:

Крутящий момент Мк (Н • м) определяют через мощность Р, Вт, и
частоту вращения п, с -1:
Мк = 159 Р/n
Крутящие моменты
на ведущем Мк1 и
ведомом Мк2 валах передачи определяются соотношением
Мк2 = Мк1 • i • η
•

В строительных машинах наибольшее применение получили передачи
► ременные,
► зубчатые,
► червячные,
► цепные .

Ременные передачи служат для передачи вращения от одного вала к другому, находящихся на значительном расстоянии.
Состоят из закрепленных на валах
• ведущего и
• ведомого
шкивов, охваченных ремнями.
Передача энергии происходит благодаря силам трения, возникающим между шкивами и ремнем.

Открытую ременную передачу применяют при параллельном расположении валов и одинаковом направлении вращения ведущего и ведомого шкивов.
Перекрестную ременную передачу используют при параллельных валах и противоположном направлении вращения шкивов.

По форме поперечного сечения различают
■ плоские,
■ клиновые,
■ полуклиновые и
■ круглые ремни.
Ремни изготовляют из кожи, хлопчатобумажных прорезиненных и полиамидных тканей.

Окружное усилие F, передаваемое ременной передачей, равно разности между натяжениями
S1 (набегающей) и
S2 (сбегающей) ветвей ремня:
F = S1 – S2

Необходимое число ремней вычисляют:
Z = P/Pоk1k2
где Р — мощность, передаваемая передачей, кВт;
Ро — мощность, передаваемая одним ремнем, кВт;
k1 — коэффициент, учитывающий значение угла обхвата ремнем малого шкива (0,56 -1);
k2— коэффициент, учитывающий влияние режима работы передачи (0,61- 0,92).

Передаточное число ременных передач определяют:
i = n1/n2 = D2/еD1
где п1 и n2 — частота вращения ведущего и ведомого шкивов;
е — коэффициент, учитывающий относительное упругое скольжение ремня
(е = 0,98 - 0,99).
Для плоскоременных передач i = ≤ 5, а для
клиноременных i = ≤ 10.

Преимущества ременных передач:
► простота конструкции,
► возможность передачи движения на большое расстояние,
► способность выдерживать перегрузки,
► плавность хода и бесшумность.
Недостатки:
► большие габаритные размеры,
► непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания ремня.

Зубчатая передача предназначена для
► передачи вращательного движения между валами с параллельными и перекрещивающимися осями;
► трансформации вращательного движения в поступательное и наоборот.
Состоит из пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении.
Ведущее (меньшее) колесо называют шестерней, а
ведомое (большее) — зубчатым колесом.
Термин «зубчатое колесо» является общим

В передачах с параллельными валами используют цилиндрические зубчатые колеса:

В передачах, у которых геометрические оси валов пересекаются или перекрещиваются, применяют конические и винтовые зубчатые колеса.

Зубчатые передачи могут быть
с внешним и
с внутренним зацеплением.

Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяют зубчато-реечную передачу

По расположению зубьев на колесах различают передачи
Колеса с наклонными зубьями обладают большей несущей способностью, работают плавно и с меньшим шумом.

Червячные передачи
передают вращение между перекрещивающимися валами и относятся к зубчато-винтовым передачам.
Они состоят из
винта - червяка и косозубого червячного колеса с зубьями особой формы.

Кроме прямых червяков изготовляют вогнутые или глобоидные, охватывающие зубья колеса на некоторой дуге. Передачи обладают высокой несущей способностью из-за большого числа зубьев, находящихся в зацеплении.

Передаточное число определяется из условия:
где n1 и n2– частоты вращения червяка и колеса, мин-1;
z1 и z2 – число заходов червяка и число зубьев колеса.
В строительных машинах червячные передачи применяют с i = 8...60 при количестве заходов червяка 4...1.

Цепные передачи
предназначены для передачи движения между двумя параллельными валами при большом расстоянии между ними (до 8 м).
Передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей их.

В строительных машинах применяют втулочно-роликовые цепи. Состоящие из валиков, на которых насажены наружные пластины и поворачивающиеся втулки. На втулки напрессованы внутренние пластины и посажены ролики.

В конвейерах, рабочих органах цепных экскаваторов используют длиннозвенные втулочные цепи.
Параметры цепи определяют из шага t, по которому они приводятся в ГОСТах. Применяют однорядные и многорядные передачи.