Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 28.09.2014

На крупных дорожных машинах и базовых тягачах, мощность сило­вой установки которых составляет 100-150 кВт и более, могут приме­няться электрические передачи постоянного и переменного тока. Эти передачи состоят из генератора и одного или нескольких электродвига­телей. Генераторы, как правило, приводятся дизельными двигателями и образуют с ними один агрегат. Режимы работы генератора согласовыва­ются с характеристикой приводного двигателя в направлении полного использования мощности силовой установки даже при изменении внеш­ней нагрузки в широком диапазоне. Эта задача успешно решается в случае, когда электрическая передача позволяет бесступенчато регули­ровать скорость ведомого элемента, при этом выполняется условие

Nrl = М. со= const. (3.4)

д ном 2 2

где М2 и а>2 крутящий момент и угловая скорость ведомого звена передачи; — номинальная мощность приводного двигателя.

В электрических передачах постоянного тока изменением угловой скорости и крутящего момента электродвигателя производится регули­рованием тока возбуждения. При этом применяют схемы с параллель­ным, последовательным и смешанным включением обмоток возбужде­ния электромашин. В электрических передачах переменного тока эта же задача решается введением преобразователей частоты питания электродвигателей. Регулируемые электропередачи сложны и обладают большой массой. Поэтому чаще применяют более простые и дешевые нерегулируемые электропередачи переменного тока, хотя по своим ха­рактеристикам они близки к механическим передачам.

Механические характеристики электропередач отображают зависи­мости угловой скорости 0)} и мощности /V, от крутящего момента М9, на валу электродвигателя. Различают сверхжесткие, жесткие и мягкие ха­рактеристики электродвигателей. Сверхжесткой характеристикой обла­дает синхронный электродвигатель, питаемый электроэнергией постоян­ной частоты, и специальные двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением и автоматическим регулированием угловой скорости. Жесткая характеристика имеет небольшое падение угловой скорости (5- Ю%) при изменении крутящего момента на валу электродвигателя от нуля до номинала. Эта характеристика наблюдается у электродвигате­лей постоянного тока с параллельным возбуждением и у асинхронных электродвигателей с малым сопротивлением в цепи ротора. Мягкая
характеристика имеет большое падение угловой скорости (20% и выше) при изменении нагрузки от нуля до номинала. Такую характеристику имеют электродвигатели постоянного тока последовательного или сме­шанного возбуждения, электродвигатели параллельного возбуждения с большим сопротивлением в цепи якоря, система генератор-двигатель с трехобмоточным генератором, асинхронные электродвигатели с большим сопротивлением в цепи ротора, специальные системы. Графическое изображение механических характеристик электродвигателей разной степени жесткости приведено на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Механические характеристики электропередач: 1 — сверхжесткая;

2 — жесткая: 3 — мягкая

Чтобы машина работала, к ее рабочим органам нужно подвести механическую энергию. Вырабатывается эта энергия силовым обору­дованием, а передается — трансмиссией. Совокупность силового оборудо­вания и трансмиссии называют приводом машины. Особенности техноло­гии производства работ, условия эксплуатации и режимы нагружения определяют требования к приводам машин. От технологии зависит после­довательность включения, выключения и реверсирования движения меха­низмов, совмещение их действий. Условия эксплуатации — работа на открытом воздухе в любое время суток и года в различных климатичес­ких поясах и зачастую вдали от населенных мест — определяют требова­ния высокой надежности и ремонтопригодности, доступности мест смаз­ки, возможности контроля и регулировки, работоспособности при боль­ших поперечных и продольных уклонах и в условиях бездорожья. Хоро­ши в эксплуатации конструкции, в которых широко использованы базо­вые машины и стандартные узлы.

Режимы нагружения характеризуются продолжительностью непре­рывной работы привода, частотой включения, закономерностями измене­ния внешней нагрузки и скоростью движения ведомого звена. В основ­ные периоды времени они определяются процессами взаимодействия рабочих органов машин с обрабатываемым материалом, а в переходные — процессами разгона, торможения и реверсирования масс, их подъемом или опусканием. Предпочтение отдают таким приводам, которые обеспе­чивают максимальное использование установленной мощности при вы­соком к. п. д., хорошо воспринимают динамические нагрузки, а также легко и просто управляются и автоматизируются.

По типу и структуре силового оборудования различают приводы с первичными или вторичными двигателями, одномоторные или многомо­торные. Трансмиссии могут быть однопоточными, многопоточными, меха­ническими, гидравлическими, электрическими, пневматическими или ком­бинированными (гидромеханическими, электрогидравлическими и т. п.). Управление приводами бывает ручным, механизированным, автоматиче­ским или полуавтоматическим, ступенчатым или бесступенчатым.

На дорожных машинах в основном применяются приводы с первич­ными двигателями, у которых образующаяся при сгорании топлива энер­
гия непосредственно преобразуется в механическую работу. Машины с такими двигателями автономны, т. е. могут работать вдали от населен­ных пунктов и других источников энергии. К первичным двигателям относятся двигатели внутреннего сгорания и паровые машины. Из-за больших габаритов и массы, а также низкого к. п. д. паровые машины в настоящее время не применяются.

Основными параметрами двигателей внутреннего сгорания, харак­теризующими их работу, является мощность Nd крутящий момент Мд и угловая скорость о)й. Связь между этими параметрами представлена на рис. 3.1, из которого видно, что изменение крутящего момента от нуля до номинала соответствует изменению скорости вращения на 8-12% у дизелей и на 20% у карбюраторных двигателей. Двигатели внутреннего сгорания способны развивать крутящие моменты, превышающие номи­нальное значение. Однако при этом их угловая скорость резко падает. Перегрузочная способность двигателей внутреннего сгорания характе­ризуется коэффициентом приспосабливаемости

Так как этот коэффициент сравнительно мал, двигатели внутреннего сгорания не могут разгоняться под нагрузкой и “глохнут” уже при ско­рости вращения, составляющей 50-60% от номинальной. Поэтому их следует выбирать с некоторым запасом, который характеризуется коэф­фициентом загрузки по мощности

N

, iv Дном

(3.2)

Д max

где N, „„и N, — максимальное и номинальное значения мощности

О fllQX и НОМ

двигателя.

Для дорожных машин принимают k = 0,75-0,9.

В качестве вторичных приводных двигателей применяются асин­хронные электродвигатели, перегрузочная способность которых несколь­ко выше, чем у двигателей внутреннего сгорания.

Трансмиссия включает одну или несколько передач, систему управ­ления и вспомогательные средства. В приводах дорожных машин широ­ко применяются механические передачи. Они имеют высокий к. п. д., надежны в работе и просты в обслуживании. Эти передачи состоят из зубчатых, цепных, ременных и других механизмов, которые образуют ре­дукторы, коробки скоростей, ведущие мосты и т. п. С помощью механи­ческих передач можно подводить энергию не только к одному, а к не­скольким исполнительным механизмам, реверсировать их движение и ступенчато изменять величину скорости и крутящего момента на ведо­мом валу.

Пренебрегая податливостью звеньев, а также влиянием люфтов в сопряжениях, полагают, что кинематические и нагрузочные параметры ведомого вала механических передач не зависят друг от друга и опреде­ляются следующими соотношениями:

<°2 = КЩ и М2 = Т) А/, — (3.3)

где крутящие моменты на входе передачи (вал приводно­

го двигателя) и на выходе; ім — общее передаточное отношение механиз­ма; Г] — общий к. п. д. передачи.

Ввиду невозможности бесступенчатого регулирования скорости вра­щения и крутящего момента, возникновения динамических нагрузок при колебании внешних возмущений, громоздкости и сложности конструк­ции, механические передачи часто заменяются комбинированными — гид­ромеханическими или электромеханическими.