Силовое оборудование машин
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
1.1 |
1.3 |
м. |
д ном |
(3.1) |
где М, |
и М, — максимальное и номинальное значения кру- a max о ном г J тящего момента двигателя. |
Рис. 3.1. Внешние характеристики двигателей внутреннего сгорания: 1 — дизель; 2 — карбюраторный двигатель |
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.