Анализ подъемно-транспортных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Типы трансмиссий СДМ

Виды трансмиссий. Трансмиссии -- механизмы, передающие движение от силовой установки отдельным сборочным единицам (узлам) машины или от одной сборочной единицы к другой. Трансмиссии не только передают движение, но и преобразуют (меняют) направление движения, скорости, моменты и усилия. В трансмиссии включаются элементы, предохраняющие двигатель и отдельные узлы от перегрузок. Различают:

· механические,

· гидравлические,

· электрические трансмиссии.

Механические трансмиссии. Механические трансмиссии состоят из:

· зубчатых передач,

· коробок скоростей,

· валов,

· предохранительных и ограничительных муфт,

· реверсивных механизмов,

· тормозных устройств.

Достоинствами механических трансмиссий являются:

· большая надежность,

· сравнительно высокий КПД (0,8 - 0,92),

· небольшая металлоемкость (3,2--5,5 кг на 1 кВт мощности машины),

· малая чувствительность к внешним температурам.

Недостатки -- сложность бесступенчатого регулирования скорости.

Регулирование скорости в механических трансмисииях происходит в основном ступенчато при помощи коробок передач.

Коромбка передамч -- агрегат предназначенный для изменения частоты и крутящего момента в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель строительной машины.

Коробки передач классифицируются по нескольким признакам: По способу передачи потока мощности

· Механические -- коробки передач, в которых используются механические передачи, как правило -- зубчатые.

o Простые -- выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.

o Планетарные (ПКП) -- выполнены с использованием планетарных рядов. Особенность этих коробок в том, что все шестерни в них находятся в постоянном зацеплении, а изменение передаточного числа происходит за счёт торможения и блокирования отдельных вращающихся элементов.

· Гидромеханические -- коробки передач, в которых механические передачи используются в сочетании с гидродинамической передачей (гидромуфта, гидротрансформатор).

По способу управления:

· С ручным включением передач -- передачу включает водитель (оператор).

o Непосредственного действия -- используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими.

o Сервоприводы -- используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравлические, механические, электрические, вакуумные, смешанные и др.

· Автоматические -- в зависимости от внешних условий (например, частота вращения и нагрузка на коленчатом валу двигателя) передачи переключает автоматизированная система управления КП без участия водителя.

Для того чтобы трансмиссии были близки к бесступенчатым системам, необходимы коробки скоростей с большим числом передач, что усложняет конструкции коробок передач трансмиссии, увеличивает габариты, металлоемкость и снижает КПД. Бесступенчатая регулировка скорости в механических трансмиссиях возможна с использованием вариатора. Вариамтор -- механическая передача, способная плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования. Изменение передаточного отношения производится вручную или автоматически. Вариаторы по принципу работы различаюся на:

· Фрикционные вариаторы:

o лобовые;

o конусные;

o шаровые;

o многодисковые;

o торовые;

o волновые;

o клиноременные.

· Вариаторы зацепления: цепной вариатор.

Рис. Принцип работы клиноременного вариатора



Рис. Принцип работы тороидного вариатора

Сцепление -- механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен (выжат), обеспечивающий без рывковое трогание машины с места и бесшумное переключение передач. Гидромуфта состоит из колеса 1 центробежного насоса, соединенного с ведущим валом 2, и колеса 5 центростремительной турбины, соединенного с ведомым валом 3. Корпус гидромуфты заполнен жидкостью. Передача момента развиваемого двигателем, на ведомый вал в гидромуфтах осуществляется потоком жидкости. При вращении насосного колеса лопатки насоса увлекают жидкость и перемещают ее к периферии рабочей полости. Из насосного колеса поток поступает на лопатки турбинного колеса. Силы, возникающие при обтекании лопаток турбинного колеса, образуют момент , направленный в ту же сторону, что и вращение двигателя. Приводы с гидромуфтами

· обеспечивают запуск двигателя при включенной передаче,

· снижают динамическую нагрузку в системе,

· защищают двигатель от перегрузок, обеспечивают плавность разгона машины при запуске и при уменьшении нагрузки, а также плавноестопорение при возрастании нагрузки.

Недостатки гидромуфты состоят

· в сильном снижении КПД при увеличении скольжения,

· в невозможности изменения величины передаваемого крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки.

Гидротрансформаторы также применяют для автоматического регулирования крутящего момента и частоты вращения ведомого вала в зависимости от нагрузки. Они отличаются от гидромуфт тем, что кроме насосного колеса 2 и турбинного колеса 1 между ними в рабочей полости устанавливают лопастные колеса реактора -- так называемый направляющий аппарат 3. Жидкость из турбинного колеса попадает на лопатки реактора. Реактор, отклоняя жидкость своими лопатками, изменяет момент количества движения потока. Вследствие этого момент, развиваемый турбинным колесом, превосходит момент, сообщаемый двигателем насосному колесу, т. е. гидротрансформатор работает как редуктор. Применение гидротрансформаторов позволяет отказаться от многоступенчатых механических коробок передач или упростить их конструкцию.

Недостатками гидротрансформаторов являются

· сравнительно низкий КПД;

· необходимость применять устройства для охлаждения масла, усложняющие конструкцию;

· сложность или невозможность изменять направление движения, для чего требуются дополнительные механические устройства.

Гидравлические (гидрообъемные) трансмиссии. Движение от ведущего элемента к ведомому передается под воздействием перемещающейся жидкости в замкнутом пространстве. Они состоят из

· гидронасосов,

· гидродвигателей объемного типа,

· распределительных устройств (золотниковых),

· предохранительных клапанов и трубопроводов.

Гидронасосы приводятся в движение от постороннего источника энергии, а гидродвигатели -- за счет перемещения жидкости, подаваемой гидронасосом. Гидронасосы применяют

· шестеренчатые,

· аксиально-поршневые

· лопастные.

Гидродвигателям и могут служить

· шестеренчатые,

· лопастные,

· поршневые насосы-гидромоторы.

Эти гидродвигатели применяют в тех случаях, когда во вращательное движение необходимо приводить какой-либо механизм или исполнительный орган. Если механизмам или исполнительным органам требуется сообщить возвратно-поступательное движение, применяют гидроцилиндры. Шестеренчатый насос состоит из двух зубчатых колес, помещенных в плотно обхватывающий их корпус. Колесо 1 насоса приводится во вращение двигателем, колесо 2 сидит свободно на оси. В корпусе имеется канал, через который масло попадает в полость всасывания. При вращении щестерен масло, находящееся во впадинах, переносится из полости всасывания в полость нагнетания и выталкивается (выдавливается) в канал. Поршневые насосы подразделяют на

· аксиально-поршневые,

· радиально-поршневые

· эксцентрикового типа.

В строительных машинах чаще всего применяются аксиально-поршневые. Аксиально-поршневой насос состоит из корпуса 3, в котором по окружности размещены цилиндры. Поршни 4 при помощи шатунов 5 шарнирно связаны с шайбой 6, наклоненной к оси корпуса а--а под углом. Одновременное вращение корпуса и наклонной шайбы приводит к возвратно-поступательному движению поршней. За одну половину оборота блока цилиндров поршень совершает ход слева направо (всасывание), при этом полость цилиндра с помощью распределителя 7 сообщается с линией всасывания. За вторую половину оборота поршень совершает ход справа налево (нагнетание); в этом случае полость цилиндра при помощи распределителя 5 сообщается с линией нагнетания. Аксиально-поршневые насосы можно в определенном диапазоне настраивать на разные производительности, для этого изменяют угол наклона шайбы. Широкое применение получили аксиально-поршневые насосы с автоматическим регулированием производительности (расхода). Шиберный (лопастной) насос состоит из корпуса 3 и размещенного в нем ротора 8. В пазах ротора помещены лопасти 9, имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении. Лопасти захватывают масло, которое поступает в профильную полость всасывания между ротором и корпусом и подается к отверстию нагнетания.

Рулевые системы СДМ

Привод рулевого управления. В настоящее время на самоходных пневмоколесных машинах применяются следующие виды привода рулевого механизма: ручной, где используется только мускульная сила водителя; с приводом от двигателя, где обычно используется гидравлическая насосная система; с применением гидравлических и пневматических сервоусилителей.

Схема ручного рулевого управления без усилителей показана на рис. 32. Здесь вращение рулевого колеса (штурвала) передается через червячную пару на вал сошки. Нижний конец сошки перемещает продольную рулевую тягу, которая, воздействуя на рычаг, поворачивает Цапфу левого колеса. Поперечная рулевая тяга обеспечивает одновременный поворот цапфы правого колеса. Рычаги поворотных цапф II, балка передней оси и поперечная рулевая тяга образуют шарнирный четырехзвенный механизм, называемый рулевой трапецией.

Этот тип рулевого управления может применяться только на сравнительно небольших машинах.

При проектировании рулевого управления этого типа кинематическая схема и передаточное число системы выбираются так, чтобы поворот управляемого колеса от нейтрального положения на угол 40--45° соответствовал повороту рулевого колеса на 1,5--2,5 оборота. Это условие обеспечивается при угловом передаточном числе iy = 18н-24. Здесь меньшее значение выбирается для легких машин, а большее -- для тяжелых.

Рис. 33. Схема рулевого управления с применением гидравлической насосной системы: 1 -- трубопровод, 2 -- рычаг, 3 -- распределитель, 4 -- силовой цилиндр, 5 -- насос, 6 -- масляный бак, 7 -- управляемый валец катка

Рис. 34. Схема рулевого управления с системой следящего действия

Достоинством такой системы является простота конструкции, легкость управления машиной и надежность работы, а недостатком -- отсутствие чувствительности при повороте машины. Кроме того, поворот при неработающем двигателе становится практически невозможным.



Рис. 35. Схема рулевого управления с гидроусилителем

трансмиссия коробка передача автогрейдер

В некоторых случаях такой механизм снабжают системой следящего действия. В этих системах углы поворота колес пропорциональны усилию водителя. Примером применения системы следящего действия является рулевой механизм одноосного тягача, используемого для полуприцепных землеройных машин (рис. 34). При повороте рулевого колеса, связанного с червячным редуктором, золотник занимает положение, обеспечивающее подачу масла к той или другой полости цилиндров поворота вертикальной цапфы поворотной оси тягача. Штоки обоих цилиндров при этом одновременно производят вращение поворотной цапфы в одну сторону. При повороте колес тягача на угол, требующий перехода штоков через нейтральные крайние положения 00° и 00», производится автоматическое переключение золотников рычагами 6, на которые действуют тяги цилиндров. Возврат золотников 5 в исходное положение осуществляется пружинами. Следящее действие системы обеспечивается обратной связью штурвала с поворотной Цапфой.

Получила распространение на мощных тягачах и тяжелых самоходных машинах система рулевого управления с гидро- или пневмоусили-телем.

Усилители должны удовлетворять следующим требованиям: 1) при выходе их из строя управление машиной должно осуществляться обычным способом; 2) необходимо наличие системы следящего действия; 3) запаздывание в срабатывании усилителя должно быть минимальным. Упрощенная схема гидроусилителя показана на рис. 35. При повороте рулевого колеса червяк стремится повернуть сектор червячного колеса и рычаг, который тягой 6 должен осуществить поворот колес. Если сопротивление повороту колес велико и усилие водителя на штурвале оказывается недостаточным, червяк, подобно винту в гайке, будет перемещаться в осевом направлении вместе с золотником распределителя и откроет доступ масла (сжатого воздуха) через трубопровод в цилиндр-усилитель. Поршень переместится в цилиндре и своим штоком через зубчатую рейку и зубчатый сектор, рычаг и тягу повернет колеса, одновременно с этим червячный сектор, воздействуя начервяк, переместит его вместе с золотником распределителя в исходное положение и прекратит движение поршня. При повороте штурвала в противоположную сторону в таком же порядке произойдет обратный поворот колес.

По сравнению с пневматическими гидравлические усилители имеют ряд преимуществ, к числу которых относятся: возможность получения больших давлений, что уменьшает габариты рабочих цилиндров, и большая скорость срабатывания (время запаздывания не превышает 0,02 --0,04 сек).

При определении производительности насоса для гидросистемы усилителя следует учесть, что рабочий цилиндр должен успевать поворачивать колеса быстрее, чем это может сделать водитель. В противном случае при быстрых поворотах система будет работать как ручная, т. е. без помощи усилителя.

Силовые установки

Дизельная силовая установка состоит из одного или нескольких основных двигателей, а также из обслуживающих их механизмов. В зависимости от способа осуществления рабочего цикла двигатели внутреннего сгорания разделяют на четырехтактные и двухтактные. Дополнительное увеличение мощности достигается с помощью наддува. Существует другой принцип разделения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) - по частоте вращения. Малооборотные дизели с частотой вращения 100-150 оборотов в минуту непосредственно приводят в движение судовой движитель. Среднеоборотными называют ДВС с частотой вращения 300-600 оборотов в минуту. Они приводят в движение судовой движитель через редуктор.

Дизельная силовая установка

Рис

Кроме главного двигателя предусмотрены еще два вспомогательных, которые приводят во вращение генераторы. Для обслуживания главного и вспомогательных двигателей используются вспомогательные механизмы и системы, а также система трубопроводов и клапанов. Топливная система предназначена для подачи топлива из цистерн к двигателю. При этом для уменьшения вязкости топливо подогревается и очищается в сепараторах и фильтрах от различных примесей. Система смазки служит для прокачивания смазочного масла через двигатель с целью уменьшения трения между трущимися поверхностями, а также для отвода части полученного от двигателя тепла и очистки масла. Система охлаждения предусмотрена для отвода от двигателя тепла, которое проникает в основном через стенки цилиндра и возникает во время сжигания топлива, а также для охлаждения циркулирующего смазочного масла. Эта система состоит из насосов для пресной и морской воды, охладителей воды и масла.

Принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания показан на рисунке 5. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за два поворота коленчатого вала, т. е. за четыре хода поршня. Механическая работа совершается только за время одного такта, три остальных служат для подготовки. При первом такте поршень движется в направлении коленчатого вала. Под воздействием возникающего при этом разрежения воздух через открытый всасывающий клапан устремляется в цилиндр. В дизельной силовой установке без наддува давление всасываемого воздуха равно атмосферному, в дизельной силовой установке с наддувом к цилиндру подводится уже предварительно сжатый воздух. Во время второго такта при закрытых всасывающих клапанах предварительно поступивший воздух перед поршнем подвергается сжатию, за счет чего повышаются температура и давление. Топливоподкачивающий насос, привод которого согласован с движением соответствующего поршня, повышает давление топлива. При достижении необходимого давления топливо через форсунку впрыскивается в цилиндр.

Топливо впрыскивается незадолго до того момента, когда поршень достигнет верхнего положения. Впрыснутое и тщательно распыленное топливо в сжатом воздухе нагревается, испаряется и вместе с воздухом образует горячую самовоспламеняющуюся смесь. Третий такт является рабочим. Во время процесса сгорания топлива образуются горячие газы, которые вызывают увеличение давления над поршнем. Под давлением силы, возникающей за счет давления газов, поршень движется вниз, газы расширяются и производят при этом механическую работу. Во время четвертого такта открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят наружу. Четырехтактные судовые дизельные установки изготовляются как многоцилиндровые двигатели. Они устроены так, что рабочие такты равномерно распределяются по отдельным цилиндрам.

Под наддувом дизельного двигателя понимают подачу к цилиндрам большего количества воздуха, который требуется для заполнения всего цилиндра при такте всасывания. Цель наддува заключается в том, чтобы способствовать сжиганию наибольшего количества топлива за один рабочий цикл. Это означает повышение мощности двигателя без увеличения его размеров, а также частоты вращения. Наддув можно осуществлять за счет предварительного сжатия воздуха перед цилиндром. Во всех выпускаемых четырехтактных судовых дизельных силовых установках предварительное сжатие воздуха происходит с помощью центробежного компрессора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей на отработавших газах дизеля.

Четырехтактные дизели применяют на судах либо в составе дизель-генераторных установок , либо в качестве главного двигателя в многовальных силовых установках (по одному ДВС на один движитель) и, соответственно, в многодвигательных установках для одного движителя. Применение среднеоборотных дизельных силовых установок в качестве главного двигателя имеет следующие преимущества:

- повышение надежности (при выходе из строя одного двигателя остальные продолжают работать);

- уменьшение габаритов и собственной массы деталей (клапанов, поршней, кривошипных механизмов, подшипников и т. д.);

- снижение удельной массы, которая в зависимости от мощности составляет от 14 до 35 кг/кВт (для мощностей около 2200 кВт).

Современные дизельные силовые установки отличаются высокой экономичностью и надежностью, они не требуют капитального ремонта до 50000 часов.



Классификация подъемно-транспортных машин

Подъёмно-транспортные машины (сокр. ПТМ) -- машины (устройства), предназначенные для перемещения грузов и людей в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскостях на относительно небольшие расстояния в пределах заводов, строительных площадок, портов, складов и т.п. ПТМ являются основным средством механизации подъёмно-транспортных и погрузочно-разгрузочных работ в промышленности, строительстве, на транспорте, в горном деле и в сельском хозяйстве.

Классификация

Подъёмно-транспортные машины классифицируют по следующим признакам:

По характеру перемещений и назначению

-грузоподъёмные машины;

-машины напольного транспорта;

-машины подвесного однорельсового транспорта;

-погрузочно-разгрузочные машины;

-транспортирующие машины.

По принципу действия

-периодического (циклического) действия;

-непрерывного действия.

Разновидности

К подъёмно-транспортным причисляют следующие разновидности машин:

Грузоподъёмные машины

-домкраты;

-лебёдки;

-краны;

-лифты;

-подъёмники;

-столы;

-тельферы.

Транспортирующие машины

-багажная карусель;

-гравитационные устройства;

-канатные дороги;

-конвейеры;

-патерностеры;

-элеваторы;

-эскалаторы.

Машины подвесного однорельсового транспорта

-подвесные электротягачи;

-электро- и автотележки.

Машины напольного транспорта

-погрузчики;

-тягачи;

-штабелёры;

-электрокары.

Погрузочно-разгрузочные машины

-погрузчики

-ковшовые погрузчики;

-вилочные погрузчики;

-разгрузчики

-автомобилеразгрузчики;

-вагоноопрокидыватели;

-инерционные разгружатели;

-пневморазгрузчики;

-разгрузочно-штабелёвочные машины;

-разгрузочные машины скребкового типа;

-другие краны;

-переносные и передвижные конвейеры;

-скреперы;

-экскаваторы.

К подъёмно-транспортным машинам могут быть также отнесены:

Механизированные системы парковки автомобилей.

Кран погрузчик

Кран-погрузчик (лесопогрузчик, перегружатель) -- передвижнойбашенный кран на рельсовом ходу. Обычно изготавливается в исполнении с порталом для прохода под краном железнодорожного состава.

Описание

Основное предназначение -- механизация погрузочно-разгрузочных работ в промышленности (металлургической, деревообрабатывающей), складских и портовых объектов.

Кран-погрузчик может достигать в высоту 24 м. Технические особенности позволяют при работе на складских помещениях охватывать максимальные площади, в сравнении с козловыми или мостовыми кранами. С экономической точки зрения использование крана-погрузчика также обосновано: территория, охваченная одним краном-погрузчиком, сравнима с площадью, на которой может работать два козловых крана (с пролётом по 32 м), либо один мостовой кран (но при работе такого крана необходимо выставлять дополнительно сварные конструкции).

Кран-погрузчик позволяет укладывать продукцию на достаточно большую высоту, что позволяет наиболее эффективно использовать территорию склада. Дополнительно перегружатели могут комплектоваться грейферами и другими вспомогательными устройствами.

В настоящее время краны оборудуются частотной схемой управления. При частотной схеме управления кран обладает большими преимуществами, чем с контроллерами: точная управляемость, надёжность, энергосбережение, щадящий режим работы механизмов. Частотная схема управления снижает динамические нагрузки благодаря бесступенчатому плавному изменению скорости подъема (опускания) груза, изменению вылета грузовой тележки, повороту крана. На всех современных европейских кранах частота вращения крана 0,8 об/мин.

Подобные краны пользуются популярностью у нефте-, газодобывающих компаний, на металлургических заводах и лесозаготовителей.

Устройство крана

-портал крана

- неповоротная башня с полноповоротной стрелой

-секции башни

-грузовая лебёдка

-привод поворотного механизма

-тележечная лебёдка

-привод поворотного механизма, опорно-поворотное устройство

-кабина управления

Бульдозеры и скреперы

Классификация бульдозеров. Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Современные бульдозеры являются конструктивно подобными машинами, базовые тракторы и навесное оборудование которых широко унифицированы.

Главный параметр бульдозеров - тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяются для послойной разработки и перемещения грунтов I…IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев и строительного мусора и т.п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.

Бульдозеры классифицируют по назначению, тяговому классу и типу ходового устройства базовых машин, конструкции рабочего органа и типу системы управления отвалом.

По назначению различают бульдозеры общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транстпортных и вспомогательных работ в различных грунтовых и климатических условиях, и специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специфических грунтовых условиях или технологических условиях. К последним относятся бульдозеры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры.

В зависимости от тягового класса (номинальному тяговому усилию) базовых машин бульдозеры разделяют на малогабаритные (класс до 0,9), легкие (классов 1,4…4), средние (классов 6…15), тяжелые (класса свыше 25…35) и сверхтяжелые (класса свыше 35).

По типу ходового устройства бульдозеры разделяют на гусеничные и пневмоколёсные.

По конструкции рабочего органа различают бульдозеры с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины, и с поворотным отвалом, который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 53 0 в обе стороны к продольной оси машины.



Рис.

Рис.

По типу системы управления отвалом различают бульдозеры с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением. При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание - под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется.

Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6...10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60.. 80 м для гусеничных бульдозеров и 100 .140 м для пневмоколесных машин Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры, обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины, тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.

Классификация скреперов. Скрепер является самоходной или прицепной (к гусеничному или колесному трактору, колесному тягачу) землеройно-транспортной машиной, рабочим органом которой служит ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для срезания слоя грунта.

Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов I...IV категорий при инженерной подготовке территории под застройку, планировке кварталов, возведении насыпей, разработке широких траншей и выемок под различные сооружения и искусственные водоемы и др.

Наиболее эффективно скреперы работают на непереувлажненных средних грунтах (супесях, суглинках, черноземах), не содержащих крупных каменистых включений. При разработке скреперами тяжелых грунтов их предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Главным параметром скреперов является геометрическая вместимость ковша (м3 ), которая лежит в основе типоразмерного ряда этих машин.

Скреперы классифицируют:

- по вместимости ковша - на машины малой (до 5м3 ), средней (5...15м3 ) и большой (свыше 15 м 3) вместимости;

- по способу загрузки ковша - с пассивной загрузкой движущим усилием срезаемого слоя грунта, с принудительной загрузкой с помощью скребкового элеватора;

Рис. Скрепер с пассивной (тяговой) загрузкой

Рис.



- по способу разгрузки ковша - с принудительной разгрузкой при выдвижении стенки ковша вперед (основной способ), со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед по ходу машины;

- по способу агрегатирования с тяговыми средствами - на прицепные к гусеничным тракторам и двухосным колесным тягачам; самоходные, агрегатируемые с одноосными и двухосными колесными тягачами;

Рис.

Рис.

- по способу управления рабочим органом - с канатно-блочным (механическим), гидравлическим и электрогидравлическим управлением. Выпускаемые в настоящее время скреперы имеют гидравлическую или электрогидравлическую систему управления рабочим органом, которая обеспечивает принудительное опускание, подъем и разгрузку ковша, изменение глубины резания, подъем и опускание передней заслонки ковша с помощью гидроцилиндров двойного действия. Принудительное заглубление ножей ковша и грунт позволяет довольно точно регулировать толщину срезаемой стружки, сокращать время набора грунта и эффективно разрабатывать плотные грунты.

Рабочий процесс скрепера: состоит из следующих последовательно выполняемых операций: резание грунта и наполнение ковша, транспортирование грунта в ковше к месту укладки, выгрузка и укладка грунта, обратный (холостой) ход машины в забой. При наборе грунта ножи опущенного на грунт ковша срезают слой грунта толщиной h, который поступает в ковш при поднятой подвижной заслонке. Наполненный грунтом ковш на ходу поднимается в транспортное положение, а заслонка опускается, препятствуя высыпанию грунта из ковша. При разгрузке ковша заслонка поднята, а грунт вытесняется принудительно из приспущенного ковша выдвигаемой вперед задней стенкой ковша, причем регулируемый зазор между режущей кромкой ковша и поверхностью земли определяет толщину с укладываемого слоя грунта,который разравнивается (планируется) ножами ковша и частично уплотняется колесами скрепера. При холостом ходе порожний ковш поднят в транспортное положение, а заслонка опущена. Для увеличения тягового усилия скрепера при наполнении ковша в плотных грунтах обычно используют бульдозер-толкач.

При наполнении ковша скорость движения скреперов составляет 2...4 км/ч, при транспортном передвижении -- 0,5...0,8 максимальной скорости трактора или тягача.

У некоторых моделей скреперов для уменьшения сопротивлений при работе в ковше устанавливают наклонный скребковый конвейер (элеватор), осуществляющий принудительную загрузку срезанного ножом слоя грунта в ковш и его выгрузку. Скреперы с элеваторной загрузкой наиболее рационально используются на сыпучих грунтах при выполнении небольших объемов работ.

Автогрейдеры

Классификация автогрейдеров. Автогрейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования. При движении автогрейдера ножи срезают грунт, и отвал сдвигает его в сторону.

Автогрейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, сооружения невысоких насыпей и профильных выемок, отрывки дорожного корыта и распределения в нем каменных материалов, зачистки дна котлованов, планировки территорий, засыпки траншей, рвов, канав и ям, а также очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время.

Автогрейдеры используют на грунтах I...III категорий. Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены в виде самоходных трехосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом, с механической и гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами.

Автогрейдеры классифицируют по конструктивной массе, типу трансмиссии, колесной схеме и типу бортовых передач.

По конструктивной массе автогрейдеры разделяют на легкие (до 12 т), средние (до 15 т) и тяжелые (более 15 т).

Колесная схема автогрейдеров определяется формулой А * Б * В, где А - число осей с управляемыми колесами; Б - число осей с ведущими колесами и В - общее число осей. Колесная схема отечественных автогрейдеров легкого и среднего типов 1*2*3, тяжелого типа 1*3*3.

По типу трансмиссии различают автогрейдеры с механической и гидромеханической трансмиссиями. Гидромеханическая трансмиссия обеспечивает автоматическое и плавное изменения скорости движения автогрейдера, механическая - ступенчатое.

Бортовые передачи бывают двух типов - в виде бортовых редукторов (у легких и средних автогрейдеров) и раздельных ведущих мостов (у тяжелых автогрейдеров).

Автогрейдер предназначен для земляных работ при постройке полотна дорог, возведении насыпей, планировке площадей, устройства корыта дороги, а также для смешивания грунтов с добавками и вяжущими материалами на полотне дороги, для ремонта и содержания дорог и обочин и для очистки их от снега.

Грейдерный отвал. Прочный поворотный круг со сменным зубчатым венцом обеспечивает надежность оборудования.

Бульдозерный отвал. Бульдозерный отвал имеет параллелограммную подвеску.

Шарнир рамы. Шарнир рамы обеспечивает складывание автогрейдера в обе стороны на угол до 30°.

Передний мост. Передний мост качанием балки, наклоном колес и их поворотом обеспечивает эффективную работу автогрейдера.

Кабина. Кабина имеет оптимальную обзорность, регулируемые рулем колонку и сиденье, систему защиты POP EOP, звукоизоляцию, отопительно-вентиляционную установку. Вынос отвала под углом 90°. Универсальная подвеска грейдерного оборудования позволяет осуществлять вынос отвала в обе стороны на угол 90°.



Одноковшовые экскаваторы

Одноковшoвыйэкскавaтор -- землеройная машина циклическогодействия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш разного кубического объёма, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным -- тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.

Экскаватором называют землеройную машину, выполняющую операции по отделению грунта от массива и перемещению его в отвал или транспортные средства в пределах зоны досягаемости рабочего оборудования. Экскаваторы оборудуют одним или несколькими ковшами. В первом случае их называют одноковшовыми, во втором -- многоковшовыми.

Одноковшовые экскаваторы. Рабочий процесс одноковшового экскаватора (экскавация) состоит из последовательно выполняемых операций: отделения грунта <п массива, заполнения им ковша, транспортирования грунта в ковше к месту разгрузки, разгрузки грунту из ковша, возвращения последнего в забой на исходную позицию. Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора в результате выполнения которого выдается одна порция продукции в объеме разгруженного из ковша грунта. По этому признаку в соответствии с принятой ранее классификацией строительных машин одноковшовые экскаваторы относят к машинам цикличного действия.

По назначению одноковшовые экскаваторы делят на строительные -- для выполнения земляных работ, погрузки и разгрузки сыпучих материалов; строительно-карьерные -- для выполнения работ по назначению строительных экскаваторов, а также для разработки карьеров строительных материалов и добычи полезных ископаемых открытым способом; карьерные-- для работы в карьерах; вскрышные -- для снятия верхнего слоя грунта или горной породы перед карьерной разработкой; туннельные и шахтные -для работы под землей при строительстве подземных сооружений и разработке полезных ископаемых.

Одноковшовые экскаваторы могут разрабатывать грунты выше 8 и ниже 9 уровня своей стоянки соответственно рабочим оборудованием прямой и обратной лопат. Для увеличения рабочей зоны, например, при разработке котлованов больших размеров, на погрузочных и разгрузочных, а также на вскрышных работах на экскаваторы устанавливают рабочее оборудование драглайна. Дляотрывки глубоких котлованов, ям, колодцев используют рабочее оборудование грейфера, для планировочных работ -- специальное планировочное оборудование 11 и т. п. На экскаваторы может быть установлено также крановое, сваебойное и другое сменное рабочее оборудование--всего более 4видов. Одноковшовый экскаватор может иметь только один вид рабочего оборудования или комплектоваться его сменными видами, устанавливаемыми на машину в зависимости от выполняемых работ. В первом случае экскаваторы называют специальными, а во втором -- универсальными. К последним относится большинство строительных экскаваторов. В нашей стране более 90 % выпускаемых одноковшовых экскаваторов являются универсальными. Используемые на массовых разработках горных пород открытым способом специальные карьерные экскаваторы имеют только один вид рабочего оборудования -- прямую лопату.

Вскрышные экскаваторы имеют одинаковую с карьерными машинами базу и отличаются от последних главным образом размерами рабочего оборудования -- ковшом большей вместимости, увеличенным его вылетом -- расстоянием от оси вращения экскаватора до центра масс ковша. Это позволяет более полно использовать энергетические параметры силовой установки, прочностной ресурс машины и другие характеристики с целью получения наибольшей производительности на.разработке вскрышных грунтов, менее прочных по сравнению с залегающей под ними горной породой. Для работы в карьерах широко применяют мощные шагающие драглайны, которые используют как на погрузке взорванной породы, так и на вскрышных работах. Карьерные и вскрышные экскаваторы, а также шагающие драглайны относятся к горным машинам. Однако их широко используют на строительстве крупных земляных сооружений, например плотин, дамб, водохранилищ, каналов и т. п.

Машины для разработки мёрзлых грунтов

Из механических способов разрушения мерзлых грунтов применяются: ударный, резка грунта специальными машинами и разрушение рыхлителями.

При ударном способе применяются рыхлительные клинья весом от 0,8 до 3,5 т (232). Это простейшее орудие для разрыхления мерзлых грунтов можно рассматривать как сменный рабочий орган одноковшового экскаватора, оснащенного решетчатой стрелой. К концу стального каната, который сходит с барабана лебедки и проходит через головной ролик стрелы, с помощью специального вертлюга крепится рабочий орган клиновой формы. Свободное сбрасывание рыхлительных клиньев производится при выключенной муфте лебедки экскаватора и отпущенном тормозе обычно с высоты 8--10 м. Рыхление грунта рыхлительными клиньями применяется при отсутствии более эффективных средств. В процессе эксплуатации клиньев происходит интенсивный износ стальных канатов вследствие их раскручивания и закручивания от вращающегося относительно вертикальной оси клина, а также износ других узлов машины из-за динамических нагрузок.

Более рационально для этой работы вместо экскаваторов использовать гусеничные тракторы, оснащенные стрелой и бульдозерной фрикционной лебедкой.

Для разрыхления очень малых объемов мерзлого грунта применяются отбойные молотки.

В последние годы для разрыхления мерзлых грунтов применяют навесные тракторные рыхлители, работающие в комплекте с мощными бульдозерами 250--500 л. с. Послойное рыхление «и снятие разрыхленного грунта позволяют разрабатывать широкие траншеи, котлованы и выемки на полную глубину промерзания. На больших массивах рыхление мерзлого грунта рыхлителями наиболее экономично.

Получило также распространение разрушение мерзлых грунтов с помощью дизель-молотов, являющихся сменным оборудованием одноковшового экскаватора или гусеничного трактора. Дизель-молот совершает 50--60 направленных ударов в 1 мин. При глубине промерзания 0,6--0,8 м производительность достигает 95 м3/ч мерзлого грунта. Схема производства земляных работ с рыхлением мерзлого грунта экскаватором с дизель-молотом и разработка котлована экскаватором, оборудованным прямой лопатой, показана на 232, в.

Разрыхление мерзлого грунта методом резания всего объема грунта в траншее или котловане или нарезания щелей в двух взаимно перпендикулярных направлениях с последующей разработкой грунта экскаваторами выполняется специальными машинами с рабочим органом в виде дисковой фрезы или бесконечной цепи с зубками.

Многоковшовый универсальный траншейный экскаватор, оснащенный мерзлоторезным сменным оборудованием (233), предназначен для разработки траншей глубиной до 2,5 м при промерзании грунта на 1 м. Режущим органом являются 18 жестких ковшей с клиновидными зубьями (клыками). Их расположение на ковшах в шахматном порядке позволяет производить крупный скол грунта. Режущая часть зубьев наплавляется износостойкими сплавами.

Скорости ковшовой цепи и рабочего хода при работе на мерзлом грунте должны быть уменьшены.

Траншейные многоковшовые роторные экскаваторы типа Р-7 и Р-10 также весьма эффективно могут применяться для рытья траншей в мерзлом грунте.

Рабочим режущим органом является цепной бар -- бесконечная цепь с режущими зубками, армированными пластинками из твердого сплава.

На баровом траншейном универсальном экскаваторе (БЭТУ) смонтирован гидропривод, состоящий из масляного насоса с механизмом привода, масляного бака ,гидрораспределителя , гидроцилиндра , трубопроводов и шлангов высокого давления

Напор режущей цепи бара: с зубками на поверхность мерзлого грунта и заглубление бара в грунт осуществляются гидроцилиндром, шарнирно прикрепляемым к балке , установленной между направляющими бункерной рамы . Хвостовик штока поршня гидроцилиндра также шарнирно закреплен "на кронштейнах 9, приваренных к коробке, в которой смонтирован бар .При баре длиной 1,9 м возможно нарезание щелей глубиной до 1,3 м, шириной 0,14 м. При испытаниях экскаватора на суглинистом .грунте глубиной промерзания 0,8--1,2 м была достигнута скорость нарезания щели 120--150 м/ч.

Оборудование для измельчения каменного материала

Щековые дробилки. Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления. Принцип работы щековой дробилки заключается в следующем. В камеру дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которых одна в большинстве случаев является неподвижной, а другая подвижной, подается материал, подлежащий дроблению. Клинообразная форма камеры дробления обеспечивает расположение более крупных кусков материала сверху, менее крупных - внизу. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной. При сближении щек (ход сжатия) куски материала подвергаются дроблению. При отходе подвижной щеки (холостой ход) куски материала подвигаются вниз под действием силы тяжести и занимают новое положение или выходят из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью. Затем цикл повторяется.

Характер движения подвижной щеки зависит от кинематических особенностей механизма щековых дробилок. За время применения этих дробилок для переработки различных материалов было предложено и осуществлено большое количество самых разнообразных кинематических схем механизма дробилок.

Дробилки со сложным движением подвижной щеки имеют ход сжатия достаточный для интенсивного дробления по всей высоте камеры дробления. Как было отмечено, существенным недостатком этих дробилок является интенсивное изнашивание дробящих плит, обусловленное траекторией движения подвижной щеки. В то же время эти дробилки проще по конструкции, компактнее, менее металлоемки. В ряде случаев, например, при применении таких дробилок в передвижных установках или в подземных разработках, эти преимущества являются определяющими; дробилки со сложным движением щеки, так же как и дробилки с простым движением щеки, широко используют в различных отраслях народного хозяйства, и их изготовляют многие машиностроительные фирмы в мире.

Многолетняя практика создания и эксплуатации щековых дробилок показывает, что при оценке совершенства щековой дробилки и ее качества простота кинематической схемы и конструкции должна особо приниматься во внимание. Усложнение схемы, как оно заманчиво не выглядит на первый взгляд, приводит к усложнению конструкции, удорожанию эксплуатации.

Изучение схем простого и сложного движения подвижной щеки показало, что они обе являются наилучшими из всех предложенных и обе имеют право на жизнь. Поэтому, учитывая особенности схем, дробилки с простым движением подвижной щеки предназначаются в основном для крупного дробления высокопрочных и абразивных материалов, а дробилки со сложным движением щеки больше для среднего и мелкого дроблении материалов средней прочности и абразивности.

В дробилке с простым движением подвижная щека подвешена на неподвижную ось. Шатун дробилки верхней головкой шарнирно соединен с приводным эксцентриковым валом. Внизу в шатун шарнирно упираются две распорные плиты, одна из которых противоположным концом упирается в нижнюю часть подвижной щеки, другая - в регулировочное устройство. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает качательное движение по дуге окружности с центром в оси подвеса. Наибольший размах качания (ход сжатия) имеет нижняя точка подвижной щеки. Заход сжатия подвижной щеки принимают проекцию траектории движения данной точки на нормаль к неподвижной щеке. Срок службы дробящих плит при прочих равных условиях зависит от вертикальной составляющей хода. На дробилках с простым движением при малой вертикальной составляющей хода сжатия дробящие плиты служат больше, чем на дробилках со сложным движением, где этот ход больше. Схема обеспечивает большой выигрыш в силе в верхней части камеры дробления (рычаг второго рода). Недостатком дробилок с простым движением является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления. Сюда попадают крупные куски материала, для надежного захвата и дробления которых необходим большой ход.

В дробилках со сложным движением подвижная щека шарнирно подвешена на эксцентричной части приводного вала. Внизу подвижная щека шарнирно опирается на распорную плиту. Другим концом распорная плита опирается на регулировочное устройство. Эта дробилка проще по конструкции, компактнее и у нее меньшая металлоемкость. Траектория движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс.

Главным параметром щековых дробилок является В х L - произведение ширины В приемного отверстия на длину L камеры дробления. Ширина приемного отверстия - расстояние между дробящими плитами в верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер определяет максимальную крупность кусков, загружаемых в дробилку: Dmax = 0,85 В. Длина камеры дробления L определяем, сколько кусков диаметром Dmax может быть загружено одновременно. Важным параметром щековой дробилки является также ширина b выходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние между дробящими плитами в камере дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Ширину выходной щели можно изменять регулировочным устройством. Это позволяет изменять крупность готового продукта или поддерживать крупность постоянной независимо от степени износа дробящих плит.

Станина щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки сварная. Ее боковые стенки соединены между собой передней стенкой коробчатого сечения и задней балкой. Последняя также является корпусом регулировочного устройства. Над приемным отверстием укреплен защитный кожух , предотвращающий вылет кусков породы из камеры дробления. Подвижная щека представляет собой стальную отливку, которая расположена на эксцентричной части приводного вала . В нижний паз вставлен сухарь для упора распорной плиты . Другим концом распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства с клиновым механизмом. Замыкающее устройство состоит из тяги и цилиндрической пружины . Натяжение пружины регулируют гайкой. При ходе сжатия пружина сжимается. Стремясь разжаться, она способствует возврату щеки и обеспечивает постоянное замыкание звеньев шарнирно-рычажного механизма - подвижной щеки, распорной плиты, регулировочного устройства. Предохранительное устройство представляет собой распорную плиту, которая ломается при нагрузках, превышающих допустимые (например, при попадании в камеру дробления недробимых предметов). Более рациональными являются предохранительные устройства, которые не разрушаются при повышении нагрузок. Такие устройства бывают пружинными, фрикционными, гидравлическими. Жесткость пружин должна обеспечивать работу дробилки при обычных нагрузках. При попадании в камеру дробления недробимых предметов пружины сжимаются на величину, необходимую для поворачивания эксцентрикового вала при остановившейся подвижной щеке.

В щековых дробилках применяют гидравлические предохранительные устройства, позволяющие перейти к нормальному режиму работы автоматически, без остановки дробилки. Существуют предохранительные устройства, в которых использован гидропневматический аккумулятор. При перегрузке жидкость перетекает из цилиндра в аккумулятор через отверстие с относительно большим сечением, что обеспечивает быстрое срабатывание устройства. Обратно в цилиндр масло проходит через канал с уменьшенным проходным сечением, постепенно восстанавливая первоначальное положение. Для регулирования ширины выходной щели в щековых дробилках применяют обычно клиновой механизм. Дробящие плиты и являются основными рабочими органами щековых дробилок. Они сменные, быстроизнашивающиеся. Расход металла на дробящие плиты составляет около одной трети всех расходов на дробление. Плиты щековых дробилок изготовляют из высокомарганцовистой стали, обладающей высокой износостойкостью. Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями. Рабочую часть плиты делают рифленой и редко для первичного (грубого) дробления - гладкой. От продольного профиля дробящих плит зависит угол захвата, величина криволинейной или параллельной зоны и другие параметры камеры дробления, влияющие на процесс дробления. Рифления трапецеидальной формы (тип I) применяют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250 и 400 мм; рифления треугольной формы (тип II) используют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 500 мм и более и для окончательного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250, 400 и 600 мм. Шаг t и высоту h рифлений (м) для обоих профилей в зависимости от ширины b выходной щели рекомендуется определять по выражению t=2h = b.