Строительные машины и оборудование

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Перечислите основные виды механических передач, применяемых в строительных машинах, приведите примеры их применения

Механические передачи по принципу работы делят на: передачи трением е непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ременные); передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные).

В фрикционных передачах движение осуществляется с помощью сил трения скольжения.

Схемы простейших фрикционных передач с постоянным передаточным отношением показаны на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Схемы фрикционных передач

а - с цилиндрическими катками, б - с коническими катками

При выполнении одного из тел качения с переменным радиусом качения можно получить фрикционную передачу с переменным передаточным отношением (вариатор). К достоинствам таких передач следует отнести простоту формы тел качения и равномерность вращения. К недостаткам относятся большие нагрузки на валы и подшипники, необходимость в применении специальных прижимных устройств и опасность повреждения и быстрого износа поверхностей в случаях буксования тел качения.

В строительных машинах фрикционные передачи применяются редко, и то во вспомогательных механизмах.

Простейшая ременная передача (рис. 1.2) состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением, и передающего окружные усилия с помощью сил трения.

Рисунок 1.2 - Схема простейшей ременной передачи

Ремни выполняют плоскими 1, клиновыми 2, поликлиновыми 4 и круглого сечения 3. Необходимым условием работы ременной передачи является натяжение ремня, которое должно сохраняться в условиях эксплуатации. Натяжение осуществляется перемещением одного из шкивов, натяжным роликом или пружиной, автоматическим устройством, обеспечивающим регулирование натяжения в зависимости от нагрузки. Ременные передачи, как правило, применяют для передачи движения параллельными валами, вращающимися в одну сторону (открытые передачи). В легких передачах благодаря закручиванию ремня возможна передача движения между параллельными валами, вращающимися в разные стороны и между перекрещивающимися.

В строительных машинах ременные передачи применяются редко, и то во вспомогательных механизмах.

Зубчатые передачи. Эти механизмы с помощью зубчатого зацепления передают или преобразуют движение с изменением угловых скоростей и моментов. Зубчатые передачи между параллельными осями (рис. 1.3, а - в, ж) осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Передачи между пересекающимися осями (рис. 1.3, г, д) осуществляются коническими колесами, передачи между перекрещивающимися осями -- винтовыми колесами (рис. 1.12, е). Меньшее зубчатое колесо в паре называется шестерней, большее -- колесом.

Рисунок 1.3 - Схемы зубчатых передач

Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот служат зубчатые колеса с рейкой (рис. 1.3, з). Зубчатые передачи в строительных машинах применяются наиболее широко. Но сравнению с другими механическими передачами они имеют малые габариты, высокий КПД (i| =0,99...0,97), большую долговечность и надежность, постоянство передаточного отношения ввиду отсутствия проскальзывания, возможность применения в широком диапазоне моментов, скоростей и передаточных отношений. К недостаткам относятся шум при работе на значительных скоростях и недостаточно качественном исполнении.

В строительных машинах зубчатые передачи чаще всего объединяют в редуктор.

Редуктор - механизмы в виде отдельных агрегатов, которые служат для понижения частоты вращения и увеличения крутящих моментов.

Кроме обычных зубчатых передач с неподвижными осями колес в последние годы в строительных машинах стали применять передачи с перемещающимися осями колес -- называемые планетарными (рис. 1.4). В этих передачах сателлиты 2 движутся относительно центрального колеса 1. Оси сателлитов закрепляются в звене Н, называемом водилом. Ведущим или ведомым звеном в данной передаче могут служить любые из центральных колес или водило. Наиболее часто в качестве ведущего звена используется солнечное колесо, а ведомого водило, или внешнее центральное колесо 3. Если в планетарной передаче все звенья являются подвижными, то такая передача приобретает свойства дифференциала, когда два из звеньев являются ведущими (или ведомыми) и одно звено ведомым (или ведущим).

Рисунок 1.4 - Схема планетарной передачи: 1,3 - центральные колеса, 2 - сателлиты, Н - водило

Основным достоинством планетарных передач является многопоточность передачи энергии несколькими зубчатыми парами одновременно. Поэтому планетарные передачи обладают меньшими габаритами и массой. Кроме того, они имеют повышенный КПД и обеспечивают получение более высоких передаточных отношений. К недостаткам можно отнести более высокие требования к качеству их изготовления и монтажу.

Примером использования планетарных передач является их применение в различных бетоносмесителях.

Червячные передачи (рис. 1.5) передают вращение между перекрещивающимися осями и относятся к зубчато- винтовым передачам. Они состоят из винта -- червяка 1 с трапецеидальной или близкой к ней резьбой и косозубого червячного колеса 2 с зубьями особой формы, получаемой в результате взаимного огибания с витками червяка. В отличие от винтовых передач осуществляется линейный контакт.

Рисунок 1.5 - Схема червячной передачи

В строительных машинах червячные передачи применяют в тех случаях, когда требуется большое передаточное число. Так как червячные передачи обладают свойством самотороможения, то их используют в грузоподъемных устройствах; при этом не требуются тормозные устройства.

Цепные передачи предназначаются для передачи движения между двумя параллельными валами при достаточно большом расстоянии между ними. Передача (рис. 1.6) состоит из ведущей 2 и ведомой 1 звездочек и цепи 3, охватывающей их. Кроме этих основных элементов имеются натяжное и смазочное устройства, а также ограждения.

В строительных машинах цени широко применяют для привода от двигателя (обычно многорядные) и приводов отдельных механизмов (однорядные).

Рисунок 1.6 - Схема цепной передачи;

Канатная передача осуществляет движение груза с помощью канатоведущих шкивов или барабанов и канатов. Характерным для привода канатоведущим шкивом является использование привода для кабины лифта (рис. 1.7, а), привода канатного транспортера (рис. 1.7, б). Наиболее распространенным приводом в канатных передачах строительных машин является барабанный привод (рис. 1.7, в).

смесительный землеройный транспортировка грунт

Рисунок 1.7 - Схемы канатных передач;

2. Перечислите основные виды землеройно - транспортных машин, применяемых для разработки и транспортировки грунта в строительстве, приведите примеры их применения и технические характеристики

Землеройно-транспортными называют такие машины, которые за счет тягового усилия послойно отделяют грунт от массива и транспортируют его к месту укладки (отсыпки) в процессе собственного перемещения. Исключение составляют грейдер-элеваторы (см. ниже), у которых грунт транспортируется и отсыпается в отвал или в транспортные средства специальным транспортирующим органом одновременно с его разработкой. По режиму работы ЗТМ делят на машины цикличного (бульдозеры, грейдеры, скреперы) и непрерывного - грейдер - элеваторы) действия.

Бульдозеры.

Бульдозеры (рис. 2.1) предназначены для послойной разработки грунтов с их последующим перемещением перед рабочим органом (отвалом) по поверхности земли на небольшие расстояния. Их используют при сооружении выемок насыпей, обратной засыпке траншей и котлованов, грубой планировке земляной поверхности, разравнивании грунтовых отвалов при работе экскаваторов и землевозов, устройстве террас на косогорах, штабелировании и перемещении сыпучих материалов, подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхности от мусора, снега, на вскрышных работах, а также качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозеров в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тягово-сцепных свойств.

Рисунок 2.1 - Общий вид бульдозера.

К основным параметрам бульдозеров относятся: максимальное и номинальное тяговое усилие базового трактора, номинальная (эксплуатационная) мощность двигателя, конструктивная и эксплуатационная масса, ряд геометрических размерных показателей.

Основным параметром является тяговое усилие, по величине которого различают: бульдозеры очень легкие (малогабаритные) - до 25 кН, легкие - 25 - 135 кН, средние - 135 - 200 кН, тяжелые- 200 - 350 кН и сверхтяжелые - свыше 350 кН.

Мощность двигателя бульдозеров изменяется в широком диапазоне: от 55 кВт для колесных бульдозеров, до 600 кВт для сверхтяжелых бульдозеров.

Масса бульдозеров изменяется в диапазоне от 4000 кг до 52000 кг.

Скреперы.

Скрепером (рис. 2.2) называют землеройно - транспортную машину с ковшовым рабочим органом, предназначенную для послойной разработки грунта тяговым усилием, его транспортирования и отсыпки в земляные сооружения. Скреперы применяют в промышленном, гидротехническом, дорожном строительстве для разработки грунтов немерзлого состояния на горизонтах выше уровня грунтовых вод при возведении насыпей, дамб, разработке выемок, на вскрышных работах и т. п. Переувлажненные суглинки, лёссовые грунты, чернозем и почвы с примесью гравия и гальки разрабатываются скреперами без предварительной подготовки, а те же грунты, но высохшие и отвердевшие, а также глины, солончаки и дресва требуют предварительного рыхления перед их разработкой. Эффективная дальность возки грунта зависит от типа тягача и составляет для скреперов с гусеничными тягачами 100...800 м, а для скреперов, агрегатируемых с колесными тягачами -- 300...3000 м и более.

Рисунок 2.2 - Общий вид скрепера.

К основным параметрам скреперов относятся: вместимость ковша, грузоподъемность, масса.

Вместимость ковша равняется: 4,5; 8,3; 11 и 16 м3.

Грузоподъемность составляет: 9; 16; 22 и 30 т.

Масса скреперов изменяется в зависимости от модели в диапазоне от 12000 до 37500 кг.

Грейдеры.

Грейдеры (рис. 2.3) относят к землеройно - транспортным машинам с отвальным рабочим органом. Они предназначены для послойной разработки грунтов немерзлого состояния на горизонтах выше уровня грунтовых вод. Их применяют для планировочных и профилировочных работ в дорожном, аэродромном строительстве, в других его отраслях для возведения насыпей высотой до 1 м из боковых резервов, постройки грунтовых дорог с боковыми канавами, сооружения дорожного корыта и распределения в нем материалов основания дорожной одежды, профилирования дорожных обочин, сооружения и очистки оросительных и придорожных канав, зачистки и планировки откосов, насыпей и выемок, очистки дорог и площадей от снега, льда и т. п.

Рисунок 2.3 - Общий вид автогрейдера

Автогрейдеры подразделяются на легкие мощностью до 100 кВт, средние - от 100 до 150 кВт и тяжелые - свыше 160 кВт. Почти все автогрейдеры выполняются трехосными с двумя задними ведущими осями. Рабочие скорости автогрейдеров колеблются в пределах 1 - 2 м/с. В зависимости от веса отечественные автогрейдеры разделяются на пять типов (табл. 2.1).

Таблица 2.1 - Типы автогрейдеров

Грейдер-элеваторы.

Грейдер-элеваторы (рис. 2.4) предназначены для копания немерзлых грунтов в материковом залегании на горизонтах выше уровня грунтовых вод и отсыпки его в насыпи, отвалы или в транспортные средства. Их используют для возведения насыпей из боковых резервов, образования продольных выемок, устройства каналов в полувыемках-полунасыпях и других подобных сооружений.

Рисунок 2.4 - Общий вид грейдер - элеватора.

3. Используя принципиальную схему автомобильного крана К - 4573 и кинематические схемы механизмов, опишите его устройство и работу, приведите технические характеристики

Автокран КС-4573 (рис. 3.1) максимальной грузоподъемностью 16 тонн смонтирован на шасси автомобиля КрАЗ-250 и предназначен для погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ на рассредоточенных объектах.

Привод механизмов крана гидравлический от двух аксиально-плунжерных насосов 210.25В и 210.20В. Автокран оборудован гидравлическими выносными опорами и стабилизатором, управляемыми с пульта на задней балке ходового устройства.

Привод насосов 6 и 7 осуществляется от двигателя 1 автомобиля через коробку отбора мощности 5, установленную на раздаточной коробке 20 шасси. Насосы включают и отключают рычагом, расположенным в кабине водителя.

Телескопическая стрела 2 состоит из неподвижной и двух подвижных секций, выдвигаемых гидроцилиндрами 3 и 4 двустороннего действия (диаметр поршня 100 мм, штока 80 мм, ход поршня 6000 мм). Для увеличения подстрелового пространства и высоты подъема крюковой подвески предусмотрен неуправляемый гусек, который можно устанавливать под углом 0 или 30° к продольной оси стрелы. Гусек крепят к головной части последней подвижной секции стрелы. В транспортном положении он находится с правой стороны стрелы, укладывается на кронштейны и стопорится. Перевод гуська в рабочее положение осуществляется путем его разворота. Крюковую подвеску в транспортном положении цепляют за чалку, закрепленную на раме за кабиной. Грузовой канат натягивается лебедкой.

Механизм подъема стрелы перемещает ее в вертикальной плоскости. Он представляет собой гидроцилиндр 8 двустороннего действия (диаметр поршня 200 мм, штока 160 мм, ход поршня 2275 мм). Шток гидроцилиндра в заданном положении фиксируют гидрозамком.

Грузовая лебедка включает в себя регулируемый аксиально-поршневой гидромотор 16, цилиндрический двухступенчатый редуктор 19 с передаточным числом 31,17, барабан 17 диаметром 430 мм и нормально замкнутый ленточный тормоз 15 с гидроразмыкателем.

Грузовая лебедка оборудована прижимным роликом 18, предназначенным для равномерной укладки каната при его навивке на барабан, а также для предотвращения спадания каната с барабана при опускании крюковой подвески без груза.

На кране может быть установлена вспомогательная грузовая лебедка, состоящая из аксиально-поршневого гидромотора, цилиндрического двухступенчатого редуктора с передаточным числом 24,9, барабана диаметром 250 мм и нормально замкнутого ленточного тормоза с гидроразмыкателем.

Опорно-поворотное устройство - роликовое однорядное, с наружным зацеплением, позволяет поворотной части крана вращаться относительно неповоротной. Оно состоит из двух полуобойм, соединенных между собой болтами, зубчатого венца и крестообразно расположенных роликов. Выходная шестерня механизма поворота находится в зацеплении с венцом, закрепленным на ходовой раме. Полуобоймы крепятся болтами к поворотной платформе.

Механизм поворота состоит из аксиально-поршневого гидромотора 12, двухступенчатого цилиндрического редуктора 14 с передаточным числом 48,67 и нормально замкнутого колодочного тормоза 11 с гидроразмыкателем. На выходном валу редуктора установлена шестерня 10, входящая в зацепление с зубчатым венцом 9 опорно-поворотного устройства. Для возможности вращения поворотной части крана вручную (с помощью рукоятки) промежуточный вал-шестерня имеет на конце квадратный хвостовик 13.

Технические характеристики крана приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Технические характеристики крана КС - 4573.

4. Перечислите основные виды силового оборудования и приводных устройств строительных машин, приведите примеры их применения и технические характеристики

Привод -- это совокупность силового оборудования, трансмиссии и систем управления, обеспечивающих приведение в действие механизмов машины и рабочих органов. По системе приводов строительные машины подразделяются на машины с групповым и многомоторным приводом. В первых привод всех механизмов исполнительных рабочих органов осуществляется с помощью муфт, тормозов и механических передач. Во-вторых -- каждый исполнительный механизм приводится в движение от индивидуального электро-, гидро- или пневмодвигателя.

Возможность обеспечения более высокого КПД, простоты и агрегатности конструкции, автоматизации, лучших условий эксплуатации и ремонта предопределяет преимущественное применение не строительных машинах индивидуального привода механизмов.

Силовое оборудование.

В качестве силового оборудования на строительных машинах используются обычно тепловые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), как правило дизельные, и реже -- карбюраторные. Мощность дизелей, применяемых на землеройно-транснортных машинах, достигает 1000... 1200 кВт. Дизели обладают относительно высоким КПД (30...37 %), сравнительно невысокими удельной массой |(3...4 кг/кВт) и расходом горючего (0,2...0,25 кг/ (кВт•ч)) Долговечность дизелей достигает 6000... 8000 ч работы при правильной эксплуатации. К недостаткам дизелей в приводе строительных машин следует отнести затруднения при эксплуатации при низких температурах и большую чувствительность к перегрузкам, связанную с его жесткой механической характеристикой. Механическая характеристика дизеля, определяемая изменением крутящего момента на валу к соответствующим усилиям на рабочем органе в функции частоты его вращения и соответствующей скорости рабочего органа, характеризуется кривой 1 на рис. 4.1.

Рисунок 4.1 - Механическая характеристика силового оборудования

Кривая 1 показывает, что в основной рабочей зоне характеристики крутящий момент нарастает от 0 до величины Тн при очень незначительном изменении частоты вращения. При дальнейшем изменении частоты вращения вала до момента начала опрокидывания (заглохания) двигателя крутящий момент возрастает незначительно.

В машинах, не требующих автономности от внешнего источники энергии, в качестве силового оборудования используют электродвигатели переменного или постоянного тока. Электродвигатели переменного тока, питающиеся обычно от электросети напряжением 380...220 В с нормальной частотой 50 Гц, конструктивно просты, дешевы, надежны и удобны в эксплуатации, поэтому наиболее широко применяются в качестве силового оборудования на строительных машинах. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее просты, надежны и удобны в управлении. Однако в процессе их работы они имеют большой пусковой ток. Эти двигатели, механическая характеристика которых на рис 4.1 представлена кривой 2', не имеют также достаточных возможностей регулировании скоростей в зависимости нагрузки. Поэтому наиболее часто их применение ограничивается небольшими мощностями -- до 8... 10 кВт.

Асинхронные электродвигатели переменного токи с фазным ротором, механическая характеристика которых представлена на рис. 4.1 кривой 2, позволяют с помощью включения дополнительных сопротивлении в цепь ротора получить, кроме того, характеристики с различными степенями жесткости и способностью регулирования скорости от нагрузки. Эти характеристики обеспечивают удовлетворительные условия пуска и торможения механизмов. Асинхронные электродвигатели обладают высокой перегрузочной способностью.

Недостаток асинхронных электродвигателей -- их высокая чувствительность к колебаниям напряжения в питающей сети, что имеет место на стройплощадке.

Электродвигатели постоянного тока обеспечивают лучшую плавность пуска и торможения механизмов по сравнению с двигателями переменного тока. Как видно из рис. 4.1, двигатели с последовательным возбуждением обладают мягкой (кривая с параллельным возбуждением -- жесткой (кривая 4) механическими характеристиками. Однако эти двигатели имеют большую удельную массу (кг/кВт) но сравнению с асинхронными двигателями и могут работать в условиях строительства в основном от специального генератора постоянного тока или тиристорных преобразователей. Поэтому их применение на строительных машинах ограничено.

Наиболее широко используют двигатели постоянного тока в экскаваторах средней и большой мощности с ковшами вместимостью от 4 м3 и более.

Гидронасосы. Гидронасосы, применяемые в приводе строительных машин, по способу подачи жидкости подразделяются на шестеренчатые, аксиально-поршневые и лопастные (рис. 4.2).

Шестеренчатые насосы (рис. 4.2, а) состоят из корпуса 3 и зубчатых колес 1 и 2. Одно из колес приводится в движение от двигателя, второе -- вращается свободно на оси. Принцип работы насоса основан на том, что зубья, входящие в зацепление, засасывают жидкость из соответствующей камеры и выталкивают жидкость из впадин между зубьями в нагнетательную камеру. Шестеренчатые насосы имеют постоянную подачу жидкости и работают чаше всего в диапазоне 500...2500 мин-1. Их КПД в зависимости от частоты вращения, давления и вязкости жидкости составляет 0,65...0.85. Эти насосы широко применяются в основном при давлениях до 10 МПа и мощностях до 30...40 кВт.

Рисунок 4.2 - Схемы гидравлических насосов

Поршневые насосы подразделяются на аксиально-поршневые (рис. 4.2,б) и радиально-поршневые. Наиболее распространены первые из них, позволяющие получать более компактные гидропередачи строительных машин. Аксиально-поршневые насосы работают при давлениях до 40.. 50 МПа. имеют производительность до 750 л/мин и частоту вращения вала 1000..301)0 мин

Лопастной насос (рис. 4.2, в) состоит из корпуса З, ведущего вала и эксцентрично расположенного на валу ротора 8, в пазах которого перемещаются пластины 9. При вращении ротора между лопастями, которые прижимаются к корпусу пружинами, образуются камеры, переносящие жидкость из полости всасывания В в полость нагнетания Н. При этом чем больше эксцентриситет ротора е, тем больше подаваемый объем жидкости. В результате выноса жидкости из полости всасывания в ней образуется вакуум, засасывающий жидкость из бака.

Лопастные насосы работают при давлениях 16…18 МПа при КПД ? = 0,8…0,85.

5. Задайтесь исходными данными и определите эксплуатационную производительность за смену растворосмесителя

Производительность смесительных машин циклического действия зависит от емкости барабана по загрузке, которая определяется суммой объемов сухих материалов, загружаемых в барабан для одного замеса.

Техническая производительность определяется по формуле [1]:

где Qб - емкость смесительного барабана по загрузке, л, Для расчетов примем Qб = 250 л;

f - коэффициент выхода, характеризуемый отношением объемов готовой смеси и исходных компонентов, f = 0,8 для растворов;

n - число замесов в час, определяется по формуле [1]:

где Т - время, затрачиваемое на загрузку, перемешивание и выгрузку, с;

Время перемешивания растворов зависит от их состава, жесткости, а также размеров и конструкции смесительных машин. Для расчетов примем 70 с. Время на загрузку и выгрузку при механизированном способе составляет 40 с. Тогда:

Подставляя значения в исходную формулу, получим:

Сменная эксплуатационная производительность определяется по формуле:

Псм = Пт• Кв•tсм

где Пт - техническая производительность, л/ч;

Кв - коэффициент перехода от технической к эксплуатационной производительности; Кв = 0,85;

tсм - число часов работы машины в смену (для пятидневной недели 8,0 ч).

Тогда:

Псм = 6,54•0,85•8 = 35,6 л.

6. Определите эксплуатационную производительность за смену экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата ЭО - 5124 при разработке грунта и следующих данных

- вместимость ковша - 2 м3;

- время одного цикла - 20 с;

- разрабатываемый грунт - супесок;

- коэффициенты Кн, Кр

Решение:

Техническая производительность определяется по формуле:

где q - вместимость ковша, q = 2 м3;

kн - коэффициент наполнения ковша, kн = 1,1 [1];

kр - коэффициент разрыхления грунта, для супеска kр = 1,35 [1];

tц - время цикла, tц = 20 с.

Тогда:

Сменная эксплуатационная производительность определяется по формуле:

Псм = Пт•Кв•tсм;

где Пт - техническая производительность, м3/ч;

Кв - коэффициент перехода от технической к эксплуатационной производительности; Кв = 0,7;

tсм - число часов работы машины в смену (для пятидневной недели 8,0 ч).

Подставляя значения в исходную формулу, получим:

Псм = 293,3•0,7•8 = 1760 м3.

Список использованных источников

1. Гальперин М.И. Строительные машины / М.И. Гальперин, Н.Г. Домбровский. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк, 1980. - 344 с.: ил.

2. Волков Д. П. Строительные машины / Д. П. Волков, Н. И. Алешин, В. Я. Крикун: Под ред. Д. П. Волкова. - М.: Высш. шк., 1988. - 319 с.: ил.

3. Белецкий Б. Ф. Строительные машины и оборудование. / Б. Ф. Белецкий, И. Г. Булгакова. - 2-е изд., перераб. и доп. Ростов н/Д: Феникс, 2005. - 608 с.

Размещено на Allbest.ur