Состав привода

Привод - энергосиловое устройство, приводящее в движение машину.

Привод состоит из:

1. источника энергии (силовой установки)

2. передаточного устройства (трансмиссии)

3. системы управления для включения и отключения механизмов машины, а
также для изменения режимов их движения.

Силовая установка - та часть машины, которая приводит в движение механизмы машины. Она представляет собой агрегат, состоящий из двигателя и вспомогательных систем: питания (топливный бак, фильтры, трубопроводы), охлаждения (водяной насос, радиатор трубопроводов), управления (рычаги управления режимом двигателя, охлаждения), смазки. К сборочным единицам силовой установки относят также подмоторную раму.

Классификация привода.

1. По конструкции и числу силовых установок.

1.1. Приводы одномоторные. В одномоторном приводе одна силовая установка приводит в движение все механизмы. При таком приводе включают и выключают отдельные механизмы машины при помощи различных конструкций муфт, чаще всего фрикционных. Достоинством одномоторного привода является то, что масса этого привода меньше, чем суммарная масса приводов многомоторного привода, а изготовить его проще и дешевле. Недостаток одномоторного привода состоит в том, что при нем требуется большое количество трансмиссий, чтобы осуществить передачу движения отдельным механизмам. Кроме того, при одномоторном приводе нельзя получить независимое распределение мощности между приводимыми в движение механизмами.

1.2 Приводы многомоторные при многомоторном приводе каждый механизм или группа их приводятся в движение отдельными двигателями. Чаще всего на машинах с многомоторным приводом двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрогенератор, который питает электроэнергией электроприводы отдельных механизмов. Двигатель внутреннего сгорания может приводить в движение гидронасос, который подает жидкость к гидродвигателям отдельных механизмов. В многомоторном приводе можно регулировать работу отдельных механизмов независимо друг от друга, значительно сократить количество трансмиссий, легче осуществить автоматизацию. Эти преимущества позволяют все более широко применять машины с многомоторным приводом, особенно в связи с усовершенствованием конструкции гидропривода, при котором масса многомоторных приводов приближается к массе одномоторного привода вместе с трансмиссиями.

1.3. Привод от ДВС. В ДВС химическая энергия топлива, сгорающего в рабочих полостях цилиндров, преобразуется в механическую энергию.

1.4. Электрический привод.

1.5. Дизель-электрический привод.

2. По конструкции трансмиссии.

2.1. Механические.

2.2. Комбинированные.

На механических участках трансмиссий этих приводов механическое движение передается без его преобразования в другие формы энергии.

2.3. Пневматические.

2.4. Электрические.

2.5. Гидравлические.

На участках трансмиссий этих приводов вращательное движение выходного вала двигателя силовой установки с помощью электрогенераторов, гидравлических или пневматических насосов преобразуется соответственно в электрическую энергию, энергию движения рабочей жидкости или энергию сжатого воздуха, которая поступает к электро-, гидро- или пневмодвигателям, повторно преобразующим ее в механическое движение.

3. По конструкции системы управления.

3.1. Рычажно-ручной,

3.2. Дистанционный.

3.3. Автоматической системы управления.

В настоящие время ряд машин выпускают с механической передачей. Это объясняется простотой и надежностью конструкции, наличием узлов массового производства, высоким КПД. Однако следует учитывать, что механические передачи несовершенны:

а) ступенчатое регулирование скорости у них осуществляется с перерывом потока энергии от двигателя на ходовое оборудование при переключениях передач; по этим причинам снижается продолжительность использования максимальной мощности двигателя, что отрицательно влияет на производительность машины;

б) усложнена возможность автоматизации рабочих органов машины. Применяют следующие конструктивные решения современных передач.

1. Гидромеханическая передача, представляющая собой коробку передач (с числом ступеней порядка 4) с постоянным зацеплением зубьев шестерен (что необходимо для автоматизации управления), спаренную с гидротрансформа-тором, обеспечивающим число передач от нуля до максимума, переключение их под нагрузкой и плавное сцепление с двигателем во время движения. Такие унифицированные гидромеханические коробки передач широко применяют на самоходных дорожных машинах (скреперах, погрузчиках, катках и др.).

2. Объемная гидропередача, в которой передача энергии осуществляется с помощью рабочей жидкости от гидронасоса (обычно спаренного с двигателем) к гидродвигателям. Объемные гидропередачи устанавливают на приводных мостах, бортовых редукторах пневмоколесных и гусеничных машин или в вальцах дорожных катков. Изменение направления и скорости движения осуществляется направлением потока рабочей жидкости и регулированием ее подачи.

3. Передача с встроенными в ступицы ходовых колес двигателями; при этом колеса превращаются в активные движители и называются мотор-колесами. Мотор-колеса имеют разновидности: с встроенными электродвигателями постоянного тока (электромотор-колеса), с встроенными гидродвигателями объемного действия (гидромотор-колеса) и с встроенными электродвигателями переменного тока, имеющими пристроенные турботрансформаторы (турбомотор-колеса). Гидромотор-колеса могут иметь низкомоментные гидро-моторы, которые спаривают обычно с планетарными редукторами, или высокомоментные гидромоторы, не требующие редукторов. В передаче с гидромотор-колесами связь между ними и источником энергии (гидронасосом) осуществляется трубопроводами, а между электромотор-колесами и дизель-генераторном — электрокабелями, что значительно упрощает общую кинематическую компоновку. Только и смешанных трансмиссиях на их механических участках механическое движение передается без его преобразования в другие формы энергии. Во всех других случаях вращательное движение выходного вала двигателя силовой установки с помощью электрогенераторов, гидравлических или пневматических насосов преобразуется соответственно в электрическую энергию, энергию движения рабочей жидкости или энергию сжатого воздуха, которая поступает к электро-, гидро- или пневмодвигателям, повторно преобразующим ее в механическое движение. Все указанные выше преобразователи энергии (механической в иные формы и наоборот) являются составными частями трансмиссий.

Обычно свое наименование привод получает либо по типу двигателя силовой установки (от карбюраторного двигателя, дизельный), либо по виду используемой энергии внешнего источника (электрический, пневматический), либо по типу трансмиссии (гидравлический, дизель-электрический и т. п.). Если на машине установлено нескольких рабочих органов или исполнительных механизмов и все они приводятся в движение от одного двигателя, то привод называют одномоторным. В случае нескольких двигателей привод называют многомоторным. При этом от одного двигателя может приводиться либо один, либо не сколько рабочих органов (исполнительных механизмов). При индивидуальном приводе трансмиссионные двигатели могут питаться энергией либо от одного генератора (насоса), либо индивидуально - каждый двигатель от своего генератора (индивидуальный привод), либо по смешанной схеме. В случае индивидуального электрического привода каждый электродвигатель, приводящий в движение соответствующий рабочий орган или исполнительный механизм, может питаться непосредственно от электросети. В последнее время на машинах с несколькими рабочими органами или исполнительными механизмами используют преимущественно индивидуальный привод, обладающий более высоким коэффициентом полезного действия (КПД) по сравнению с групповым приводом, простотой, и агрегатностью конструкции, лучшей приспособленностью к автоматизации управления, лучшими условиями для эксплуатации и ремонта. При оценке эффективности приводов строительных машин предпочтение отдают тем приводам, которые имеют меньшие габариты и массу, обладают высокой надежностью и готовностью к работе, высоким КПД, просты в управлении, более приспособлены к автоматизации управления, обеспечивают независимость рабочих движений и возможность их совмещения. Передаваемое рабочему органу машины движение характеризуется кинематическими факторами -скоростями (линейными или угловыми) и силовыми факторами - усилиями (или моментами). Активное усилие (момент), с которым рабочий орган воздействует на преобразуемый материал (среду) по модулю равно сумме внешних и внутренних, а также инерционных (динамических) сопротивлений. Основными являются внешние сопротивления, которые определяются, прежде всего, свойствами преобразуемого материала и характером процесса преобразования.

Например, при работе водоотливной насосной установки внешними сопротивлениями будут: сила тяжести поднимаемой воды и силы трения при ее передвижении по трубопроводам. В этом случае сопротивления практически неизменны во времени. При разработке грунта ковшом экскаватора, отвалом бульдозера и т. п. сопротивления копанию нарастают от минимального до максимального значений, многократно повторяясь в процессе каждой операции копания. Внутренними сопротивлениями являются силы трения в сопрягаемых кинематических парах, которые обычно учитываются их КПД.

В условиях постоянных или слабо изменяемых во времени внешних сопротивлений привод работает в спокойном режиме практически с постоянной скоростью на его выходном звене. При изменяемых во времени внешних сопротивлениях, кроме внутренних сопротивлений, к ним добавляются динамические составляющие, обусловленные внешней (механической) характеристикой привода - функциональной зависимостью между его силовым и скоростным факторами на выходном звене. Обычно эти факторы связаны между собой обратной зависимостью - чем больше внешнее сопротивление, тем меньше скорость движения выходного привода звена.

Рис 2.1 График внешней (механической) характеристики

На рис. 2.1 представлен график такой зависимости для случая вращательного движения выходного звена привода, где через Т₅ со и п обозначены соответственно вращающий момент, угловая скорость и частота вращения выходного звена. Если, например, на временном интервале At сопротивление возрастает от Ti до Т2, то, согласно внешней характеристике привода, угловая скорость снижается за то же время с <т до cm - выходное звено вращается с замедлением. Согласно второму закону механики этому замедлению соответствует пропорциональный ему динамический момент противоположного внешнему сопротивлению направления. Складываясь с внешним сопротивлением, динамический момент уменьшает его значение. Природа этого явления заключается в том, что движущаяся система при снижении скорости расходует накопленную в ней энергию на преодоление возрастающих внешних сопротивлений.

С уменьшением внешних сопротивлений скорость возрастает, ускорение положительно, а поэтому динамический момент также положителен, т. е.. с возрастанием скорости энергия привода расходуется на преодоление внешних сопротивлений и на накопление энергии в движущейся системе. Таким образом, привод как бы выравнивает приведенное к его выходному звену I сопротивление с одновременным снижением скорости при возрастании внешнего сопротивления и ее увеличением при снижении последнего. Такая приспособленность привода к условиям его нагружения будет тем больше, чем больше момент инерции вращающихся масс привода и чем меньше первая производная f = dT/dco, называемая жесткостью механической характеристики привода. Характерней* ки с высокими значениями этой величины называют жесткими, а с низкими значения ми -мягкими. Степень жесткости механической характеристики определяется, прежде всего, типом двигателя. Жесткость может быть понижена за счет включения в состав: привода дополнительных устройств, в частности -гидротрансформатора. Для характеристики режимов работы привода отдельных механизмов и машин в целом пользуются отношениями максимальных значений усилий (вращающих моментов) Р_тм (Тmах) и скоростей v_max (ωmах) на выходном звене привода к их средним значениям соответственно Рср (Т_ср) и v_cp (ωср) продолжительностью включений ПВ в процентах от общего времени работы машины и количеством включений KB в час. В зависимости от степени изменения этих параметров, которые колеблются в пределах Т_тш/Тср= 1,1... 3 (для вращательного движения),

ПВ = 15... 100%, KB = 10... 600, режимы нагружения многих машин и их механизмов условно подразделяют на легкий, средний, тяжелый и весьма тяжелый. Для некоторых машин, например, строительных кранов, для определения режимов работы используют также другие дополнительные факторы. Важной характеристикой привода, определяющей его способность преодолевать сопротивления, значительно превышающие их средние значения, является коэффициент перегрузочной способности - отношение максимального момента Тmах по механической характеристике привода к его номинальному знанию Тн.

2.2 Силовые установки приводов строительных машин.

2.2.1 Двигатель внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к группе тепловых двигателей. В ДВС химическая энергия топлива, сгорающего в рабочих полостях цилиндров, преобразуется в механическую энергию.

История создания ДВС восходит к середине XIX в., когда в 1860г. французским механиком Э.Ленуаром был сконструирован первый практически пригодный газовый ДВС. В 1876 г. немецкий изобретатель Н.Отто построил более совершенный 4-тактный газовый двигатель. Первый бензиновый карбюраторный двигатель был построен в России О.С.Костовичем в 80-х гг. XIX столетия, а первый дизельный двигатель -немецким инженером Р. Дизелем в 1897г., впоследствии (1898-1899 гг.) усовершенствованный на заводе Л. Нобеля в Петербурге. С этого времени дизельный двигатель становится наиболее экономичным ДВС. В 1901г. в США был разработан первый трактор с ДВС. В то же время братьями О. и У. Райт был построен первый самолет с ДВС, начавший свои полеты в 1903г. В том же году русские инженеры установили ДВС на судне "Вандал", создав первый теплоход. Первый поездной тепловоз был создан в 1924г. в Ленинграде по проекту Я. М. Гаккеля.

Дата добавления: 2014-01-11