ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ,

ДОРОЖНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ

Разнообразие условий эксплуатации и нагрузочных режимов подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и обору­дования предполагает использование в качестве силового привода широкой номенклатуры двигателей внутреннего сгорания и электри­ческих двигателей. Машины и оборудование, для которых передви­жения на большие расстояния являются частью рабочего цикла, ос­нащаются двигателями внутреннего сгорания: дизельными и карбю­раторными. К их числу относятся машины для земляных работ (за исключением больших карьерных экскаваторов с электрическим при­водом), машины для устройства дорожных покрытий, ремонта и со­держания дорог, инженерных сооружений, дорожной обстановки и прилегающих территорий, бурильные установки на автомобильном шасси, самоходные погрузчики (за исключением части вилочных).

Техника стационарная или перемещающаяся в радиусе несколь­ких десятков метров оборудуется электродвигателями с питанием от аккумуляторных батарей или центральной электросети. Электропри­водом оснащаются подъемно-транспортные машины и механизмы (за исключением самоходных стреловых кранов и самоходных фрон­тальных погрузчиков), машины для добычи и переработки каменных материалов (в том числе, пневматические механизмы, питающиеся от компрессоров с электроприводом), оборудование для работы с цементом и битумом и изготовления цементе- и асфальтобетонов.

Двигатели внутреннего сгорания. Для привода самоходных ма­шин со значительной долей транспортных операций в рабочем цикле используются дизельные или карбюраторные двигатели. К их преимуществам относятся независимость от посторонних источ­ников энергии, высокая удельная (на единицу массы) мощность, относительно высокий КПД и надежность, а к общепризнанным недостаткам - шум, токсичность выхлопа и нарушение теплового баланса окружающей среды.

Области использования дизельных и карбюраторных двигате­лей определяются их техническими особенностями. Традиционно считается, что для карбюраторного двигателя характерны повы-

38

шенные удельная мощность и частота вращения, меньший кру­тящий момент, более устойчивая работа при переменной нагрузке. В силу этого их применяют на машинах, работающих с большими скоростями и меньшими рабочими нагрузками. Дизельные двига­тели развивают больший крутящий момент, работают при мень­ших угловых скоростях и на более дешевом топливе, но они тяже­лее, дороже из-за точной топливной аппаратуры, хуже переносят резкие колебания нагрузки и сложнее в обслуживании.

Энергетический кризис 70-х гг. XX в. заставил весь мир сделать выбор в пользу более дешевого дизельного топлива. В последую­щие годы усилия конструкторов и технологов позволили значи­тельно повысить удельную мощность, шумо- и вибробезопасность дизельных двигателей, а также упростить их обслуживание и ре­монт, вплотную приблизив их по этим показателям к карбюратор­ным двигателям. Это привело к широкому использованию дизель­ных двигателей практически во всем спектре мощностей и рабочих скоростей, характерных для погрузочных, строительных, землерой­ных, дорожных и коммунальных машин.

Основная доля действующего парка отечественных коммуналь­ных машин базируется на грузовых автомобилях с карбюраторны­ми двигателями, но в последние годы начался массовый их пере­вод на дизельные двигатели. Строительные, землеройные и дорож­ные машины, базирующиеся на оригинальных шасси, традицион­но оборудуются дизельными двигателями. До конца 60-х гг. XX в. для этих целей использовались длиноходовые и низкоскоростные тракторные дизели, а с началом массового производства коротко-ходовых транспортных дизелей их начали устанавливать и на до-рожно-строительные машины. Анализ характеристик современных бульдозеров, скреперов, автогрейдеров, экскаваторов, трубоуклад­чиков, пневмоколесных и гусеничных погрузчиков свидетельству­ет, что наиболее широко используются четырех- и шестицилинд­ровые дизельные двигатели мощностью от 60 до 120 кВт и часто­той вращения от 1 850 до 2 100 мин"1. Этот факт отражает техни­ческую политику производителей в области энерговооруженности машин и оборудования, характерную для 90-х гг. XX в. Конечно, не следует считать, что такое положение будет оставаться неизмен­ным. Например, за 1970-1996 гг. мощность двигателей одноков­шовых полноповоротных экскаваторов выросла в среднем на 20 %, а их частота вращения выросла до 2000...2200 мин'1. В последние годы на землеройные машины стали устанавливать менее скорост­ные двигатели, отличающиеся повышенным крутящим моментом и большей долговечностью. Таким образом, в ближайшие годы сер­висные и ремонтные службы, отвечающие за работу строительной, Дорожной и коммунальной техники, будут сталкиваться с обслужи­ванием и ремонтом двигателей предыдущего и нового поколений, характеристики которых лежат в диапазонах указанных значений.

39

Условия работы двигателей погрузочных, строительных, дорож­ных и коммунальных машин отличаются сильной запыленностью окружающего воздуха, широким диапазоном изменения его тем­пературы, влажности и давления, частыми и быстрыми перехода­ми от пиковых нагрузок к холостым, и наоборот, удаленностью машин от сервисных центров и складов запчастей.

Наибольший уровень запыленности отмечается при совместной работе погрузчика с бульдозером, разрабатывающим грунт. Затем, в порядке убывания количества пыли, образующейся при работе, следуют бульдозеры, погрузчики, скреперы, корчеватели, прицеп­ные грейдеры, автогрейдеры и пневмоколесные катки.

Средняя запыленность воздуха в зависимости от типа машин, г/м3

Гусеничные бульдозеры............................................................................... 0,70

Пневмоколесные погрузчики.......................................................................... 0,60

Самоходные скреперы................................................................................... 0,53

Гусеничные корчеватели................................................................................ 0,31

Прицепные грейдеры...................................................................................... 0,31

Автогрейдеры................................................................................................. 0,24

Самоходные пневмокатки ....,................................................................. 0,23

На запыленность окружающего воздуха влияет не только рабо­чее оборудование и характер рабочего цикла, но и тип ходового устройства - гусеничный или пневмоколесный. Более «пылящим» и, кстати, более опасным для почвенного слоя является стандартный гусеничный ход, так как траки с грунтозацепами сильнее поврежда­ют опорную поверхность при маневрировании и буксовании.

Грунтовая пыль, попадая в цилиндры и топливную аппаратуру, способна быстро вывести их из строя, поэтому для надежной рабо­ты двигателя важно оснащение его системами очистки воздуха, топ­лива и смазочных материалов и регулярное и своевременное об­служивания этих систем.

Мощность и топливная экономичность двигателя заметно меня­ются при колебаниях температуры, влажности и давления окружаю­щей среды. При низкой температуре воздуха, поступающего в цилин­дры, топливо хуже испаряется, часть его конденсируется на стенках цилиндра, смывая смазку и ускоряя износ, больше энергии требуется для подогрева смеси до температуры воспламенения, более интенсив­на отдача тепла в атмосферу. Кроме того, больше времени и топлива затрачивается при запуске двигателя и на поддержание рабочей тем­пературы в процессе работы, особенно, на высоких транспортных скоростях. Низкие температуры требуют применения более качествен­ного топлива: без примесей воды - для бензина, парафинов и воды -для дизельного топлива. Все это приводит к удорожанию эксплуата­ции при одновременном снижении мощности и долговечности двига­теля. Избежать некоторых отрицательных последствий эксплуатации двигателей при очень низких температурах можно:

храня технику в теплых помещениях;

применяя посторонние и встроенные системы предпускового по­догрева, системы электрозапуска от внешних источников энергии;

используя дополнительную теплоизоляцию моторного отсека;

используя специальные присадки к дизельным топливам и бензинам.

Вместе с тем, следует отчетливо представлять, что зимняя эксп­луатация двигателя неизбежно влечет ее удорожание. Чрезмерно высокая температура окружающего воздуха не менее неблагопри­ятна для двигателей внутреннего сгорания: уменьшается наполне­ние цилиндров воздухом, снижается вязкость смазок, ухудшаются условия охлаждения двигателя. Кроме того, горюче-смазочные материалы подвергаются ускоренному старению уже в заправоч­ных емкостях машин.

Повышенная влажность атмосферного воздуха также отрица­тельно сказывается на эффективности работы двигателя. Увеличен­ное содержание водяного пара в воздухе снижает количество кис­лорода, попадающего в камеру сгорания, и количество топлива, испаряющегося в ее объеме, а также требует дополнительного теп­ла на подогрев водяного пара. Кроме того, влага, конденсируясь и смешиваясь с отработанными газами, образует агрессивные жид­кости, ускоряющие коррозию металлических деталей двигателя. Предотвратить падение мощности и ускоренный износ агрегатов двигателя из-за высокой влажности воздуха может его предвари­тельное осушение, но пока применение осушительных устройств на двигателях не носит массового характера.

Существенное влияние на мощность двигателя оказывает атмос­ферное давление, зависящее от высоты над уровнем моря: чем оно ниже, тем более разрежен воздух и тем меньшее его количество по­падает в цилиндры двигателя при всасывании, следовательно, мень­шее количество топлива сгорит за один рабочий ход поршня и дви­гатель в целом разовьет меньшую мощность, а часть несгоревшего топлива будет выброшена в атмосферу.

Мощность, развиваемая дизельным двигателем при работе в горах (в процентах к номинальной)

Высота над уровнем моря, м:

1500...2300..........................

2300... 3000...

3000...3800............................................................................................... 81

3800...4600................................................................................................ 73

Пониженное атмосферное давление также ухудшает условия охлаждения двигателя. В значительной степени свободны от этого порока или менее подвержены ему двигатели с турбонаддувом и электронным управлением впрыска топлива.

40

41

Колебания нагрузки, выражающиеся в нерегулярном чередовании максимальных и минимальных сопротивлений на валу двигателя, спо­собны заметно снизить мощность и топливную экономичность дви­гателя. Сами по себе такие колебания неизбежны и предопределены многооперационным характером работы машин и случайными свой­ствами среды, с которой они взаимодействуют. Влияние неравно­мерности нагрузки на работу двигателей хорошо известно (табл. 2.1). При предварительных расчетах падение мощности двигателя из-за неустановившейся нагрузки оценивается примерно в 10%.

Таблица 2.1

Степень неравномерности нагрузки двигателей строительных и землеройных машин

Практика свидетельствует, что несоблюдение правил и сроков технического обслуживания двигателей строительных, дорожных и коммунальных машин приводит к двукратному увеличению ско­рости износа их основных деталей. К числу основных факторов, вызывающих ускоренный износ, относятся:

обводнение и загрязнение горюче-смазочных материалов при хранении и заправке, ведущее к износу плунжерных пар и отсеч­ных клапанов насосов высокого давления, а также прецизионных пар форсунок;

плохая регулировка топливной аппаратуры, ведущая к прогрес­сирующей неравномерности подачи топлива;

холодный пуск и эксплуатация холодного или перегретого дви­гателя, ведущие к ускоренному износу гильз цилиндров, поршне­вых колец и клапанов;

нарушение герметичности впускного коллектора, ускоряющее износ гильз цилиндров и поршневых колец;

несвоевременная очистка и замена воздушных, масляных и топ­ливных фильтров, ведущие к ускоренному износу гильз цилиндров, поршневых колец, клапанов газораспределительного механизма, прецизионных деталей топливной аппаратуры, насосов и клапа­нов системы смазки;

неквалифицированное управление машиной, способное вызвать как ускоренный износ, так и поломку деталей двигателя.

Наиболее распространенными признаками развивающейся не­исправности двигателя (и дизельного и карбюраторного) являют­ся: падение мощности, повышенный расход топлива, перегрев при обычных нагрузках и кратковременных перегрузках, усиленная дьшность выхлопа, более шумная, чем обычно, работа, усиленная вибрация, металлический стук. При появлении любого из этих при­знаков эксплуатацию двигателя следует приостановить до выясне­ния и устранения причин.

Число моделей карбюраторных и дизельных двигателей, выпус­каемых сегодня в мире, чрезвычайно велико. На строительной, дорожной и коммунальной технике, эксплуатирующейся в нашей стране, чаще всего встречаются двигатели отечественных заводов, а также заводов ближнего зарубежья. Импортная техника чаще всего оборудуется двигателями Caterpillar, Cummins, Daimler, Deutz, Fiat, Ford, Iveko, Komatsu, Liebherr, MAN, Perkins, Yamaha, Zetor.

Для крутящего момента и мощности современных дизельных двигателей без турбонаддува справедливы выражения:

Мч,=51,07Кра6+39,38;

7Ve=9,33Fpa6+17,92,

где Мкр - максимальный крутящий момент двигателя, Н • м; Граб -рабочий объем двигателя, л; Ne - номинальная мощность двига­теля, кВт.

Для внешней скоростной характеристики двигателя справедливо выражение:

П,       ,\П,\           ( П:

а — + Ь\ — | +с\ —

\пе

где Nt - текущая мощность двигателя, кВт, при частоте вращения коленчатого вала и,-, мин"1; а,Ь,с- коэффициенты обобщенной ско­ростной характеристики (табл. 2.2); Ne - номинальная мощность двигателя при частоте вращения коленчатого вала пе, мин"1.

Таблица 2.2 Значения коэффициентов обобщенной скоростной характеристики

42

43

Если известно значение максимального крутящего момента двигателя Мтах, можно по значению коэффициента приспособ­ляемости kup судить о наличии или отсутствии у двигателя корректо­ра топливоподачи:

= пр

Одним из основных требований, предъявляемых к крановым двигателям, является способность переносить перегрузки, дости­гающие трехкратной величины номинального крутящего момен­та. Перегрузочная способность двигателя по крутящему моменту оценивается отношением максимального кратковременно разви­ваемого им (опрокидывающего) момента к номинальному, т. е. дли­тельно действующему, моменту:

Дизельный двигатель, у которого knp = 1,05 ... 1,10, как правило, оборудован корректором подачи топлива.

Электрические двигатели. Электрические двигатели применяют­ся, главным образом, для привода подъемно-транспортных машин и механизмов, работающих в закрытых помещениях и на откры­том воздухе, на небольшом удалении от источников электроэнер­гии. К числу таких машин относятся стационарные вращающиеся и рельсовые краны, а также конвейеры и электрокары.

Для условий работы кранового электропривода характерны:

изменение величины и направления действия нагрузки в широ­ких пределах;

широкий диапазон регулирования рабочих скоростей;

работа в повторно-кратковременном режиме при большом чис­ле включений в 1 ч;

высокая вероятность перегрузок.

На механизмы, эксплуатирующиеся на открытом воздухе, так­же влияют перепады температуры, атмосферные осадки и влаж­ность воздуха. В большинстве современных кранов применяется многомоторная система привода крановых механизмов, при кото­рой каждый механизм (подъема, движения, поворота и т.д.) осна­щается собственным электродвигателем и трансмиссией. В каче­стве электропривода используются асинхронные двигатели, мас­са, стоимость и эксплуатационные затраты которых ниже, чем у других типов электродвигателей (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Соотношение удельных стоимостей единицы мощности различных типов электродвигателей

44

= Mmax/MHOM=2,5...3,0,

где Mmax, MHOM - соответственно опрокидывающий и номинальный крутящие моменты.

Мощность, которую могут развивать крановые двигатели в те­чение длительного времени, зависит от режима их использования, оцениваемого продолжительностью включения (ПВ), т. е. долей вре­мени (%), в течение которого двигатель работает. Крановые элект­родвигатели выпускают для ПВ = 15; 25; 40%. В каждом из указан­ных режимов конкретный двигатель имеет свою допустимую мощ­ность. Номинальной считается мощность, развиваемая электродви­гателем при ПВ = 25%. Мощность, допустимую для двигателя при других ПВ, можно определить из соотношения

Nx=Nj25/nBx,                                                      (2.6)

где Nx - мощность, допустимая для электродвигателя при ПВ = х%, N - мощность электродвигателя при ПВ = 25 %; ПВХ - продолжи­тельность включения х%.

Если режим работы двигателя предполагает колебания разви­ваемой им мощности, то проверить пригодность двигателя можно по установочной мощности:

ЛХ                                           (2-7)

где NycT - установочная мощность двигателя; TV,- - мощность, по­требляемая приводимым механизмом в /-и период времени; ?, - про­должительность /-го периода времени; при этом опрокидывающий момент двигателя должен соответствовать необходимой перегру­зочной способности ф.

Кроме обладания достаточной перегрузочной способностью и необходимой мощностью крановый электродвигатель должен устойчиво работать в широком диапазоне скоростей. Способность двигателя к этому оценивается пределом регулирования:

™ ~ ^н

где ином - номинальная частота вращения вала двигателя; п^п - ус­тойчивая минимальная частота вращения вала двигателя.

В обычных условиях работы предел регулирования не превышает 3, однако возможны режимы, при которых его значение возрастает до 10.

45

При мощности до 8 кВт наиболее часто применяют асинхрон­ные двигатели с короткозамкнутым ротором, при большей мощ­ности - асинхронные двигатели с фазовым ротором и контактны­ми кольцами. Двигатели с короткозамкнутым ротором удобны в управлении, но отличаются большим пусковым током (пусковой ток в 7 раз больше номинального) и неприспособленностью к ре­гулированию скорости, поэтому их используют для привода вспо­могательных механизмов крана и лебедок с небольшим тяговым усилием. Асинхронные двигатели с фазовым ротором и контакт­ными кольцами хорошо переносят частые пуски и торможения и допускают регулирование скорости.

Электродвигатели постоянного тока в строительных грузоподъ­емных машинах используют в случаях, когда необходимо плавное регулирование скорости двигателя в широком диапазоне с преде­лом регулирования выше 10. Чаще всего это грузоподъемные ме­ханизмы высотных кранов и ходовые приводы кранов с пневмоко-лесным ходовым оборудованием.

Крановые и металлургические асинхронные двигатели переменно­го тока рассчитаны на работу при температуре окружающего возду­ха до +40 °С с ПВ = 40%. По способу монтажа двигатели различают:

на лапах для крепления к полу;

фланцевые или на лапах с вертикальным валом;

фланцевые или на лапах с горизонтальным валом;

фланцевые с вертикальным расположением вала.

По заказу могут изготавливаться двигатели с двумя одинаковыми концами вала. Также применяют встраиваемые двигатели, не имею­щие собственных станины, подшипниковых щитов и вала, а исполь­зующие корпус, подшипниковые узлы и вал приводимого агрегата.

честву раздаточных патрубков. Чем выше давление и/или подача воздуха, тем более мощный инструмент может использоваться. Число раздаточных патрубков соответствует числу рабочих постов, одновременно снабжаемых сжатым воздухом. По принципу дей­ствия различают поршневые, ротационные и винтовые компрессо­ры. В поршневом компрессоре используется пара «цилиндр - пор­шень», работающая в двухтактном цикле «наполнение - сжатие». В ротационных компрессорах вращающееся лопастное колесо от­брасывает воздух к периферии камеры, в которой оно вращается, повышая там его давление. В винтовых компрессорах используют­ся два быстро вращающихся архимедовых винта (рис. 2.1) с хоро­шо пригнанными друг к другу винтовыми поверхностями, в зазо­рах между которыми воздух сжимается и выдавливается в напор­ную магистраль. В компрессорах высокого давления воздух может сжиматься дважды (двухступенчатое сжатие) и трижды (трехсту­пенчатое сжатие), но в большинстве строительных компрессоров используется одноступенчатая схема сжатия воздуха.

Современные пневмокомпрессоры должны оснащаться влаго-поглощающими и пылезащитными устройствами, снижающими влажность и запыленность сжимаемого воздуха. При сжатии не­подготовленного воздуха частицы пыли смешиваются с водяным паром, парами горюче-смазочных материалов, продуктами сгора­ния топлива, конденсированной влагой, окалиной и ржавчиной. При этом в компрессоре, воздуховодах и ресивере образуется аб­разивная и химически агрессивная эмульсия, выводящая из строя приборы и инструмент и делающая воздух непригодным для пнев­матических краскопультов. При низких температурах влажный воз­дух вызывает обмерзание инструмента.

2.2. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ

Существует ряд строительных механизмов и оборудования, при­вод которых непосредственно от двигателей внутреннего сгорания или электродвигателей неудобен или невозможен. Главным обра­зом это относится к ручному строительному инструменту, место и условия применения которого не позволяют рассчитывать на опера­тивное подключение к стационарной электрической сети или возду­ховоду. В таких случаях создается передвижная станция из двигате­ля внутреннего сгорания, пневматического компрессора, маслона-сосного агрегата или электрогенератора, трансформирующих меха­ническую энергию в вид, более удобный для привода инструмента.

Передвижные пневматические компрессоры. Передвижные пнев­матические компрессоры используются для привода ручных отбой­ных молотков, перфораторов, буров, свайных молотов. Компрес­соры подбираются по рабочему давлению, подаче воздуха и коли-

Рис. 2.1. Рабочий орган винтового компрессора:

- патрубок напорной магистрали; 2 - корпус камеры сжатия; 3 - ведомый винт; 4 -ведущий винт

Рис. 2.2. Схема очистки и осушения воздуха на компрессорной станции:

/ - стационарный компрессор; 2 - слив конденсата из ресивера; 3 - ресивер; 4 - фильтр;

5 - микрофильтр; 6 - сепаратор разделения воды и масла; 7 - осушитель

Для очистки воздуха на входе от пыли, водяных паров и других примесей используют адсорбционные осушители, волокнистые, боросиликатные, угольные и керамические фильтры. От конденса­та сжатый воздух очищается с помощью вторичных охладителей, сепараторов и дренажных устройств, позволяющих удалить до 80% конденсата. Охлаждаемый осушитель снижает температуру сжато­го воздуха до 2... 3 °С и позволяет удалить из воздуха остающуюся в нем влагу. Охладители, сепараторы и осушители устанавливают­ся в системе между компрессором и ресивером. Дренажные устрой­ства устанавливаются во всех точках накопления конденсата, вклю­чая ресиверы (рис. 2.2). При выборе компрессора в первую очередь обращают внимание на рабочее давление воздуха, его расход и число раздаточных патрубков (табл. 2.4).

В зависимости от размера передвижные компрессоры монтиру­ются на переносной раме или колесном шасси.

Таблица 2.4 Технические характеристики воздушных компрессоров производства СНГ

Передвижные маслонасосные агрегаты. Передвижные маслона-сосные агрегаты, как и передвижные компрессоры, используются для привода ручного строительного инструмента. К их преимуще­ствам перед компрессорами можно отнести: меньшую массу и га­бариты агрегата и инструмента; более тонкие и гибкие шланги; меньшую шумность работы агрегата и инструмента; работоспособ­ность при отрицательных температурах; топливную экономичность. Это достигнуто благодаря большему рабочему давлению, отсут­ствию шума сжатого воздуха при дросселировании, отсутствию во­дяных паров, замерзающих при расширении сжатого воздуха, мень­шим затратам мощности на привод. Еще одним важным преиму­ществом является широкий шлейф инструмента, выпускаемого для таких установок. Кроме привычных отбойных молотков и перфо­раторов можно использовать отрезные дисковые пилы, водопог-ружные насосы, строительные дрели и буры. Рабочее давление ин­струмента подобрано так, чтобы он мог подключаться и к разда­точным патрубкам гидросистем строительных и дорожных машин. Среди недостатков наиболее существенны экологическая агрессив­ность рабочей жидкости, удвоенное число шлангов (необходима сливная магистраль), более высокая стоимость эксплуатации.

Передвижные маслонасосные агрегаты монтируются на рамах с полозьями и приспособлены для ручной переноски, что не пред­ставляет труда благодаря их небольшой массе.

Автономные электростанции. Автономные электростанции пред­назначены:

для привода электрифицированного инструмента и строитель­ного оборудования;

освещения места работ;

использования в качестве постоянных или аварийных источни­ков электроэнергии в жилых и производственных помещениях, гос­питалях, больницах;

автономного питания систем связи и охранной сигнализации, военных и других объектов.

Автономные передвижные электростанции постоянного тока ис­пользуются для питания сварочных установок, в остальных случа­ях применяются одно- и трехфазные электростанции переменного тока для постоянной или аварийной работы. Электростанции, пред­назначенные для аварийной работы, работают с нагрузкой при­мерно на 10% больше, но не более 1... 1,5 ч через каждые 10 ч. Они могут оборудоваться системами автоматического поддержания температуры двигателя и заряда его аккумуляторов на уровне, не­обходимом для немедленного запуска, и автоматического запуска электростанции при аварии электросети.

Электростанции подбираются по необходимому числу фаз, на­пряжению и частоте тока (для России 50 Гц) и суммарной мощ­ности всех потребителей (табл. 2.5).

49

Таблица 2.5 Технические характеристики отечественных автономных электростанций

В ряде случаев могут выдвигаться дополнительные, более стро­гие, требования к качеству тока (в части колебаний частоты и на­пряжения) и комплектации агрегата (оснащение пневмоколесным прицепом, звукоизолирующим корпусом, отводом, глушением и нейтрализацией выхлопа, дополнительными топливными баками, системами автоматики и т. п.). В зависимости от мощности элект­ростанции могут быть переносными, прицепными пневмоколесны-ми и стационарными.

При выборе автономной электростанции по суммарной мощ­ности вероятных потребителей электроэнергии можно использо­вать формулу

т

N   = Т1  У//V.HOMЈ?ar I

•"'ген     'lBpZw\/v!    Si   )' (=1

где NTeH - номинальная мощность выбираемого генератора; г|вр -коэффициент одновременности включения всех потребителей (в нормальных условиях г|вр < 0,75); т - общее число потребителей; jV.H°M - номинальная мощность /-го потребителя; Ј,заг - коэффици­ент загрузки г'-го потребителя, т. е. отношение фактически потреб­ляемой им мощности к номинальной мощности потребителя.

лава 3. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

3.1. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ

МАШИН

Подъемно-транспортные машины предназначены для подъема, опускания и перемещения штучных, пакетированных и насыпных грузов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и на транспорте. Специально сконструированные пассажирские подъем­но-транспортные машины используются для подъема, опускания и перемещения людей. В зависимости от назначения их объединя­ют в функционально-подобные группы (рис. 3.1).

Грузоподъемные машины. Домкраты используются, главным образом, в ремонтном производстве и автосервисе. Их отличитель­ной особенностью является относительно большая масса груза и небольшая высота его подъема. Существуют особо мощные гид­равлические домкраты, позволяющие передвигать многоэтажные здания и приподнимать их наземную часть при капитальном ре­монте фундаментов.

Лебедки предназначены для создания тягового усилия в одном направлении. Их основными элементами являются двигатель (как правило, электрический), понижающий редуктор, барабан, канат и грузозахватное устройство (обычно это крюк). Лебедки могут эксп­луатироваться в качестве самостоятельных механизмов или входить в состав более сложных устройств. Различают подъемные и тяговые лебёдки. Подъемные лебедки используют при подъеме и опускании свободно подвешенного груза или грузовой площадки, перемещаю­щейся по направляющим. Подъемные подвесные лебедки называ­ются талями. Тяговые лебедки применяют для перемещения теле­жек с грузом по горизонтальной или слегка наклонной плоскости.

Кран - это самоходная металлическая конструкция, оборудован­ная подъемной лебедкой (иногда несколькими). Краны могут пере­мещать груз по произвольной траектории, находящейся внутри зоны его действия. Существует более 20 типов кранов. В транспортном строительстве наиболее популярны самоходные стреловые краны, а в промышленности строительных материалов - пролетные.

51

Рис. 3.1. Классификация подъемно-транспортных машин по назначению

и устройству

52

Подъемники применяют для перемещения но вертикали |

н    материалов между местакш хршения^з : гран^-к местам хранения и использования, и наоборот. между мигами погрузки и вьнрузки осуществля-непрерывного действия, в частности, снего-
.особенностей рабочегоГм мГнипДулятХоры - вспомогательные грузоподьемнь. механш-мы, устанавливаемые на грузовые автомобили (Р^ 3.2) и некото рые типы мусоровозов для обеспечения независимости их рабе от специальных грузоподъемных механизмов (табл. 3.1).

53

Рис. 3.2. Разгрузка автомобиля с помощью установленного на нем крана-манипулятора:

1 - выдвижные опоры; 2 - поворотная колонна; 3 - стрела; 4 - телескопическая рукоять;

5 - пульт управления

Таблица 3.1

Технические характеристики манипуляторов

3.2. КРАНЫ И КРАНОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Краны - самоходные грузоподъемные машины, состоящие из металлической конструкции и смонтированных на ней крановых

54

механизмов (табл. 3.2). Различают краны плавучие и с рельсоко-лесным, пневмоколесным, гусеничным движителем.

Таблица 3.2 Технические характеристики отечественных автокранов

Релъсоколесным движителем обычно оборудуются строительные башенные, мостовые, козловые и железнодорожные краны. Такой Движитель позволяет крану передвигаться по строительной пло-Щадке с поднятым над поверхностью земли грузом. Железнодорож­ные краны устанавливаются на железнодорожных платформах и предназначены для передвижения по железнодорожным путям.

Пневмоколесный движитель используется в кранах на автомо­бильном шасси и специально разработанных шасси для самоход­ных стреловых кранов большой грузоподъемности. Эластичность Движителя пневмоколесного шасси исключает возможность пере-

мещения крана с поднятым грузом и требует использования жест­ких выносных опор (аутригеров), разгружающих движитель и под­веску шасси при выполнении краном грузоподъемных операций.

Гусеничный движитель применяется на стреловых самоходных, тракторных кранах и трубоукладчиках. Он позволяет крану рабо­тать на слабых опорных поверхностях, уменьшает опасность поте­ри устойчивости при местных проседаниях грунта под частью гу­сеницы и допускает перемещения крана по строительной площад­ке с грузом на крюке.

Плавучие краны выполняются в виде поворотной части с крано­выми механизмами, установленной на самоходном или буксируе­мом плавучем понтоне.

Стреловые краны перемещают груз по произвольной траектории с помощью подвижной стрелы, по которой проходит канат от грузо­подъемного механизма к грузозахватному устройству. Стреловые краны (рис. 3.3) состоят из неповоротной и поворотной частей. На поворотной части установлена стрела, на конце которой смонти­рована неподвижная обойма полиспаста. К подвижной обойме по­лиспаста крепится грузозахватное приспособление. Иногда непод­вижную обойму полиспаста крепят к тележке, перемещающейся по стреле. В стреловом кране груз расположен, как правило, вне его опорного контура. Неповоротная часть стрелового крана оборуду­ется механизмом вращения поворотной части, а также движителем и ходовым приводом. Шасси пневмоколесных кранов оборудуют­ся также кабинами и органами управления автомобильного типа. Пролетные краны перемещают груз по произвольной траекто­рии благодаря тележке с грузоподъемным механизмом, движущейся по пролетной балке или несущему канату. Пролетные краны, обо­рудованные несущим канатом, называют кабельными. Несущий канат кабельного крана закрепляется в верхней части опорных ба­шен или мачт. Если обе мачты неподвижны, кран обслуживает пло-

Рис. 3.3. Основные агрегаты самоходного стрелового крана на пневмоходу: 1 - грузовой полиспаст; 2 - кабина управления краном при передвижении; 3 - телескопи­ческая грузовая стрела; 4 - самоходное пневмоколесное шасси; 5 - кабина для управле­ния грузоподъемными операциями; 6 - поворотная часть крана; 7 - грузовая лебедка

56

щадку под канатом, их соединяющим. Если одна из мачт подвиж­ная, зона обслуживания - сектор круга. Если подвижны обе мач­ты, зона обслуживания - прямоугольник.

Опорные мачты и пролетные балки снабжены собственным не­зависимым механизмом передвижения и движителем, как прави­ло, рельсоколесного типа. Исключение составляют легкие вело­сипедные краны, оборудованные пневмоколесным движителем. В пролетных кранах (в том числе, кабельных) неподвижная обой­ма полиспаста крепится к грузоподъемной тележке, а подвижная обойма с грузозахватным устройством свободно висит под ней. Если один или оба конца пролетной балки выходят за границы опорного контура крана, то тележка с грузом также может нахо­диться вне его пределов.

Независимо от типа крана его назначение и эффективность ха­рактеризуются номинальной грузоподъемностью, назначаемой из ряда предпочтительных чисел, высотой подъема крюка, ско­ростью подъема и опускания груза и скоростью движения. Стре­ловые краны дополнительно характеризуются вылетом, скоро­стью вращения поворотной платформы и диаграммой грузоподъ­емности, а пролетные - длиной пролета и вылетом консоли. Для всех кранов важны предпочтительные значения грузоподъемно­сти (т):

Одно из наиболее распространенных грузозахватных приспо­соблений кранов - однорогий или двурогий грузовой крюк, выко­ванный из мягкой стали. Крюк может захватывать груз, оборудо­ванный проушинами или рым-болтами, иначе для крепления груза к крюку применяются стропы или траверсы. Стропы изготавлива­ются из стальных тросов или сварных овально-звенных цепей, к концам которых крепят кольца и крюки. Различают универсаль­ные, облегченные и многоветвевые стропы.

Универсальные стропы изготавливают в виде замкнутой петли. Облегченные стропы представляют собой отрезок каната или цепи с кольцами и/или крючьями на обоих концах. Многоветвевые стро­пы - это несколько (от двух до восьми) облегченных строп с коль­цами на одном конце и крючьями на другом. Кольца посажены на общую скобу, навешиваемую на крюк крана, а крючья захватыва­ют груз в нескольких точках. При выборе строп необходимо учи-

57

тывать не только их тип, но и усилия, которые могут возникнуть при грузовых операциях:

*_   Q

(3.1)

где F - усилие, возникающее в ветви стропа; Q - масса груза; т ~ число используемых ветвей стропа; ос - угол между вертикалью и ветвью стропа.

В случаях, когда обрабатываемый груз не допускает использо­вания строп (опасность повреждения груза, слишком большая дли­на и т. п.), используются траверсы - металлические балки или кон­струкции из них, без строп или в сочетании с ними. Траверсы при­меняют при работе с листовыми материалами, стропильными фер­мами, сборными железобетонными элементами. Существуют так­же специализированные грузозахватные приспособления, создан­ные для захвата плоских, длинномерных и цилиндрических грузов.

Эксплуатационная производительность кранов может опреде­ляться по формулам:

Таблица 3.3

Характеристики насыпных грузов

П = 3600^2-

/Ј/пер + Япод/Ј/под + 60р/360л)А,                          (3.3)

где 2ср - средняя масса поднимаемых грузов; Тц - продолжитель­ность рабочего цикла; kB - коэффициент использования времени смены; Lnep - расстояние перемещения груза по горизонтали; Нпоя -высота подъема груза; р - угол поворота стрелы; Ј/пер - скорость перемещения груза по горизонтали; С/под - скорость подъема груза; л - частота вращения стрелы; А - коэффициент совмещения опера­ций, учитывающий вероятность их одновременного выполнения (при изменении Р в диапазоне 90... 130° А = 1,0951-0,00220).

3.3. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ

Транспортирующие машины применяют для перемещения сы­пучих и штучных грузов непрерывным потоком, как правило, на небольшие расстояния и в пределах одной или нескольких взаимо­связанных технологических линий.

По принципу действия различают конвейеры, в которых груз перемещается в результате механического контакта с транспорти­рующим элементом (лента, пластина, ковш, скребок, шнек, роли­ки), и пневмотранспортные установки, в которых перемещение сы­пучего груза осуществляется самотеком или потоком сжатого воз­духа (табл. 3.3).

58

* Группы подвижности частиц: С - средняя; М - малая.

Ленточные конвейеры предназначены для перемещения сыпучих и однотипных штучных грузов по горизонтали и под небольшим на­клоном. Угол наклона ограничен углом естественного откоса сыпу­чего груза или углом трения о ленту штучного и не превышает 20°. Ленточный конвейер (рис. 3.4) состоит из металлической рамы с роликоопорами, воспринимающими массу груженой и холостой

         / -Ф- ч /    шц

Ми/ш/цш.

Рис. 3.4. Устройство ленточного конвейера;

I? - приводной барабан; 2 - роликоопора грузовой ветви; 3 - конвейерная лента; 4 -

Натяжной барабан; 5 - натяжное устройство; 6 - опоры конвейера; 7 - рама конвейера;

8 - роликоопора холостой ветви; 9 - привод конвейера

ветви ленты, приводного и натяжного барабанов, обеспечивающих движение и натяжение ленты, разгрузочных устройств, выгружа­ющих материал с ленты конвейера. В качестве рабочего органа в них используются резинотканевые и резинотросовые ленты. Ре­зинотканевая лента состоит из тканевых полос, пропитанных ре­зиной и склеенных между собой ее слоями. Наружные поверхности ленты защищены резиновыми обкладками. Некоторые типы рези­нотканевых лент снабжены боковыми бортами, предотвращающи­ми просыпание сыпучего материала с боков ленты при транспор­тировании. Борта выполняются из резиновых пластин, вертикаль­ная гофрировка которых предохраняет их от повреждения при оги­бании лентой барабанов и роликов. Отношение высоты борта к ширине ленты не должно превышать 0,4.

Пластинчатые конвейеры применяют при транспортировании крупнокусковых, абразивных и горячих материалов, а также круп­ных штучных грузов по горизонтали и под небольшим углом на­клона или по извилистой в плане траектории. Груз размещается на плоских или фасонных пластинах, прикрепленных к тяговому органу - цепи либо стальному канату. Допустимый угол наклона пластинчатого конвейера с плоскими пластинами обычно мень­ше, чем ленточного, так как угол трения материала грузов о ме­талл пластин в 2,5...3 раза меньше, чем о резинотканевую ленту. Фасонные пластины, имеющие поперечные выступы на рабочих по­верхностях, позволяют увеличить угол наклона конвейера.

Производительность ленточных и пластинчатых конвейеров определяется по формуле

П = ЗбООр/^С/тр&сн&в,                                      (3.4)

где р - плотность материала (табл. 3.4), кг/м3; Рсеч - площадь попе­речного сечения транспортируемого материала, м2; U^ - скорость перемещения материала, м/с; &сн - коэффициент снижения произ­водительности конвейера; kE - коэффициент использования време­ни смены.

Площадь поперечного сечения сыпучего материала, находяще­гося на ленте или пластинах, зависит от поперечного профиля транс­портирующего органа (рис. 3.5) и определяется соотношениями:

(3.5) (3.6)

(3.7)

2 (J80

60

Рис. 3.5. Варианты поперечных сечений ленточного и пластинчатого конвейеров:

/ - перемещаемый материал; 2 - плоская лента или пластины; 3 - лента с бортами; 4 - желоб­чатая лента; фотк - угол естественного откоса материала; hs - высота борта ленты (<0,4я); >гж - стрелка прогиба желобчатой ленты

где fw, ^сеч. ^с"ч- площади поперечного сечения материала со­ответственно на плоской ленте или пластинах, на ленте с бортами, на желобчатой ленте; а - расстояние между краями ленты, м ; фотк -угол естественного откоса перемещаемого материала (см. табл. 3.4); а - центральный угол желобчатой ленты; г - радиус кривизны рабо­чей поверхности желобчатой ленты, м ; йб - высота борта.

Максимальная скорость открытых ленточных и пластинчатых конвейеров ограничивается опасностью сдувания мелкодисперсных материалов, опасностью повреждения ленты с крупнокусковым грузом или опасностью разрушения хрупких грузов при вхожде­нии на ролик или барабан (см. табл. 3.4).

Таблица 3.4 Рекомендуемые скорости ленточных конвейеров, м/с

Для пластинчатых конвейеров эти ограничения действенны толь­ко при транспортировании мелкодисперсных материалов.

Фактическая производительность конвейера ниже теоретической из-за сползания груза на наклонных участках, провисания ленты Между роликовыми опорами, встряхивания ленты при входе на них, Просыпания материала с ленты и пластин из-за вибраций. Все это Учитывает коэффициент снижения производительности (табл. 3.5).

Таблица 3.5 Коэффициент снижения производительности конвейера

= 3600-

/

(3.8)

Рис. 3.6. Элементы ковшового кон­вейера:

1 - тяговая цепь; 2 - ковш; 3 - перемещае­мый груз; / - шаг установки ковшей; р" -угол наклона конвейера; <ротк - угол есте­ственного откоса перемещаемого груза; J/Tp - скорость движения цепи

62

Рис. 3.7. Элементы скребкового кон­вейера:

1 - тяговая цепь; 2 - скребок; 3 - переме­щаемый груз; / - шаг установки скребков; Р - угол наклона конвейера; <ротк - угол ес­тественного откоса перемещаемого ма­териала; С/тр - скорость движения цепи

где Кед - объем материала, переносимого одним ковшом или скреб­ком; Ј/тр - скорость движения цепи; ks - коэффициент использова­ния времени смены; / - шаг установки ковшей или скребков.

Объем материала, переносимого одним ковшом или скребком, может определяться замером или простейшими вычислениями с уче­том угла естественного откоса транспортируемого материала, угла наклона конвейера и размеров ковшей или скребков.

Винтовые конвейеры перемещают сыпучие и вязкие материалы в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлениях. Роль __ анспортирующего органа играет архимедов винт (шнек), винто­вая поверхность которого перемещает материал, Ограниченный ею стенками неподвижного желоба (рис. 3.8).

Эксплуатационная производительность шнекового конвейера определяется по формуле

KD2lpn

k   k

"•^н

ч

где D - диаметр шнека, м; / - шаг лопастей шнека, м; р - насыпная плотность транспортируемого материала, кг/м3; п - частота вращения I шнека, мин"1; &зап - коэффициент заполнения поперечного сечения кожуха шнека (А:зап = 0,3); А:накл - коэффициент снижения производи­тельности при наклоне конвейера к горизонту (/:накл = 1,0... 0,65); &в -коэффициент использования времени смены.

. Роликовые конвейеры пригодны для перемещения штучных грузов, имеющих, как минимум, одну плоскую поверхность, на которой они могут сохранять устойчивое положение (рис. 3.9). Цилиндрические свободно вращающиеся ролики расположены так близко друг к другу, что груз лежит на нескольких из них. Под действием массы расположенного на них груза ролики вра-

Выгрузка П материла Рис. 3.8. Элементы винтового конвейера: / - загрузочный люк; 2 - корпус; 3 - шнек; 4 - разгрузочны

щаются, позволяя ему свобод­но перемещаться по горизонта­ли и по наклонной плоскости вверх.

Производительность роли­ковых конвейеров зависит от скорости подачи и шага раз­мещения пакетированного гру­за. Она рассчитывается по фор­мулам:

для количества мест в едини­цу времени

(ЗЛО)

для общей массы грузов в единицу времени

11 —

/

для максимальной массы груза в единицу времени

?рол"конв *-> тр "ъ

где Ј/тр - линейная скорость перемещения груза; &в - коэффициент использования времени смены; / - шаг размещения отдельных мест груза; Grp - средняя масса одного груза; <7рол - допустимая нагрузка на единицу длины ролика; йконв - ширина конвейера.

У приводных конвейеров скорость подачи определяется скоро­стью вращения роликов, у неприводных - углом наклона. Если в опорах неприводных роликов используются подшипники качения, угол наклона конвейера должен быть не менее 4°.

3.4. ПОГРУЗЧИКИ

Одноковшовые фронтальные погрузчики. Одноковшовые фрон­тальные погрузчики применяются в транспортном строительстве для складирования разрыхленных грунтов и кусковых каменных материалов в бурты, погрузки сыпучих и кусковых материалов из буртов в транспортные средства, распределения дорожно-строи-тельных материалов, зачистных и планировочных работ и перевал­ки штучных грузов. При необходимости онимогут выполнять и небольшие объемы земляных работ.

Одноковшовые фронтальные погрузчики различаются (рис. 3.10)типом рабочего оборудования, типом ходового оборудования, спо­собом поворота и типоразмером.

Рис. 3.10. Классификация одноковшовых фронтальных погрузчиков

Рабочее оборудование стреловых погрузчиков (рис. 3.11) состоит пространственной стреловой конструкции, одной осью закреп­ленной на передней части рамы машины, а средней частью опира­ющейся на штоки гидроцилиндров опускания/подъема стрелы.

Рис. 3.11. Устройство пневмоколесного одноковшового фронтального погрузчика:

' - ковш; 2 - гидроцилиндры управления ковшом; 3 - кабина оператора; 4 - двигатель; 5-заднее пневмоколесо; 6 - задняя рама; 7 – шарнирное сочленение рам; 8 - передняя рама;

9 - переднее пневмоколесо; 10 — стрела

Шест.

Сами гидроцилиндры шар-нирно опираются на раму. На консольном конце стре­ловой конструкции шар-нирно крепится фронталь­ный ковш, наклон которо­го изменяется одним или двумя гидроцилиндрами через рычажный механизм наклона ковша. В Z-меха-низме (рис. 3.12) точка опо­ры рычага находится меж­ду точками приложения сил, что обеспечивает по­вышенное усилие на кром­ке ковша (силу отрыва). В Н-механизме (рис. 3.13) точка опоры рычага нахо­дится с одной стороны от

точек приложения сил, благодаря чему он отличается увеличенным углом запрокидывания ковша.

Уплотнения шарнирных соединений рычажных механизмов и стре­лы должны надежно удерживать смазку и предотвращать проникно­вение внутрь пыли, грязи и влаги. В этом случае увеличивается долго­вечность шарниров и снижается трудоемкость их обслуживания.

Стандартные ковши с прямой режущей кромкой используются при перегрузке песка, гравия и глинистых грунтов с насыпной плот­ностью от 1,4 до 1,8 т/м3. Дополнительно такие ков­ши могут комплектовать­ся сменной двухсторонней режущей кромкой (сплош­ной или из сегментов), из­готовленной из упрочнен­ной износостойкой стали очень высокой твердости. Челюстные ковши увели­чивают высоту выгрузки и позволяют погрузчикам толкать и послойно раз­равнивать грунт, планиро­вать поверхность, захва-

тывать сыпучие и штуч­ные грузы. Челюсти ков­шей управляются дополни­тельными гидроцилиндра-

ми, поэтому погрузчик должен оснащаться специальным гидрав­лическим контуром.

Для работы с крупнокусковым камнем используются ковши по­вышенной прочности с треугольной или прямой режущей кром­кой, с зубьями или без них. Ковши повышенной (в 1,5...2,5 раза) вместимости применяют при перегрузке древесной щепы, бытовых отходов, угля, торфа, снега, сельскохозяйственных грузов. Решет­чатые козырьки тяжелых и облегченных ковшей не мешают опе­ратору при движении и позволяют контролировать процесс на­полнения ковша. В комплект сменного оборудования современ­ных фронтальных погрузчиков кроме ковшей разного назначе­ния (рис. 3.14) также входят вилочные захваты, крановые стрелы, подметальные щетки и асфальтовые резаки.

Затраты времени на смену рабочих органов сокращаются до не­скольких минут при использовании быстроразъемного соединения, которым оснащаются современные машины. Устройство крепится к консоли стрелы между ней и рабочим органом и приводится в

Рис. 3.14. Сменные рабочие органы погрузчика:

стандартный ковш для сыпучих материалов и срыва асфальтобетонных и улучшен-покрытий; б - ковш с зубьями для крупнокусковых грузов и работы в карьерах; в -ковш без зубьев для крупнокусковых грузов и работы в карьерах; г - ковш с увеличенной высотой разгрузки для легких материалов; д - ковш для угля и легких материалов; е -Двухчелюстной ковш для погрузочных, бульдозерных, профилировочных и других ра­бот; ж - челюстной захват для длинномерных грузов; з - вилы для корчевки, перегрузки Штучных грузов; и - ковш для крупнокусковых грузов с быстродействующим захватом

67

1

действие машинистом вручную (при механической блокировке) или из кабины (при гидравлическом управлении).

Высокая маневренность - одно из основных требований к фрон­тальным погрузчикам. Рабочий цикл машины состоит из челноч­ных перемещений с грузом и без на небольшие расстояния (до 25... 30 м) и крутых разворотов, поэтому даже небольшое сокраще­ние времени на трогание с места, торможение и поворот приводит к заметному повышению производительности погрузчика. В большин­стве моделей погрузчиков маневренность обеспечивается шарнир-но-сочлененной рамой. Она состоит из двух частей (рис. 3.15), со­единенных шарниром с вертикальной осью.

Задняя рама служит опорой для силовой установки, трансмиссии, заднего моста и кабины оператора (у большинства моделей), пере­дняя - для крепления рабочего оборудования с гидросистемой управ­ления и переднего моста. Фиксация и поворот рам относительно друг друга осуществляется двумя гидроцилиндрами, управляемыми руле­вой системой следящего типа, которая обеспечивает поворот рам про­порционально углу поворота рулевого колеса. Величина угла «изло­ма» колеблется в пределах от 28 до 45 ° в каждую сторону, но для боль­шинства моделей составляет 40 °. Количественное соотношение меж­ду радиусом поворота и массой фронтального погрузчика с шарнир-но-сочлененной рамой выражается уравнением

гпов=261,4С°-3275,                                                     (3.13)

где г„ов - радиус поворота погрузчика, мм; G - масса погрузчика, кг. Все колеса фронтальных погрузчиков являются ведущими, благо­даря чему общая масса машины и перевозимого груза участвуют в со­здании тягового усилия. Это ускоряет заполнение ковша и повышает степень его наполнения. Передний мост жестко крепится к передней полураме, несущей рабочие органы и полезный груз, задний мост с ка­биной, двигателем и трансмиссией благодаря подвеске может качаться

в поперечном направле-2 3 нии, отклоняясь относи­тельно рамы на угол от ± 12 до ±30°. У некоторых ма­рок погрузчиков кабина ус­тановлена на передней по­лураме, что снижает влия­ние на оператора вибрации и шума двигателя.

Традиционно пневмо-колесные погрузчики ос-

Рис. 3.15. Шарнирно-сочлененная рама фрон-   нащаются гидромехани-
тального погрузчика:                              ческой трансмиссией с гид-

1 - передняя рама с порталом для крепления ра-   ротрансформатором и пе_ бочего оборудования; 2 - кронштейны шарнира;

з - задняя рама                                 реключением передач под

68

узкой. Трансмиссия состоит из мостов повышенной прочности /рис. 3.16) с полностью разгруженными полуосями, дифференциа­лами повышенного трения или блокируемыми, осевыми или борто­выми понижающими редукторами и осевыми или бортовыми мно-•одисковыми маслопогруженными тормозами. Последние отлича-;я надежностью, устойчивостью к перегреву и нетребовательно­го к обслуживанию. Иногда коробка переключения передач под :агрузкой оснащается автоматом выбора скорости в зависимости от величины рабочих нагрузок. В последние годы на фронтальных пневмоколесных погрузчиках стали применять гидрообъемные трансмиссии. Насос и гидромотор устанавливают между двигате-:ем и коробкой передач, не изменяя остальные элементы ходовой .нсмиссии. При этом повышается КПД трансмиссии, режим ра­боты двигателя оптимален при переменных рабочих нагрузках, наи­большее тяговое усилие достигается автоматически при максималь-|цо возможной скорости и без буксования, величина тягового уси­лия не зависит от расхода мощности на другие системы погрузчика, значительно улучшаются шумовые характеристики трансмиссии и снижается удельный расход топлива.

Современные погрузчики оснащены автоматическими система­ми, снимающими с оператора заботу о наиболее часто встречаю-хся рутинных операциях по управлению рабочим процессом или ощающими их выполнение. В их числе: адаптация скорости к нагрузкам, перераспределение гидравлических потоков, возврат ковша в исходное положение, кнопочное переключение на низшую скорость, диагностика текущего состояния агрегатов. Важную роль для снижения утомляемости машиниста играет совмещение опера­ций. Например, при нажатии тормозной педали одновременно с

Рис. 3.16. Передний ведущий мост погрузчика:

] ~ ступица колеса; 2 - бортовой планетарный редуктор; 3 - маслопогруженный много-Дисковый тормоз; 4 - разгруженная полуось; 5 - опоры корпуса моста; 6 - блокируемый

дифференциал

69

началом торможения отключается сцепление, а переход с переда­чи II на передачу I при заполнении ковша осуществляется нажати­ем кнопки с автоматическим повышением передачи при включе­нии заднего хода. При полуавтоматическом переключении рыча­гом задается желаемая передача (она может отличаться от теку­щей на несколько ступеней), после чего автомат сам переключает передачи, пока не будет достигнута заданная.

Гидросистема управления рабочими органами оснащена авто­матами подъема стрелы из горизонтального положения на макси­мальную высоту и поворота ковша в заданное положение. Опуска­ние стрелы с пустым ковшом может происходить при плавающем положении распределителя. В гидравлические контуры поршневых полостей цилиндров для подъема стрелы встроены азотные ком­пенсаторы (рис. 3.17) колебаний рабочего оборудования, возника­ющих при движении машины с полным ковшом по неровной по­верхности. Общее представление о возможностях фронтального по­грузчика дают масса, габаритные размеры, объем ковша, грузо­подъемность, высота выгрузки, опрокидывающая нагрузка, сила отрыва. Некоторые из этих показателей могут быть с достаточной степенью точности рассчитаны по уравнениям:

Wp = - 0,8 • 10'9 G2 + 0,034G + 2392,4; 9oTp=0,015G°-9458,

где /гвыгр - высота выгрузки, мм; G - масса погрузчика, кг; дотр -сила отрыва, кН.

Рис. 3.17. Азотный компенсатор колебаний груженого ковша;

/ - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 2 - контур штоковой полости; 3 - контур

поршневой полости; 4 - стабилизационный клапан; 5 - выключатель датчика скорости:

6 - азотный аккумулятор; 7 - сжатый азот

70

Более полная информация о техническом потенциале погрузчи-ка при необходимости (например, при оценке производительности) М0жет быть получена из его грузовой диаграммы.

Телескопические погрузчики-манипуляторы. Телескопические погрузчики-манипуляторы (рис. 3.18) могут использоваться прак­тически во всех сферах промышленного и сельскохозяйственного производства. В строитель­стве их применяют для выгруз­ки строительных материалов и оборудования из автотран­спорта, перемещения грузов по строительной площадке и подаче их в зону действия башенных кранов, подачи и позиционирования металли­ческих конструкций при сбор­ке несущих каркасов про­мышленных корпусов и уста­новок. Они также находят применение на земляных, подъемно-транспортных и от­делочных работах в туннелях, под мостами, путепроводами, линиями электропередач.

От других типов погрузчи­ков эти машины отличаются большей высотой подъема груза (до 20 м и более), хоро­шей маневренностью, универ­сальностью и точностью по­дачи грузов. Достигается это использованием набора ти­пичных для большинства те­лескопических погрузчиков технических решений: теле­скопическая стрела; быстро-Действующий захват сменных рабочих органов; дополни­тельные гидравлические кон-ТУРЫ для активных рабочих органов (челюстные ковши, бетоносмесители, и т. п.) с бы-строразъемными соедини­тельными муфтами; поворот Передними или задними коле­сами, «крабом» и «колея в ко-

лею»; полноприводное шасси; расширенный набор сменных рабо­чих органов (неполноповоротный экскаватор, многоцелевой челю­стной ковш, вилы, подметальные щетки, крановая стрела с лебед­кой, бадья для бетона, бетоносмеситель, пассажирская платформа).

Указанные преимущества позволяют телескопическим погруз­чикам с высокой эффективностью выполнять практически любые работы в строительстве, в том числе и транспортном. Большая часть машин оснащена передними аутригерами и компенсацион­ным устройством, удерживающим шасси в горизонтальном по­ложении при работе на поперечных уклонах до 10°. Телескопи­ческая двух- или трехсекционная грузовая стрела имеет коробча­тое сечение, а ее оголовок оборудован быстродействующим захва­том рабочих органов. Подъем, опускание и раздвижение стрелы осуществляется гидроцилиндрами.

Телескопические погрузчики-манипуляторы удачно сочетают в себе достоинства, по меньшей мере, трех классов машин: фронталь­ных одноковшовых погрузчиков, самоходных стреловых кранов и вилочных погрузчиков повышенной проходимости. Для оценки технических возможностей телескопических погрузчиков-манипу­ляторов используются те же показатели, что и для фронтальных одноковшовых погрузчиков.

Мини-погрузчики с бортовым поворотом. Мини-погрузчики с бортовым поворотом (рис. 3.19) предназначены для выполнения

72

небольших объемов погрузочно-разгрузочных работ и перевозки 1узов на небольшие расстояния. Грузоподъемность большинства временных мини-погрузчиков с бортовым поворотом лежит в ди-азоне 300... 1500 кг.

Мини-погрузчики с бортовым поворотом представляют собой роткобазовые четырехколесные полноприводные шасси, низко-:щие, с небольшим дорожным просветом и гидрообъемной хо-,вой трансмиссией. Колеса левого и правого бортов приводятся ъ действие отдельными гидромоторами и могут работать в режиме противовращения. Благодаря этому мини-погрузчики маневриру­ют, притормаживая колеса одного из бортов или заставляя колеса противоположных бортов вращаться в разные стороны.

Колеса одного борта, как правило, приводятся в действие от вала гидромотора цепной передачей, обеспечивающей кинематическое согласование их угловых скоростей, но встречаются и варианты с гидрообъемными мотор-колесами, в которых согласование угло­вых скоростей осуществляется гидравлически. Торможение осуще­ствляется прекращением подачи жидкости ко всем гидромоторам или гидромоторам одного борта и гарантируется гидрозамками. Бортовой поворот делает эти машины чрезвычайно маневренны­ми, но наделяет их рядом недостатков. Среди них: повышенный износ шинного протектора, жесткие требования к стабильности давления в пневмоколесах (поворот при давлении ниже номиналь­ного приводит к повреждению боковины камерного и разгермети­зации бескамерного колеса), ограничение скорости, потеря про­дольной устойчивости, повреждение шинами мягких искусствен­ных, травяных и грунтовых покрытий.

Стандартное ходовое оборудование мини-погрузчиков включа­ет бескамерные шины с развитым протектором для работы на грун­тах. В случае, если условия работы сопряжены с повышенным рис­ком повреждения шин, можно использовать колеса, обод которых набран из нескольких резиновых секторов, с изолированной воздуш-

;й полостью внутри каждого. Повреждение одного из секторов не иводит к выходу колеса из строя, а каждый из секторов может быть заменен независимо от других. Возможна также комплектация

;и-погрузчика гусеницами со стальными или резиновыми трака-одеваемыми на колеса и снижающими удельное давление маши­ны на грунт при одновременном повышении ее проходимости.

Рабочее оборудование мини-погрузчика включает, как прави­ло, сменный рабочий орган, быстродействующий захват, грузовую стрелу и гидросистему, обеспечивающую подъем/опускание стре-ДЬ1, наклон ковша и работу органов с автономным гидроприво­дом. Ассортимент сменных рабочих органов достаточно широк и включает ковши разного объема с фронтальной и боковой разгруз-, вилочные и грейферные захваты, навесной экскаватор «обрат-лопата», фрезы, дисковые пилы, вибротрамбовки, гидромоло-

73

II

ты, траншеекопатели, буры, бетоносмесители, подметальные щет­ки, отвалы, снегоуборочные устройства и т.д.

По типу компоновки рабочего оборудования современные мини-погрузчики с бортовым поворотом можно объединить в три группы.

1. Наиболее распространена П-образная в плане стрела, пере­
кладина которой с быстродействующим захватом и рабочим орга­
ном располагается перпендикулярно оси машины непосредствен­
но перед кабиной оператора (см. рис. 3.19). Задние концы боковых
балок стрелы шарнирно крепятся к высокому порталу силовой
рамы мини-погрузчика, расположенному сзади кабины в виде арки
над моторным отсеком. П-образная стрела обеспечивает относи­
тельную простоту и надежность силовой конструкции и хороший
обзор рабочей зоны. Недостатком является возможность входа в
кабину только через проем в лобовой панели, так как с боков ка­
бина закрыта боковыми балками стрелы, а сзади - двигателем.

2.   Более удобен вариант, при котором П-образная стрела (рис. 3.20)
является звеном параллелограммного рычажного механизма, обеспе­
чивающего ей параллельно-поступательное движение при подъеме и
опускании. Механизм крепления стрелы при этом более сложен, что
компенсируется сохранением ориентации ковша при подъеме, опус-

Рис. 3.20. Параллелограммный рычажный механизм подъема стрелы мини-погрузчика:

1 - силовая панель рамы; 2 и 5 - рычаги параллелограммного механизма подъема стре­лы; 3 - П-образная стрела; 4 - косынка; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы

74

кании

и увеличением вылета ковша при выгрузке. Стрела крепится к силовому каркасу погрузчика четырьмя (по две с каждой стороны) рычагами. При подъеме стрелы рычаги поворачиваются относитель­но точек их крепления к раме и поднимают шарниры крепления ко­сынок стрелы вместе с прикрепленным к стреле рабочим органом.

3. Однобалочная стрела - сложная пространственная конструк­ция, закрепленная одним концом на оси в портале рамы погрузчи­ка и шарнирно опирающаяся на гидроцилиндр подъема/опускания (рис. 3.21). Главным преимуществом такой стрелы является возмож­ность входа в кабину погрузчика через боковую дверь. В то же вре­мя несимметричное приложение нагрузки к раме машины вызывает появление дополнительных скручивающих и опрокидывающих мо­ментов, что предъявляет повышенные требования к прочности ме­таллоконструкций и устойчивости погрузчика. Дизельный двигатель с гидронасосом расположен в задней части погрузчика. Ограниче­ние по высоте и стремление обеспечить водителю обзор через зад­нее окно вынуждают конструкторов размещать двигатель как мож­но ниже, что делает необходимым его защиту от повреждения снизу при работе на неровной поверхности. С боков и сверху силовая установка закрыта кожухом, снижающим уровень шума.

Доступ к узлам и агрегатам при обслуживании и ремонте обес­печивается оптимизаций компоновки моторного отсека и откиды­ванием кожуха и кабины. Органы управления, контрольные при­боры и индикаторы расположены по сторонам фронтального вхо­да и на подлокотниках операторского кресла, которое оснащено рычагом безопасности. Выходя из кабины, опера­тор сдвигает рычаг в сторо­ну или вверх, при этом включаются стояночные тормоза или блокируются . все органы управления и останавливается двигатель.

Технические возможно­сти мини-погрузчиков ха­рактеризуются таким же набором показателей, как и других машин этого типа; соотношения между боль­шинством параметров не поддаются количественно­му описанию с удовлетво­рительной точностью. Ис­ключение составляет связь

опрокидывающей нагруз-   Рис. 3.21. Мини-погрузчик с однобалочной
; Ки с грузоподъемностью:       асимметрично расположенной стрелой

75

Fon „=1,9243

где Fonp - опрокидывающая нагрузка, кг; q - грузоподъемность, кг. Производительность одноковшового фронтального погрузчика.

Технология производства погрузочно-разгрузочных работ одно­ковшовым фронтальным погрузчиком не зависит от его типа, по­этому эксплуатационная производительность рассчитывается по общей для всех типов погрузчиков формуле

ТТ = V     е   k   k IT

Li     ' ковшасзапл-услл-в / -*щ

где П - производительность машины эксплуатационная, м3/ч; FKOBIna-вместимость ковша с «шапкой», м3 (для погрузчиков с массой до 30 т ^ковша = ОДЮ2С - 0,1606; свыше 30 т - Кковша = 0,0009G + 2,1697); G -масса погрузчика, кг; <?зап - коэффициент заполнения ковша (табл. 3.6); kycn - коэффициент условий работы (1 - при ясной погоде и хорошей видимости; 0,85 - при ненастной погоде и ухудшенной видимости); ks - коэффициент использования времени смены; Т^^^ - продолжи­тельность цикла, по оценкам практиков равная 0,45...0,55 мин.

Таблица 3.6

Физические свойства перегружаемых материалов

Продолжительность цикла можно оценить по формуле

'внедр "*" 'зал • ^о

где /Внедр - время на внедрение ковша в бурт материала; Јзап - время на запрокидывание ковша; /отх - время на отход погрузчика от бур-та; ^выгр ~ время на выгрузку ковша; /ман - время на маневрирова­ние; /подх - время на подход погрузчика к бурту; /пер - время на пере­ключение органов управления в течение цикла;

76

(3.19) (3.20) (3.21) (3.22) (3.23) (3.24) (3.25)

'подх ~~ Аюдх / ^ подх >

4овша ~ расстояние от кромки ковша до задней стенки; С/внедр -скорость внедрения ковша в материал; t3&nZ, ?запН - время заполне­ния ковша с рычажным соответственно Z-механизмом и Н-меха-низмом его поворота; й?цил - внутренний диаметр гидроцилиндра поворота ковша; JmT - диаметр штока гидроцилиндра поворота ков­ша; Ашт.зап - Х°Д штока гидроцилиндра при запрокидывании ковша из положения внедрения; Ртеор - теоретическая производительность насосов, питающих гидроцилиндры поворота ковша; г|об - объем­ный КПД насосов; /Bb!rpZ, /выгрн - время выгрузки ковша соответст­венно с рычажными Z-механизмом и Н-механизмом его поворота; Ьподх - расстояние от места выгрузки к месту загрузки; С/подх - ско­рость погрузчика при движении от места выгрузки к месту загрузки; LOTX - расстояние от места загрузки к месту выгрузки; f7OTX - ско­рость погрузчика при движении от места загрузки к месту выгрузки; /гшт опр - ход штока гидроцилиндра при опрокидывании ковша в по­ложение выгрузки.

Как видно из формул, продолжительность запрокидывания и выг­рузки ковша зависит от схемы рычажного механизма его крепления. В Z-механизме запрокидывание ковша производится при заполнении маслом поршневых полостей гидроцилиндров поворота ковша, а в Н-механизме - штоковых. При выгрузке порядок заполнения по­лостей меняется на противоположный. Маневрирование и переклю­чение органов управления занимают в зависимости от квалифика­ции машиниста от 2 до 6 с в течение цикла. При оценке скорости выполнения погрузчиком операций рабочего цикла можно принимать, что внедрение ковша в бурт материала начинается со скоростью под­хода, что соответствует примерно передаче II; запрокидывание ковша совмещено с началом отхода; скорости отхода и подхода практически одинаковы (что допустимо на ровной дороге):

ту       _ту      /л. v внедр    w подх / л >

Следует также иметь в виду, что пути подхода и отхода могут иметь разную протяженность из-за особенностей местности и спо­собов подачи автотранспорта под погрузку (табл. 3.7).

Таблица 3.7

Технические характеристики погрузчиков

Автопогрузчики. Автопогрузчики (рис. 3.22) предназначены для перегрузки штучных грузов на открытых и закрытых складах, стройках, промышленных и торговых предприятиях, грузовых же­лезнодорожных станциях и портах. Название утвердилось за этим типом машин со времен, когда их рабочее оборудование монтиро­вали на укороченном и усиленном шасси грузового автомобиля. Сегодня главной отличительной особенностью автопогрузчиков является грузоподъемная мачта (или рама), на которой монтиру­ются грузозахватные органы. Мачта шарнирно крепится к раме ав­топогрузчика (рис. 3.23) нижними концами стоек и удерживается в вертикальном или наклонном положении гидроцилиндром или винтовым механизмом. Мачта состоит из нескольких телескопи-

78

ас. 3.22. Автопогрузчик с телескопической наклоняемой мачтой и вилочным

захватом

Рис. 3.23. Устройство автопогрузчика;

1 - вилочный захват; 2 - каретка для крепления рабочего органа; 3 - телескопическая мачта; 4 - гидроцилиндры подъема/опускания; 5 - механизм наклона мачты; 6 - кабина машиниста; 7 - моторный отсек; 8 - противовес; 9 — рама базового шасси

79

чески сопряженных секций, раздвигае­мых телескопическими гидроцилиндра­ми или совместными полиспастами из плоских роликовых цепей и гидроци­линдров. По направляющим мачты под­нимается и опускается каретка, к кото­рой крепится грузозахватный орган: вилы, грузоподъемный крюк или тра­верса.

Автопогрузчики комплектуются ди­зельными двигателями и гидромехани­ческой трансмиссией с гидротрансфор­матором и автоматической коробкой

передач. Ведущим является только передний мост, так как силы тяги, обеспечиваемой им благодаря массе перевозимого груза, хва­тает для перемещения по ровным поверхностям, на которых рабо­тают автопогрузчики. Маневрирование осуществляется только зад­ними колесами, управляемыми гидроцилиндрами (рис. 3.24).

Глава