1.2. Основные узлы и элементы строительных машин

Каждая строительная машина состоит из: рабочего оборудования, непосредственно выполняющего технологическую операцию; ходово­го оборудования для передвижения машины; силового оборудования (двигателя), приводящего в действие рабочее и ходовое оборудова-

8

ние; передаточных механизмов {трансмиссии), связывающих рабочее и ходовое оборудование с силовым; системы управления для включе­ния и выключения, реверсирования и изменения скорости механиз­мов и рабочего органа машины; рамы, на которой установлены все узлы и механизмы машины.

Основное силовое оборудование современных строительных ма­шин — это: электродвигатели постоянного или переменного тока с питанием от внешней силовой сети; двигатели внутреннего сгорания (ДВС), карбюраторные или дизельные, используемые чаще всего на самоходных машинах. Электродвигатели отличаются удобством пус­ка и управления, простотой реверсирования, экономичностью и при­годностью для индивидуального привода отдельных механизмов ма­шин. Но для таких машин должны быть до начала работ подведены сети электроэнергии нужного напряжения, что не всегда возможно. В этом отношении дизельные двигатели имеют много преимуществ, и не случайно сейчас они находят широкое применение, особенно на самоходных строительных машинах (стреловых кранах, экскавато­рах), входят в состав комбинированного дизель-электрического при­вода. При этом индивидуальные электрические приводы каждого рабочего механизма при многомоторном приводе получают электро­энергию от генератора тока, получающего вращение от дизеля. Ди­зель-электрический привод не связан с внешними силовыми сетями, упрощает кинематическую схему машин по сравнению с одномотор­ным приводом, так как не требуются сложные механические транс­миссии. При этом обеспечивается в широком диапазоне плавное бес­ступенчатое регулирование рабочих скоростей исполнительных ме­ханизмов. Дизели получили широкое применение еще и потому, что они в 1,3—1,5 раза более экономичны, имеют более высокий (на 30-40 %) КПД и способны работать на более дешевом топливе.

Однако двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков. Это прежде всего невозможность реверсирования (из­менения направления вращения вала) и пуска под нагрузкой, неболь­шой диапазон регулирования скорости и крутящего момента, боль­шая чувствительность к перегрузкам, сложность пуска при низких температурах, сравнительно малый срок службы (3000—4000 ч), вы­сокая стоимость эксплуатации.

Трансмиссии или передачи представляют собой систему механизмов для передачи энергии от двигателя к исполнительным органам маши­ны с изменением скоростей, крутящих моментов, направления и вида движения. В зависимости от способа передачи этой энергии трансмис­сии бывают механические, электромеханические, гидравлические и

9

пневматические. В наиболее распространенных механических пере­дачах чаще всего используются передачи вращательного движения, либо за счет трения (фрикционные и ременные), либо за счет зацеп­ления (зубчатые, червячные, цепные и винтовые). В каждой передаче вал, передающий мощность, называется ведущим (входным), а вос­принимающий ее — ведомым (выходным).

Основными параметрами передач являются мощность на ведущем и ведомом валах, а также быстроходность, т. е. угловая скорость или частота вращения ведущего и ведомого валов. Передачи могут быть с постоянным и переменным (регулируемым) передаточным числом, определяемым как отношение частот вращения одного вала к друго­му. Различают понижающие (редукторные) и повышающие (мульти-пликаторные) передачи. В строительных машинах чаще используют­ся понижающие передачи.

Фрикционные передачи работают за счет сил трения возникающих в точке контакта цилиндрических, конических и клиновых катков при взаимном их прижатии друг к другу с необходимым усилием.

Ременные передачи состоят из ведущего и ведомого шкивов, рас­положенных на некотором расстоянии друг от друга и охватываемых одним или несколькими кольцевыми ремнями из гибких и прочных материалов (прорезиненные, полиамидные, кожаные и др.). Чаще всего в строительных машинах используются клиноременные пере­дачи как обеспечивающие передачу больших мощностей при боль­ших передаточных числах. В них используются один или несколько ремней, но не более восьми. Необходимое натяжение ремней в про­цессе работы обеспечивается регулируемыми и автоматически дей­ствующими натяжными устройствами. Достоинство ременных пере­дач — простота конструкции и эксплуатации, плавность и бесшум­ность работы, предохранение механизмов от перегрузки за счет проскальзывания ремня. Основной недостаток — непостоянство пе­редаточного числа.

Зубчатые передачи в общем виде состоят из двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении. Ведущее, обычно меньшее, колесо назы­вается шестерней, а ведомое большое — колесом. По расположению колес передачи бывают с внешним и внутренним зацеплением, с пре­секающимися осями — конические зубчатые колеса, с перекрещива­ющимися осями — цилиндрические винтовые, конические гипоид­ные и червячные.

В строительных машинах чаще всего применяют цилиндрические зубчатые передачи (рис. 1.1). По сравнению с ременными передача­ми, зубчатые способны передавать большие мощности, обеспечива-

10

Рис. 1.1. Принципиальная схема зубчатой передачи и геометрии зубчатого зацепления прямозубых цилиндрических колес

ют точность, постоянство и большие передаточные числа, они име­ют малые габариты при высоком КПД, они долговечны, надежны и просты в эксплуатации.

Как видно из приведенной на рис. 1.1 принципиальной схемы зуб­чатой передачи, боковые эвольвентные профили зубьев колес каса­ются в точке Р, называемой полюсом зацепления. Эта точка делит линию центров О₁O₂ в отношении, равном передаточному числу u. Окружности диаметрами d₁ и d₂, касающиеся в точке Р, называют делительными и выбирают в качестве базы для определения основных размеров зубчатых колес. Делительная окружность делит зуб по высоте на две части — головку и ножку. Окружность диаметром d_B, отсекающую на ножке зуба точку, от которой начинается построение эвольвентного профиля, называют основной. Касательная к основ­ным окружностям шестерни и колеса представляет собой геометрическое место точек касания профилей двух соприкасающихся зубьев и

11

называется линией зацепления. Угол а между линией зацепления и перпендикуляром к линии центров колес называют углом зацепления. Геометрические и кинематические параметры зубчатых передач стандартизированы. Основными параметрами их являются: Z₁ и Z₂ — число зубьев шестерни и колеса; u = Z₂/Z₁ — передаточное чис­ло; Р₁ — окружной шаг зубьев (расстояние между одноименными профилями соседних зубьев по дуге делительной окружности), мм, m = P/π — модуль зацепления (основная характеристика размеров зубьев), мм; h_a = m — высота головки зуба, мм; S — толщина зуба по делительной окружности, мм; d_f = d — 2h_f = m(z — 2,5) — ме­жосевое расстояние колес, мм; в = (6-10)m — ширина рабочей ча­сти колес, мм.