КОМБИНИРОВАННОЕ СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Пневматическое оборудованиеприменяется для подачи сжатого воздуха, приводящего в движение механизированный строительный инструмент и пневмоцилиндры для включения и выключения фрикционных муфт и тормозов. Энергия сжатого воздуха используется также для транспортировки строительных материалов (сыпучих и пылевидных материалов, краски, шпаклевки и пр.). Рабочим силовым агрегатом у пневматического оборудования являются поршневые, ротационные и винтовые компрессоры. Последние в силу своей бесшумности, высоких значений КПД получили в настоящее время наибольшее распространение.

Различают прицепные и стационарные компрессорные станции. Первые монтируются на одноосном или двуосном шасси (дизель-компрессор) и перемещаются с объекта на объект с помощью транспортных средств. Вторые монтируются на рамах или на шасси грузового автомобиля.

Легкие компрессорные установки малой производительности,

до 1 м³/ мин, монтируются на одноосном шасси, при этом используются две или электромотор переменного тока. Перевозят компрессионные установки в пределах строительной площадки вручную.

Гидростатический приводполучил в настоящее время широкое распространение. Это объясняется рядом его неоспоримых преимуществ: малая металлоемкость, возможность бесступенчатого регулирования скоростей, простота реверсирования, возможность обеспечивать автоматизацию работы строительных машин, высокий КПД.

К недостаткам относятся следующие факторы: затрудненный пуск при низких температурах воздуха, необходимость дополнительных затрат на обеспечение высоких требований к чистоте гидравлических масел, а также на их приобретение по мере исчерпания ресурса и в связи с сезонностью их замены.

Гидростатический привод (передача) включает в себя помимо упомянутых гидронасосов и гидромоторов резервуар для гидравлического масла, трубопроводы и шланги, гидроаппаратуру для управления и в целом представляет собой сложную систему. В качестве рабочей жидкости используются гидравлические масла: минеральные, получаемые из нефти перегонкой, или синтетические.

Для обеспечения противоречивых требований к их свойствам в процессе эксплуатации к маслам добавляются присадки (специальные химические вещества).

Рабочий процесс гидронасоса основан на попеременном заполнении рабочей полости гидрожидкостью и вытеснении ее оттуда в полость нагнетания.

Гидродвигатель преобразует энергию потока жидкости от гидронасоса в механическую энергию движения выходного звена.

По характеру движения выходного звена гидродвигатели делятся на:

- гидромоторы с непрерывным вращательным движением вала (выходное звено);

- гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением штока (выходное звено).

Основными параметрами гидронасоса и гидромотора являются их рабочий объем, частота вращения валов гидромашин, номинальное давление в гидросистеме, а производными - подача Q_H и мощность N_a для насоса, расход гидрожидкости Q_™ и крутящий момент М_гм для гидромотора, а также полный КПД гидромашин η_пол. Для гидроцилиндров основными параметрами являются скорость и усилие штока.

Подача (или расход) есть количество подаваемой или пропускаемой рабочей жидкости за единицу времени.

Рабочий объем определяется количеством гидрожидкости, проходящей через насос (мотор), за один оборот его вала.

Рабочий объем может быть постоянным или регулируемым, поэтому соответственно изменяется и подача:

где q_H - рабочий объем гидронасоса, см³

n_н - частота вращения вала насоса, об/мин;

η_у - объемный КПД насоса, учитывающий утечки рабочей жидкости через неплотности между корпусом и подвижными частями.

Мощность на валу насоса определяется но формуле:

где Δр_н - перепад давления между входом и выходом из насоса, МПа;

η_п - полный кпд насоса, учитывающий утечки, потери энергии на трение движущихся частей, а также потери напора.

Крутящий момент на валу гидромотора:

где q_гм - рабочий объем гидромотора, см³

Δр_гм - перепад давления на входе и выходе гидромотора, МПа;

η_гм - полный КПД гидромотора.

Гидронасосы, применяемые в приводе строительных машин, по способу вытеснения гидрожидкости и типу рабочего органа подразделяются на шестеренчатые, аксиально-поршневые и пластинчатые.

Шестеренчатые насосы имеют постоянную подачу (т.е. нерегулируемую производительность). В зависимости от типоразмера ее максимальная величина достигает 300 л/мин, КПД до 0,55. Максимальная величина давления до 25 МПа.

Аксиально-поршневые гидронасосыподразделяются на регулируемые

и нерегулируемые. У первых имеется система управления, позволяющая изменять угол наклона шайбы или блока цилиндровот 0 до 25°. У последних угол наклона не изменяется, и они работают с постоянной подачей. Аксиально-поршневые насосы развивают максимальное давление на выходе до 40 МПа, производительность их достигает 1000 л/мин, а КПД - 0,98.

Пластинчатые гидронасосыимеют постоянную подачу, ее максимальное значение для определенного типоразмера достигает 150 л/мин при давлении до 18 МПа. КПД этих насосов не превышает 0,8.

Перечисленные гидронасосы применяются и в качестве низкомоментных гидромоторов. Для высокомоментных гидромоторов используются радиально-поршневые нерегулируемые гидродвигатели с эксцентриковым валом. Радиально-поршневые гидромоторы состоят из 5 и 7 гидроцилиндров,

установленных перпендикулярно оси вращения эксцентрикового вала. Под действием давления рабочей жидкости поршни перемещаются в цилиндрах и создают крутящий момент на валу при помощи шатунов и эксцентрика.

Такие гидромоторы позволяют получить частоту вращения выходного вала в 10-20 раз меньшую, чем у аксиально-норшневых гидромоторов, а следовательно, при той же мощности крутящий момент на выходном валу возрастает во столько же раз. Поэтому высокомоментные гидромоторы в некоторых механизмах могут использоваться без редукторов, что уменьшает массу машины, упрощает ее конструкцию и делает ее компактной.

У гидроцилиндров двухстороннего действиягидроцилиндр представляет собой гильзу (трубу). Внутри гильзы перемещается поршень со штоком (рис. 4).

Рис. 4. Гидроцилиндр двухстороннего действия:

1 - труба; 2 — шток; 3 — штуцеры поршневой и штоковой полостей;

4 - поршень; 5 , 6 - уплотнители; 7 - крышка

Поршень 4 и крышка 7 имеют резиновые уплотнители 5 и 6, которые предотвращают перетекание жидкости из полости цилиндра и вытекание ее наружу в соединение штока и крышки. Для подвода и отвода гидравлического масла в цилиндр служат штуцера 3, соединенные трубопроводами с насосом и баком.

Скорость перемещения штока V_п, а также развиваемое им усилие F зависят от направления подачи масла.

Если масло от гидронасоса подается через штуцер в поршневую полость, то V_p1<V_p2, а F₁>F₂. Такое направление подачи используется для рабочего хода гидроцилиндра в приводе строительной машины.

Если масло подается в штоковую полость, то V_p1>V_p2, а F₁<F₂. Такое направление подачи используется для обратного нерабочего хода гидроцилиндра в машинах.

Объяснением этого явления служат следующие зависимости:

1-й случай

2-й случай

где Д и d - диаметры цилиндра и штока;

Q - расход гидравлического масла;

Δр - перепад давления на входе и выходе гидроцилиндра;

η_гц- полный КПД гидроцилиндра.

Отечественной промышленностью выпускаются гидроцилиндры в стандартном исполнении диаметром до 200 мм и длиной хода поршня до 2000 мм.