ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ.
Временные передачи.
| n2 |
| n1 |
Временные передачи состоят из 2-х штифтов на которые надет бесконечный ремень (замкнутый) плоский, трапецеидальный. По применению бывают хлопчатобумажные, прорезиненные (наиболее распространены хлопчатобумажные и полиамидные, обладающие прочность больше в 5 раз, чем прорезиненные и в 8-10 раз, чем кожаные).
Передаточное число ременной передачи
i-D2/0,98*D1 (8), где:
d1 и d2 - соответственно диаметр ведущего и ведомого штифтов.
В результате сил трения между ремнем и ведомым штифтом ремень увлекает и приводит во вращение ведомый штифт.
Среди всех ремней получают наибольшее распространение клиновые, они позволяют передавать вращение при малом расстоянии между осями штифтов. В плоскоременных передачах передаточные числа допускаются до 10, в клиноременных до 15, перед мощности от 2000 до 10000 кВт, скорость ремня может достигать до 30 м/с при прорезиненном и до 45 м/с при кожаных.
Работа способность временных передач определяется тяговой способностью и силами сцепления. В настоящие время получили распространения получили зубчато-ременные передачи, на основе новых материалов армированных стальными тросами или с полиамидным корпусом, эти передачи компактней, работают бесшумно без скольжения со скорость до 80 м/с и передают мощности до 1000 кВт.
Эти передачи состоят из колес, по окружности которых нарезаны зубья, оси колес расположены на таком расстоянии, что зубья одного колеса входит между впадинами другого колеса. При вращении другое колеса зубья упираются в бок поверхности зубьев другого колеса, в результате чего 2-ое колесо начинает вращаться в противоположном направлении, меньшее из пары зубьев называют шестерней, а большее колесом.
Термин зубчатое колесо является общим. Передаточное отношение зубчатой передачи
i=n1/n2=d2/d2=z2/z1 (9), где
n – скорость оборотов в минуту;
z - число зубьев ведущего и ведомого колес;
Зубчатыми колесами передают вращение меж валами с параллельными перекрещивающимися и пересекающимися осями, кроме внешнего передачи могут иметь и внутренние зацепление на (рис.3) приводятся основные виды зубчатых передач.
Достоинство зубчатых передач высокий КПД (0,96-0,98), большая надежность и долговечность, постоянство передаточности отношений и применимость в широком диапазоне мощностей (до 50000кВТ). Она передает вращение между пересекающимися осями (рис.4).
Рис.3
Рис.4
Движение червяных передачах осуществляется по принципу винтовой пары, винтом является червяк, который представ собой винт с резьбой трапециевидной формы, червячное колесо является как бы гайкой в зацеплении с которой находится червяк, червяк может быть однозаходным или иметь несколько заходов, за каждый оборот червяка колесо поворачивается на 1 зуб, при однозаходном червяке или на количество зубьев равное количеству заходов червяка. Червячные передачи выполняются с передаточными числами 50-60, но в отдельных случаях более 200. Передаточное число червячной передачи:
i=zk/k (10), где
Zк - число зубьев передаточного червяка;
к - число заходов червяка;
Червячными передачами до 700кВт, окружные скорости 15м/с, КПД 0,7-0,9. В строительных машинах червячные передачи применяют в тех случаях, когда требуется больше передаточное число, они часто используются в грузоподъемных устройствах, так как они обладают свойством самоторможения из-за чего не требуются тормозные устройства.
РЕДУКТОРЫ.
Это механизмы в виде отдельных агрегатов, которые служат для понижения частоты вращения и увеличение крутящих моментов, они состоят из 1 или нескольких пар зубчатых колес или червяных передач, помещенных в специальном корпусе (рис.5).
Рис.5
Редукторы выполняют одноступенчатые (рис5, а,г), двухступенчатые (рис.5, в,д), трехступенчатые (рис.5, в). Червяные редукторы выполняют одноступенчатые (рис.5, е), передаточные число двухступенчатых или трехступенчатых равно произведению передаточных чисел каждой пары.
ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ.
Они служат для передачи вращения между 2 параллельными валами при большом расстоянии между ними до 8 метров, они состоят из 2-ух цепных звездочек и бесконечной цепи. Передаточное число цепной передачи:
i=n1/n2=d2/d2=z2/z1 (11),
Обычно для цепной передачи i<=8, а в тихоходных i достигает 15.
Достоинства цепных передач является: возможность применения их широком в широком диапазоне межцентриных расстояний, малые габариты и масса, простота замены и высокий КПД.
Недостатки: внезапный обрыв, удлинение в следствии износа или необходимость натяжных устройств, неравномерные скорости, особенно при малом числе зубьев в звездочки. В строительных машинах цепи широко применяются для привода от двигателя и для привода отдельных механизмов.
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.
Их используют при разработке выемок, котлованов и траншей, для образования насыпей, плотин, дорожного полотна, при буровых и планировочных работах. На 1 м3 промышленных работ выполняется в среднем от 1,5 до 2 м3 земляных работ, а на 1 м3 гражданского сооружения до 0,5 м3. Одной из основных операций при земляных работах является разрушение грунта. Грунты и породы разрушаются:
l механическим способом, когда рабочие органы непосредственно отделяют грунт от массива;
l гидромеханическим способом, когда грунт разрушается рабочим органом (фрезой), а затем транспортируется при помощи воды или грунт сразу разрушается струей воды высокого давления;
l взрывным способом, когда в породе предварительно пробуриваются шкуры, в которых подрываются взрывчатые вещества;
l применяются так же комбинированные способы, когда предварительно разрушение грунта производиться рыхрытелем, а его транспортировка другими машинами.
Машины выполняющие земляные работы можно разделить на следующее классы:
l машины для подготовительных работ;
l землеройно-транспортные машины;
l экскаваторы;
l машины для гидравлической разработки грунта;
l для бурения скважин диаметром от 0.5 до 3 м;
l для разработки мерзлого грунта;
l для уплотнения грунта;
l для свайных работ;
Отделение грунта от массива осуществляется режущей частью рабочего органа, рабочему органу сообщается 2 движения: одно для внедрения его в грунт, характеризуемая скоростью подачи, и второе при котором отделяется грунт от массива, характеризуемая скоростью резанья. Величина подачи колеблется от 0,1Vр ,где скорость подачи, которая колеблется от 0,8 до 2 м/с. Рабочие органы отделяют грунт от массива и перемещают его, процесс только отделения грунта от массива(разрушение грунта),называется процессом резанья, весь процесс отделения грунта от массива и заполнения им рабочего органа (ковша экскаватора, скрепера) или перемещения его рабочим органом(отвалом бульдозером, грейдером) называется процессом капания.
МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
К подготовительным работам относятся удаления кустарников, деревьев, пней на строительных площадках, а так же рыхления грунтов в том числе и мерзлых грунтов, эти работы выполняются рыхлителями кусторезами, корчевателями, для эффективности этих работ не обходимо что бы машины могли развивать большие тяговые усилия и мощность. Рыхлитель (рис.6) представляет собой гусеничный трактор или базовый тягач с навесным оборудованием.
Рис.6
Навесное оборудование состоит из рабочего органа зубьев, подвески, системы управления. Рыхлители так же используются для расчистки лесных просек от пней, раламывания дорожного покрытия. Тяговое усилия является главным параметром усилия. Различают:
· легкие рыхлители с тяговым рыхлителем 3-6 тс и мощностью до 55кВт;
· средние 10-15 тс и 50-120 кВт;
· тяжелые 25 тс и 120-250 кВт;
· сверхтяжелые 50 тс и более 250 кВт;
В начале рабочего процесса одновременно с перемещением машины зубья с помощью гидро системы заглубляются в грунт до определенной глубины. Далее машина перемещается с сохранением этой глубины и идет разрушение грунта. Производительность рыхлителя Пэ зависит от ширины захвата В(м), средней глубины рыхления h, средней глубины рабочим ходом в одну сторону Lрх, средней скорости рабочего хода Vрх= 1,7 - 2,2.
Пэ=3600*B*h*Lpx*KT*KB/L3*3,6t*Vpx (12);
B=Kn[bn+2htgM+f(n-1)] (13) – ширина захвата при рыхлении; где:
Кт – коэффициент учитывающий работу толкаче (0,8÷1,2);
КВ – коэффициент использования времени. Принимается 0,85;
L3 – радиус закругления;
Кп – коэффициент перекрытия (Кп = 0,75);
b – ширина зуба;
µ - угол скола от вертикали (15-25°);
t – шаг зубьев;
Кусторезы.
Кусторезом можно срезать кустарники и деревья, причем за 1 проход очищается кустарники и мелколесья полоса от 3,5 до 5 м. Рабочий орган кустореза состоит из 2 отвалов соединенных вместе в плане под углом 40- 60 градусов и шарнирно прикрепленных к раме гусеничного трактора (рис.7).
Рис.7.
По нижним кромкам отвала крепят ножи, режущие кромки которых выполняют гладкими или в виде пилы, так как ножи и отвал в плане имеют треугольную форму, то при движении кустореза в перед создается подача необходимая для срезания деревьев и кустарников. Может быть заменен на той же раме мощным толкающим приспособлением древовала, при этом толкающие устройство поднимают на высоту 3-5 м над землей, тяговое усилие в 25 тс достаточно что бы повалить дерево диаметром 2 м.
Корчеватели-собиратели.
Их применяют для извлечения из почвы крупных камней и пней, корчевания кустарников и уборки деревьев срезанных кусторезами и поваленных древовалами, рабочим органом служат решетчатый отвал с зубьями расположенными в нижней части (рис.8).
Рис.8.
Отвал сваивают из вертикальных ребер и поперечных балок коробчатого сечения. Спереди к ребрам приваривают лобовой лист, защищающий радиатор трактора, отвал крепится к толкающей раме трактора, аналогичной раме кустореза. Извлекать камень можно толкающим усилием или подклинить его ,а затем поднять.
ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ.
Отделяющие грунт от массива и перемещающие его на сравнительно не большие расстояния называются землеройно-транспортными, к ним относятся бульдозеры крейсеры, грейдеры и грейдеры-элеваторы. Бульдозер (рис.9) представляет собой гусеничный или колесный тягач с навесным оборудованием, имеющие рабочий орган в виде отвала 1 соединенного с толкающими брусьями 2 для подъема и опускания отвала служит гидроцилиндр 3.
Рис.9.
Различают бульдозеры:
· с неповоротным отвалам, который крепиться жестко перпендикулярно к продольной оси машины, такие бульдозеры применяют для устройства выемок для возведения насыпей планировок площадок, разработки и засыпки траншеи.
· с поворотным отвалом, который может поворачиваться на углы в горизонтальной и вертикальной плоскостьях, позволяет перемещать грунт не только в перед но и в сторону, этими бульдозерами можно нарезать террасы на косогорах, засыпать траншеи расчищать дороги от снега.
Помимо основного органа бульдозера – отвала, могут быть навожены для толкания кусторез, рыхлители, канавокопатели, корчеватели и др. сменное оборудование, что расширяет область применения бульдозеров.
В начале работы заглубляется режущая часть отвала, при одновременном перемещение бульдозера вперед, отделяемый от массива грунт, накапливается впереди ножа образую призму волочения. Отделение грунта от массива происходит до тех пор пока призма волочения не достигнет верхней кромки отвала, после этого отвал на ходу поднимается на поверхность грунта продолжая перемещать призму волочения к месту отвала при этом углубление засыпаются грунтом призмы волочения, а возвышения срезаются режущей частью отвала, если перемещаемый грунт необходимо распределить, на поверхности то отвал при движении бульдозера поднимают. Главным параметром бульдозера считается номинальная тяговое усилие, основными параметрами: масса и мощность. Бульдозеры классифицируется по классовым усилиям по мощности базовой машины:
l легкие от 20-80 кВт;
l средние от 80-150 кВт;
l тяжелые от 150-300 кВт;
l сверхтяжелые сверх 300 кВт;
Эксплуатационная производительность бульдозера:
Пэ=3600qфКвКу/Тц, м3/ч (14), где
qф – объем призмы волочения, м3/ч;
Ку – коэффициент учитывающий влияние уклона местности, влияющий на производительность, равный:
· при работе на подъемах:
0÷5% Ку=1,0÷0,67;
5÷10% Ку=0670÷0,5;
10÷15% Ку=0,5÷0,4;
· при работе на уклонах:
0÷5% Ку=1,0÷1,33;
5÷10% Ку=1,33÷1,94;
10÷15% Ку=1,94÷2,25;
0÷5% Ку=2,25÷2,68;
Тц – время цикла, с;
Тц=tp’+ tp’’+ to.x.+ to.o.x.+ to.p.x.+ tм (15), где
tp’ – время накопления призмы волочения;
tp’’ – время транспортировки призмы;
to.x. – время остановки после рабочего хода;
to.o.x. – время обратного хода;
to.p.x. – время остановки после обратного хода;
tм – время маневрирования;
Автогрейдер.
Он является одной из машин предназначенных для строительства дорог и их содержания, с помощью его профилируют дорожное полотно, возводят насыпи до 0,6 м, перемещают и разравнивают грунт по дорожному полотну, планируют площадки и тд. Общий вид автогрейдера представлен на рис. 10.
Рис.10.
Рабочий орган автогрейдера – отвал, устанавливают под углом в плане от оси машины и с подъемом к оси дороги. Автогрейдеры подразделяются:
· легкие мощностью до 100 кВТ;
· средние от 100 до 150 кВт;
· тяжелые свыше 160 кВт;
Почти все грейдеры выполняются 3х-осными с двумя задними ведущими осями. Автогрейдеры часто снабжают кирговщиками для снятия дорожной одежды, а в зимние время на них устанавливаются луженые снегоочистители. Рабочие скорости колеблются в пределах от 1 до 2 м/с. В зависимости от веса отечественные автогрейдеры делят на 5 типов:
| Легкий | Средний | Тяжелый | |||
| Тип автогрейдера | |||||
| Масса, т | 7-9 | 10-12 | 13-15 | 17-19 | 21-23 |
Для ремонта дорог и строительства их используются чаще средние автогрейдеры, для значительных объемов дорожных работ: строительство аэродромов, планирование больших площадей, а так же при работе в тяжелых грунтах, как правило применяют тяжелые автогрейдеры.
Конструкция характеризуется схемой ходовой части. Число осей А с управляемыми колесами, число ведущей осей Б и общие число осей В характеризует общую схему автогрейдера, которая обозначается формулой:
А*Б*В, например на рис.10: 1*2*3.
Именно автогрейдеры получили наибольшее распространение. Производительность автогрейдеров Псм (сменная) при профилировании, при нарезке канав и др. работах определяется по объему срезаемого и перемещаемого грунта в смену(м3/смену):
Псм=ТКнV/tКр (16), где
T – продолжительность смены, ч;
Кн – коэфициент использования времени в смену (0,8-0,95);
V – геометрический объем грунта перемещаемый за 1 рабочий ход, м3;
Кр – коэффициент разрыхления;
t – время рабочего цикла, ч, оно складывается из:
t1 – время перемещения грунта отвалом;
t2 – время на подъем отвела в транспортирующую положение;
t3 – время на переключение передачи и повороты в положение рабочего хода;
t4 – время на обратный ход;
t5 – время на переключение передачи и повороты в положение обратного хода;
t6 – время на опускание отвела вв рабочие положение;
Производительность автогрейдера в смену при производстве планировочных работ :
Псм=1000(В-b)VКн/t*m, м3/ч (17) , где
В – ширина захвата (полосы планирования) отвалом, установленным перпендикулярно или под углом в плане к оси движении, м;
b – ширина перекрытия смежный полос планирования;
V – средняя скорость движения при планировании, км/ч;
m – необходимое число проходов по 1 месту;
Грейдер-элеватор.
Его основной вид и схема представлена на рис.11 .
Рис.11.
Грейдер-элеватор срезает грунт послойно и ссыпает его в отвал или в транспортное средство, с помощью транспортера (конвейера). Принципиально особенностью этой машины является то, что грунт отделяемый от массива попадает на транспортирующие устройство (конвейер), при помощи которого он попадает в отвал или в транспортное средство. Это выгодно отличает его от других землеройно-транспортных машин, так как расход энергии на транспортирование грунта конвейером значительно маньше, чем на заполнение грунтом скрепера и бульдозера, где в процессе перемещение грунта значительная энергия тратится на трение грунта о грунт.
По типу рабочего органа грейдеры-элеваторы разделяют на:
· машины с дисковыми ножами;
· с прямыми ножами и с криволинейными;
По расположению конвейера разделяются на:
· машины с поперечным или диагональным расположением конвейера;
· машины с одним или двумя поворотными конвейерами;
· машины с грунтометателем;
В зависимости от оборудования и тягового средства грейдеры-элеваторы могут быть:
l прицепными (на пневмоническом ходу);
l полуприцепными;
l гусеничным трактором;
l навесные, в виде сменного оборудования к автогрейдерам;
l самоходные;
Грейдеры-элеваторы применяются при строительстве дорог, постройке оросительных каналов, возведение дамб, валов, земляных платин, разработке карьеров в равнинной местности и грунтов без значительных включений.
При использовании транспорта в этих машин устраивают высокие насыпи с выемкой грунта из боковых резервов и бартеров, разрабатывают глубокие и широкие выемки, наиболее эффективно используют грейдеры-элеваторы при разработке связанных грунтов, на сыпучих и сырых грунтах их производительность не высокая.
Скрепер.
Он состоит из следующих составных частей :
· ходового оборудования ( одноосного иди двухосного);
· рабочего оборудования( ковша);
· механизма управления ковшом и заслонкой.
Скреперы подразделяют на :
· Прицепные;
· Полуприцепные;
· Самоходные;
В соответствие с этим у прицепных и полуприцепных скреперов, кроме перечисленных узлов имеется сцепное устройство, а у самоходных силовое оборудование (рис.12).
Рис.12.
Главным параметром скрепером является емкость ковша q (м3), грузоподъемность, ширина, глубина заглубления и удельная металлоемкость.
По емкости ковша скреперы подразделяют на:
l Мало-емкие, с объемом ковша до 4 м3;
l Средней емкости, от 5 до 12 м3;
l
l Большой, от 12 до 15 м3 и выше;
Однако используются скреперы с емкость ковша до 60 м3.
Грузоподъемность скрепера определяют по емкости ковша с «шапкой». При объемной массе разрыхленного грунта 1500 т/м3, ширина резанья колеблется от 2200 до 2800 мм, максимальна глубина заглубления составляет 250 - 400 мм, удельная металлоемкость от 1 до 1,2 т/м3.
Работает скрепер следующим образом скреперист включает 1 передачу и одновременно опускает ковш, приподнимая заслонку ковш врезается в грунт под действием собственного веса или усилии гидроцилиндра и силы тяги трактора или силы тяги одного двух толкачей, при этом идет заполнение ковша, когда грунт перестает поступать в ковш вследствие того, что уменьшенная толщина стружки уже не в состоянии пробить массу грунта в ковше, скреперист начинает подъем ковша, закрывая заслонку и направляется к месту разгрузки. На рис.13 представлены схемы разгрузки ковша скрепера.
Рис.13.
Для уменьшения сил сопротивления загрузки, заполнения ковша грунтом в некоторых конструкциях осуществляется элеваторным устройством (Рис.14).
Рис.14.
Производительность скрепера в обычных условиях (легкие и средние грунты) можно определить по зависимости:
П=3600qКнКв/КрТц, м3/ч (18), где
q – геометрическая емкость ковша скрепера, м3;
Кн – коэффициент, наполнения ковша скрепера, зависящий от физических свойств и состояния грунта, а так же квалификации скрепера:
Кв - коэффициент использования рабочего времени;
Кр - коэффициент разрыхления;
Тц – продолжительность цикла;
Тц=l1/V1+ l2/V2+ l3/V3+ l4/V4+tn+2tпов (19), где
l1 , l2 , l3 , l4 - длина пути соответствующая: заполнению, транспортировки, разгрузки и порожнего хода, м;
V1, V1, V1, V1 – скорость движения при транспортировки и тд, м/с;
tn – время на переключении передач, с;
tпов – время на поворот скрепера, с;
Экскаваторы.
Предназначены для разработки горной пороты и грунтов.
Различают:
· Одноковшовые (после отделения грунта от массива рабочим органом- ковшом, подают его на сравнительно небольшое расстояние, подвалы или транспортные средства;
· Многоковшовые (экскаваторы у которых во взаимодействием с грунтами находиться несколько ковшей);
· Роторные (то же);
· Цепные (то же);
Классификация по характеру привода:
· С механическим приводом;
· Гидравлическим приводом;