Какие типы двигателей внутреннего сгорания применяют в приводах строительных машин
Обновлено: 06.07.2024
1. Строительные машины по признаку обеспечения их энергией делят на 2 группы:
- машины с автономной силовой установкой (ДВС – дизельный или бензиновый (карб.));
- машины, работающие от внешнего источника энергии (по проводам, от сжатого воздуха компрессора).
Первая группа машин наиболее распространена из-за свободы передвижения на любые расстояния, высокой мобильности.
Вторая группа ограничивается длиной электрокабеля или гибкого рукава – это грузоподъемные машины; башенные мостовые и козловые краны, и экскаваторы большой мощности с объемом ковша более 5 м 3 .
По числу двигателей строительные машины делятся на:
- многомоторные комбинированные: -дизель- электрические;
Привод каждой строительной машины состоит из двигателя, передачи и системы управления.
По виду приводастроительные машины могут быть:
- с электрическим приводом;
- с дизель-электрическим приводом;
- с дизель-гидравлическим приводом;
У машин с комбинированным приводом, например, дизель- электрическим, энергетической установкой является дизель, приводящий в движение генератор, питающий отдельные
электродвигатели исполнительных механизмов. Могут быть и более сложные механизмы – дизель-электрогидравлический, у которого источник энергии – дизель, приводящий в движение генератор электрического тока, от которого питаются отдельные электродвигатели ходовых колес (мотор-колеса), а подъем и опускание ковша осуществляется гидроцилиндрами, работающими под высоким давлением жидкости от гидронасоса.
Передача механического движения от двигателя(приводного устройства) осуществляется передаточным устройством (механизмом):
- механическим (зубчатые колеса, рычаги);
2.
Электропривод.
Для привода ряда строительных машин используют электродвигатели переменного и постоянного тока. Обычно асинхронные двигатели трехфазного тока из-за простоты устройства (конвейеры, питатели, сортировщики).
Недостатки: большой пусковой ток (в 5 раз больше номинального), малая перегрузочная способность, для регулировки скорости нужны дополнительные устройства.
На башенных, козловых и мостовых кранах применяют многомоторный электропривод переменного тока с использованием асинхронных крановых двигателей с контактными кольцами.
Для регулирования числа оборотов двигателя не большой мощности используют электронный регулятор, плавно изменяющий подачу напряжения на обмотку возбуждения электрического двигателя, что позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование частоты вращения якоря электрического двигателя.
Привод от ДВС
Для привода самоходных строительных машин применяют ДВС, как дизельные, так и бензиновые (карбюраторные). Карбюраторными двигателями оснащены строительные машины, монтируемые на базе грузовых автомобилей. Дизели используют чаще, т.к они более мощные и экономичные. Используют: ЗИЛ-130(431410) – 110 кВт, ГМЗ – 3307 – 51 кВт, ЯМЗ – 238, (176 кВт), д. – 180 (132 кВт), СМД – 14 (53 кВт)
(дизели и карбюраторные двигатели). Дизели применяют чаще, чем карбюраторные двигатели, так как они более экономичны, их к. п. д. равен 25 — 37%, тогда как у карбюраторных двигателей он не превышает 18 — 25%; расход топлива у дизелей на 40 — 50% ниже, чем у карбюраторных двигателей.
Двигатели внутреннего сгорания не могут создавать вращающий момент больше номинального, поэтому они не допускают перегрузки, их необходимо подбирать по максимальной нагрузке.
К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся: невозможность реверсирования (изменения направления вращения вала) и значительного изменения величины крутящего момента без применения сложных механизмов реверса и коробок скоростей, а также сравнительно малый срок службы. Моторесурс двигателей до капитального ремонта составляет от 2400 до 3600 ч. Чтобы облегчить запуск двигателя или приостановить работу механизмов машины без остановки двигателя, снизить динамические нагрузки в системе и предохранить двигатель от перегрузки, между двигателем и трансмиссией машины устанавливают фрикционные или гидравлические муфты.
Гидравлическая муфта более надежно предохраняет двигатель от перегрузки. Гидравлическая муфта (рис. 3) состоит из насосного колеса /, сидящего на ведущем валу 5, и турбинного колеса 2, сидящего на ведомом валу 4, заключенных в общий кожух 3, заполненный маслом. Между насосным и турбинным колесами имеется зазор. При вращении приводного вала масло насосным колесом подается на лопатки колеса турбины и приводит его во вращение с числом оборотов, всегда несколько меньшим, чем число оборотов приводного вала. Коэффициент полезного действия гидромуфты увеличивается пропорционально увеличению числа оборотов турбинного колеса: максимальное его значение равно 0,95 при числе оборотов турбинного колеса, приблизительно равном числу оборотов насосного колеса.
Рис. 3. Гидравлическая
Рис. 4. Гидротрансформатор муфта
Гидротрансформатор (рис. 4) применяют для автоматического регулирования крутящего момента ведомого вала, более надежной защиты двигателя от перегрузки и сокращения времени холостых ходов в машинах с двигателем внутреннего сгорания.
Он состоит из насосного колеса 2, сидящего на ведущем валу 5, направляющего аппарата 4, турбинного колеса 3, закрепленного на ведомом валу 1.
Насосное и турбинное колеса и направляющий аппарат турботрансформатора имеют лопатки определенной формы. Направляющий аппарат увеличивает скорость жидкости, поступающей из насоса в турбину, и меняет ее направление.
При возрастании нагрузки на рабочем органе скорость ведомого вала уменьшается, а крутящий момент вследствие динамического воздействия жидкости, подаваемой насосным колесом, увеличивается. При полной остановке ведомого вала крутящий момент на нем будет в 2,5 раза больше, чем на ведущем валу: при этом нагрузка на двигатель и скорость вращения его вала почти не изменятся. Крутящие моменты на турбинном и насосном колесах будут равными при примерно одинаковом числе их оборотов. На холостом ходу, когда нагрузка снижается, ведомый вал гидротрансформатора автоматически увеличивает скорость вращения в полтора раза по сравнению со скоростью ведущего вала. При этом время холостых ходов сокращается и, следовательно, повышается производительность машины.
На строительных и дорожных машинах в качестве источника механической энергии применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Общими признаками для двигателей внутреннего сгорания строительных и дорожных машин являются:
-- конструкция кривошипно-шатунного механизма – тронковая (боковое усилие от шатуна воспринимается поршнем);
-- род применяемого топлива – жидкое (бензин, дизельное);
-- направление вращения коленчатого вала – правое (положение наблюдателя со стороны, противоположной валу основного отбора мощности).
Двигатели внутреннего сгорания строительных дорожных машин обеспечивают диапазон мощности 1,5…400кВт. Применяют карбюраторные двигатели, в основном особо малой мощности и на базовых автомобилях ГАЗ и ЗИЛ, и дизельные двигатели мощностью от 20 кВт и выше. Наибольшее распространение получили дизельные двигатели. Стандартом на промышленные дизели, к которым относятся двигатели строительных и дорожных машин, введено условное обозначение дизелей, состоящее из букв и цифр: Ч – четырёхтактный, Д – двухтактный, Н – с надувом, цифры перед буквами – число цилиндров, цифры после букв над чертой – диаметр цилиндра в сантиметрах, цифры под чертой – ход поршня в сантиметрах.
Требуемая мощность двигателя должна обеспечивать перемещение машины с заданными скоростями, выполнение работы рабочим оборудованием и функционирование систем и механизмов. На строительных и дорожных машинах применяются в основном двигатели тракторного, автомобильного и промышленного назначения, мощности которых определяются стандартами.
Все применяемые на строительных и дорожных машинах поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим основным признакам:
· По способу осуществления газообмена:
В двухтактных двигателях рабочий цикл осуществляется за два такта,
что соответствует двум ходам поршня от одного крайнего положения
до другого, или одному обороту коленчатого вала;
В четырёхтактных двигателях рабочий цикл осуществляется за четы-
ре хода поршня, соответствующее двум оборотам коленчатого вала.
· По способу наполнения рабочего цилиндра:
с естественным наполнением (наполнение обеспечивается пере-
с надувом (наполнение происходит при повышенном давлении
от надувочного агрегата);
· По способу смесеобразования:
В двигателях с внешним смесеобразованием основная часть про-
цесса образования горючей смеси происходит в дополнительном
устройстройстве, называемом карбюратором, путём испарения
жидкого топлива (бензин) в струе воздуха;
В двигателях с внутренним смесеобразованием горючая смесь обра-
зуется внутри рабочего цилиндра путём раздельной подачи топлива
(дизельного) и воздуха. Различают двигатели с непосредственным
впрыском и с вихрекамерным смесеобразованием;
· По способу воспламенения горючей смеси:
С принудительным зажиганием (от электрической искры);
· С воспламенением от сжатия (дизели);
· По числу и расположению цилиндров:
· Рядные (с вертикальным расположением цилиндров в один
· V – образные (двухрядные с расположением цилиндров в
рядом под углом 60, 75 или 90°);
· По отношению хода поршня S к диаметру D цилиндра:
Двигатель машины вместе с ее трансмиссией образует привод. По количеству силовых установок на машине различают одномоторный (групповой) и многомоторный (индивидуальный) приводы. У машин с одномоторным приводом переключение механизмов и изменение направления их вращения осуществляются соответственно муфтами и реверсом. При многомоторном приводе муфты отсутствуют, а каждый основной механизм снабжается индивидуальным двигателем, приводящим в движение соответствующий механизм. Реверсирование осуществляется изменением направления вращения вала двигателя.
На строительных машинах применяют следующие типы силового оборудования:
а) электрический — двигатели переменного и постоянного токов;
б) двигатели внутреннего сгорания;
в) пневматический;
г) комбинированный — дизель-электрический, дизель-пневматический, дизель- или электро-гидравлический;
д) паровой.
Основным видом силового оборудования стационарных машин являются электродвигатели, для питания которых электроэнергия подводится извне по кабелю. Для машин передвижных, как правило, применяют двигатели внутреннего сгорания, преимущественно дизели. Электродвигатели применяют и в ряде передвижных машин (кранах, экскаваторах); на этих машинах электроэнергия для питания электродвигателей вырабатывается установленным на машине генератором, приводимым во вращение дизелем (комбинированный привод).
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Электрический привод находит широкое применение благодаря своим положительным качествам — высокой экономичности, возможности применения индивидуальных приводов для отдельных механизмов, постоянной готовности к работе, удобству управления и чистоте рабочего места.
Двигатели внутреннего сгорания являются основным видом силового оборудования для передвижных строительных машин. Наиболее широкое применение нашли дизели, работающие на тяжелом жидком топливе. Они имеют по сравнению с карбюраторными двигателями более высокий к. п. д. (0,4—0,6), меньший расход топлива (на 40—50%) и потому более экономичны. Независимость двигателя внутреннего сгорания от внешних источников энергии обеспечивает работу машин в любых условиях. В современной практике мощность дизеля, установленного на строительной машине (бульдозере, скрепере), достигает 1215 кет (1650 л. с).
Двигатели внутреннего сгорания характеризуются малой удельной массой, постоянной готовностью к работе и широкими пределами регулирования скорости. Недостатки этих двигателей: невозможность непосредственного реверсирования, необходимость коробки перемены передач для регулирования величины крутящего момента, развиваемого двигателем, так как этот момент практически не зависит от числа оборотов вала.
Гидравлический объемный привод с использованием поршневых двигателей широко применяют для машин малой мощности :(погрузчиков, экскаваторов с емкостью ковша до 1,0 м3). Гидравлические двигатели являются двигателями вторичными; они получают энергию от насосов, подающих к ним рабочую жидкость и приводимых электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания. Гидравлические приводы наиболее часто работают при давлении до 10—12 Мн/м2 (100—120 кГ/см2), однако имеются гидроприводы с давлением до 55 Мн/м2 (550 кГ/см2). Достоинства гидравлического привода: возможность работы при больших усилиях, широкие возможности регулирования скорости, надежность в работе.
Пневматический привод применяют лишь в различных вспомогательных устройствах в виде поршневых толкателей. Питание сжатым воздухом осуществляется компрессором с рабочим давлением 0,5—1 Мн/м2 (5—10 кГ/см2).
Паровой привод применяется редко и лишь для некоторых типов машин — паровоздушных молотов и паровых лебедок при забивке свай.
Читайте также: