Тема 1.2. Системи керування робочими органами машин: гідравлічна і пневматична
Система керування служить для включення, відключення і регулювання виконавчих механізмів машин.
Системи керування сучасних машин повинні забезпечити надійну роботу, бистроту приводу в дію, безпеку в роботі, легкість і зручність керування.
В залежності від конструктивного виконання системи керування (СК) поділяють на: механічні, гідравлічні, пневматичні, електричні, комбіновані.
1) Механічні СК бувають: а) важільні; б) канатно-блочні.
а) важільні звичайно складаються з системи важелів, педалей, тяг, які включають і виключають муфти, гальма і т.п.
| 1 - гальмова стрічка; 2 - барабан; 3 - пружина; 4 - важіль; 5 - тяга; 6 - педаль. |
Переваги: простота конструкції і надійність в роботі.
Недоліки: потребує великих зусиль (треба натискати на педаль або рукоятку).
б) канатно-блочна СК має привод від силової установки.
Переваги: не потребує застосування великих м’язових зусиль; надійна в роботі.
Недоліки: система громіздка; потребує огорожі для безпеки робіт.
| 1 - муфта включення лебідки; 2 - барабан лебідки; 3 - направляючий блок; 4 - канат; 5 - система нерухомих блоків; 6 - система рухомих блоків; 7 - робоче обладнання. |
Рис. 17. Канатно-блочна система керування
2) Гідравлічні СК бувають: а) насосні; б) безнасосні. Безнасосна ГСК приводиться в дію за рахунок м’язової сили.
а) – насосна;
б) – безнасосні
| 1 - педаль;
2 - гідроциліндр;
3 - робоче обладнання;
4 - гідробак;
5 - золотник розподільника;
6 - насос.
|
Рис. 18. Гідравлічні системи керування
Переваги: ГСК - розвивають великі зусилля, плавність роботи, компактні.
Недоліки: точність виготовлення, порушення роботи при високих і низьких температурах.
3) Пневматична СК використовується для включення гальм і муфт.
Переваги - плавність включення, менша забрудненість машини.
Недолік - можливість замерзання води від конденсування вологи з повітря (при низьких температурах).
4)Електрична СК застосовується в механізмах, які мають привод від індивідуальних електродвигунів, для включення електродвигунів, для включення електромуфт та електрозолотників.
Переваги: дає можливість автоматизувати керування.
Недоліки: потребує джерело електроенергії, складність обслуговування і ремонту.
Запитання для самоконтролю
1. Призначення, область застосування систем керування?
2. Дайте класифікацію систем керування.
3. Які переваги і недоліки важільних систем?
4. Які особливості канатоблокової системи?
5. Які переваги і недоліки гідравлічних систем керування?
6. Які особливості застосування пневматичних систем керування?
7. Як схематично зображуються складові частини гідравлічних систем?
8. Як позначаються на кресленнях і схемах складові частини пневматичних систем?
9. Як вираховується продуктивність пневматичної системи?
10. Як визначається витрата і коефіцієнт корисної дії гідросистеми?
Тема 1.3. Силове та ходове обладнання машин
Силова установка – це та частина машини, яка приводить в рух механізми машини.
На меліоративних і будівельних машинах застосовують наступні види силових установок: двигуни внутрішнього згоряння, електродвигуни, гідравлічні і пневматичні двигуни.
Двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) перетворюють в механічну роботу енергію, яка одержується з природних ресурсів (первинні двигуни). Електричні, гідравлічні і пневматичні двигуни (вторинні двигуни) перетворюють в механічну роботу енергію, вироблену машинами – генераторами (динамо-машиною, насосом, компресором).
ДВЗ – це двигун, в якому теплова енергія згоряння палива перетворюється в механічну роботу в середині робочого циліндра.
Рис. 19. Параметри ДВЗ
| Залежно від способу утворення і загоряння пальної суміші (палива з повітрям) двигуни внутрішнього згоряння поділяють на карбюраторні та дизельні. В карбюраторних двигунах пальна суміш (пари палива і повітря) утворюється в спеціальному приладі - карбюраторі і подається в циліндри. Спалахує вона від електричної іскри, створеної джерелом струму. Основні параметри ДВЗ (рис. 19.): S – хід поршня, D – діаметр циліндра, ВМТ – верхня мертва точка, НМТ – нижня мертва точка, Vc, Vs, Vц – відповідно, об’єм камери стиску, робочий та повний об’єми циліндра. |
ДВЗ є основним силовим обладнанням пересувних машин, бо не залежать від зовнішнього джерела енергії (автономність і мобільність), їх недоліки: малий к.к.д.; неможливість реверсування; бояться перевантажень; забруднюють навколишнє середовище; потребують постійного нагляду. Зараз – висока вартість палива.
У дизелях пальна суміш (дрібнорозпилене паливо і повітря) утворюється в процесі подачі палива в циліндр у момент, коли повітря сильно стиснене і нагріте. Суміш при таких умовах самозапалюється від тиску і згоряє.
Карбюраторні двигуни працюють на легкому паливі: бензині або гасі; дизелі – на важкому дизельному паливі. Дизелі більш економні, а карбюраторні двигуни при такій самій потужності мають меншу масу і габарити. На одному двигуні може бути 1, 2, 4, 6 робочих циліндрів та більше.
Електродвигун – агрегат, який перетворює електричну енергію в механічну роботу, а електрогенератор – агрегат, який перетворює механічну енергію в електричну, для живлення електродвигунів і освітлення.
Електродвигуни застосовують на стаціонарних машинах і машинах, які пересуваються в межах робочого місця з подаванням електроенергії кабелем або тролейним проводом.
Переваги електродвигунів – простота обслуговування і запуску; надійність в експлуатації; дистанційність керування; екологічно чисті; можливість реверсування.
Недоліки - залежність від зовнішнього джерела енергії; потребують надійного електрозахисту.
Бувають електродвигуни змінного струму, які живляться від звичайної електромережі, вони витримують великі короткочасні перевантаження. Застосовують для приводу стаціонарних будівельних машин (бетонозмішувачів, дробарок та ін.).
Електродвигуни постійного струму мають м'яку зовнішню характеристику і придатні для приводу кар'єрних машин, але збільшують масу машини.
Гідравлічний двигун - агрегат, який перетворює енергію потоку рідини в механічну роботу.
Гідродвигун для надавання поступового прямолінійного руху являє собою гідроциліндр, в якому рухається поршень з штоком.
Гідродвигуни обертового руху – це гідромотори. Вони бувають шестеренні, лопатеві і плунжерні.
Переваги гідродвигунів – відсутність громіздких механічних передач; незалежність розташування агрегатів гідросистеми; надійний захист від перевантажень; безступінчастість регулювання швидкості.
Недоліки – складність експлуатації при високих і низьких температурах; висока точність виготовлення; висока вартість. Найбільш прогресивні з усіх видів привода.
Пневматичний двигун – агрегат, який перетворює енергію потоку стиснутого повітря в механічну роботу.
Виготовляють їх у вигляді циліндра з поршнем, пневмокамери з діафрагмою і ротора з лопатками. Стиснуте повітря подається від поршневого або ротаційного компресора.
Пневмодвигуни застосовують для приводу механізованого інструмента і в механізмах керування машин.
Трансмісія служить для передавання руху від силової установки до окремих вузлів машини.
Трансмісія не тільки передає рух, але і перетворює направлення руху, передає швидкості, моменти та зусилля. В трансмісію включаються елементи, які запобігають двигун і окремі вузли від перевантажень Розрізняють механічні, гідравлічні, пневматичні та електричні трансмісії.
Механічна трансмісія являє собою систему зубчастих передач, редукторів, валів, запобіжних і обмежуючих муфт, реверсивних механізмів, гальмових пристроїв. Вона передає зусилля і моменти на відносно невеликі відстані.
Переваги - простота конструкції, надійність роботи, дешевизна.
Недоліки - громіздкість, низький к.к.д., погано піддаються автоматизації, повністю передають коливання на силову установку від зовнішнього навантаження.
Гідравлічна трансмісія являє собою насоси, розподільники, трубопроводи, гідравлічні циліндри, гідравлічні двигуни, системи запобіжних клапанів.
Переваги - безступінчастість регулювання швидкості; незалежність розташування агрегатів системи; передавання потужності на значні віддалі; надійний захист від перевантажень.
Недоліки - висока точність виготовлення, висока вартість, складність експлуатації, невелика довговічність.