Основные направления развития и использования строительной техники
Современная строительная технология неразрывно связана с машинной техникой. Требования технологии имеют существенное влияние на формирование парков машин и на мероприятия по модернизации существующих и создания новых машин. Механизация – один из ведущих факторов в решении задач повышения производительности труда и общей эффективности строительного производства.
Основных направлений, определяющих перспективное развитие строительных машин, относятся: расширение технологических возможностей строительных машин за счет увеличения номенклатуры машин многоцелевого назначения, оснащенных широкой номенклатурой сменного рабочего оборудования; увеличение в структуре доли машин машин большой единичной мощности; развитие специальных машин и рабочего оборудования, предназначенного для выполнения специальных технологических процессов.
Одно из основных направлений развития современного строительного машиностроения – широкое применение методов агрегатирования из унифицированных и стандартизированных сборочных единиц и деталей.
31.01.2023 г.: Основные направления развития технического и профессионального образования
Стандартизация – система обеспечения выпуска однородной продукции в соответствии требованиям стандартов, что позволяет уменьшить трудоемкость конструирования сборочных единиц и деталей, их стоимость, облегчить и упростить ремонт и эксплуатацию машин.
Стандарты по машиностроению охватывают основные параметры машин и механизмов, материалы, параметры передач, конструктивно-технологические элементы деталей, типовые детали и части машин общего машиностроения, нормы обеспечения точности и взаимозаменяемости, условные обозначения и системы оформления чертежей.
Унификация – рациональное сокращение многообразия типов, видов, форм и размеров изделий одинакового функционального назначения.
Агрегатирование – метод создания машин и оборудования путем компоновки их из унифицированных сборочных единиц и деталей. Характерным признаком метода агрегатирования является создание машин, которые по своему функциональному назначению пригодны для различных отраслей народного хозяйства. Его применение позволяет не только повысить качество и уменьшить стоимость машины, но и увеличить ремонтопригодность, что очень важно при ее эксплуатации.
К основным мерам улучшения использования строительных машин относятся: укрепление материально – эксплуатационной базы, применения централизованного ремонта и технического обслуживания, оснащения строительных организаций эксплуатационной и ремонтной документацией, приведение в соответствие структуры парка строительной техники и технологии строительно-монтажных работ, повышения уровня механизации и автоматизации управленческих работ.
Источник: saitinpro.ru
Владимир Путин определил основные направления развития строительной отрасли и ЖКХ до 2030 года
Круглый стол «Основные направления развития технического регулирования в строительстве»
Президент России Владимир Путин провел заседание Президиума Государственного совета, посвященное развитию строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года. Участие в работе президиума Госсовета принял губернатор Ивановской области Станислав Воскресенский.
Владимир Путин отметил высокий потенциал строительного комплекса России, в том числе как локомотива развития регионов и страны в целом. Одно из первых решений президента в рамках сегодняшнего заседания Госсовета – продление до 2030 года действия национального проекта «Жильё и городская среда». Владимир Путин подчеркнул: одно из ключевых, базовых направлений предстоящей работы – это повышение доступности жилья. В этой связи, он напомнил о поручении правительству России рассмотреть вопрос о снижении ставки льготных ипотечных кредитов с 9 до 7 процентов.
Также президент поставил задачу продолжить сокращать административные барьеры, внедрять эффективные финансовые и инвестиционные инструменты, расширить пространство для деловой инициативы. Владимир Путин призвал обратить внимание на рынок арендного жилья. По его словам, в этом направлении также есть потенциал для развития жилищного строительства. По поручению президента разработают нормативную базу для становления этой сферы.
Ещё одна конкретная задача – поэтапно завершить строительство ранее замороженных объектов. В Ивановской области строительство всех социальных долгостроев завершили в 2020 году. Последним достроенным объектом, который был брошен несколько лет, стал детский сад «Теремок» в Кохме. Также введен введен в эксплуатацию Дворец игровых видов спорта, ранее достроили ФОК с плавательным бассейном в Родниках, школы в Савине и Каминском, детские сады в Шуе и Кинешме. В настоящее время строительство начатых социальных объектов продолжается.
Владимир Путин остановился и на проблемах жилищно-коммунального хозяйства. Один из самых актуальных вопросов отрасли – общий износ сетей. Президент предложил создать комплексную программу модернизации ЖКХ. Её главная суть – консолидировать и кратно увеличить объем инвестиций.
«Убеждён, масштабное обновление сетей, другой инфраструктуры – это действительно ключ к решению системных проблем ЖКХ и, что особенно важно, к обеспечению предсказуемых, прозрачных и понятных для граждан тарифов. Задача конкретная – добиться ежегодного снижения доли ветхих сетей. Такой план может быть первоначально рассчитан, скажем, на 5 лет», – отметил президент.
Он поставил задачу правительству России детально проработать все параметры программы и определить источники ее финансирования, чтобы уже со следующего года начать активную реализацию. Часть предложенных главой государства мер нашли отражение в проекте Стратегии развития строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства до 2030 года с прогнозом до 2035 года. Финальным этапом работы над документом стало обсуждение Стратегии в рамках заседания комиссии Госсовета России направлению «Строительство, жилищно-коммунальное хозяйство, городская среда» на Петербургском международном экономическом форуме.
Подробно Стратегию строительной отрасли и ЖКХ до 2030 года главе государства представил заместитель председателя правительства России Марат Хуснуллин. Так, в рамках программы планируется активное развитие малых городов. В Ивановской области 16 из 17 городов являются малыми. Работа с ними губернатором Станиславом Воскресенским выделена в отдельное направление деятельности регионального правительства. Особенное внимание уделяют развитию дорожной сети, транспортной доступности, созданию инфраструктуры, благоустройству.
В стратегию строительной отрасли и ЖКХ также вошли меры по расширению полномочий регионов в части планирования территорий; повышению уровня доступности жилья и улучшению качества новостроек, перевод в электронный вид большинства градостроительных процедур. Отдельным направлением стратегии станет разработка новых механизмов поддержки спроса, учитывающих региональную специфику, новых льготных ипотечных программ, продолжение расселения аварийного жилья и модернизации коммунальных сетей, разработка планов развития транспортной инфраструктуры, развитие производств стройматериалов.
Источник: ivteleradio.ru
Состояние и основные направления развития строительной отрасли в России.
Стр-во представляет собой отдельную самостоятельную отрасль экономики страны, которая предназначена для ввода в действие новых объектов производственного и гражданского назначения, а также их реконструкции, ремонта, расширения и технического перевооружения.
Стр-во имеет ряд особенностей, объясняющихся характером его конечной продукции, специальными условиями труда, спецификой применяемой техники, технологией и организацией производства, финансированием, управлением и материально-технического обеспечения.
Сетевое моделирование строительного производства.
Система планирования и управления на основе сетевых графиков – СПУ.
Сетевая модель – ориентированный граф, который имеет вершину и направленность линий между этими вершинами.
Сетевая модель – графическое изображение процессов, на основе ориентированного графа, выполнение которых необходимо для достижения одной или нескольких целей, с указанием взаимосвязей между этими процессами. Параметры: Т-время, R-ресурсы.
Сетевой график – сетевая модель, в которой определены характеристики процессов (работ), (время, количество ресурсов) и на их основе с учетом ограничений выполнен расчет временных параметров.
Классификация сетевых моделей .
1. По виду: 1) одноцелевые, 2) многоцелевые;
2. По числу продукции: 1) частная модель, 2) комплексная
3. По характеру оценок параметров модели: 1) детерминированные, 2) вероятностные
4. Модели, с учетом целевой направленности: 1) временные 2) ресурсные
5. Графическое изображение моделей: 1) «Вершина-работа» 2) «Вершина-событие»
где Трн – раннее начало работы, t – длительность, Тро – раннее окончание,
Тпн – позднее начало работы, R – поздний, общий резерв времени,
r – частный или свободный резерв времени,
Тпо – позднее окончание работы, n – номер работы или код.
Сетевая модель отображает последовательность выполнения работ с учетом технологической и организационной зависимостей.
А и Б — соответственно работы; Тa , ТБ – продолжительность [дней];
n – сменность; N – количество рабочих [чел.]; РН — раннее начало работы Б, т.е. самое раннее из возможных времен начала работы;
ПО — позднее окончание работы А т.е. самый поздний из допустимых окончаний работы, при котором не увеличивается общая продолжительность работ сетевого графика.
Основные этапы строительного процесса.
В стр-ом процессе можно выделить 3 этапа:
1. подготовка строительства
2. строительство
3. реализация строительной продукции (сдача объекта)
Подготовка стр-ва осуществляется по след.направлениям:
1) Технико-экономические исслед-я целесообразности стр-ва
2) Проектирование объекта (процесс взаимоувязанного комплекса работ коллектива специалистов, результатом, кот-огоявл-ся разработка проектно-сметной документ для стр-ва или реконструкции)
3) Инж.-технич.подготовка к стр-ву
Эконом-ие связи в чтр-ой отрасли с др отраслями по произв-ву и распределению различной продукции и оказанию услуг называются межотрасл.
Подготовка строительного производства: сущность и назначение.
Организстрпроизв можно разбить на 2 осн-ых периода: период подготовки к стр-ву и период основных работ (специфическими методами, взаимоотношениями участников стр-ва и документацией). В осуществлении любого стр-ого проекта участвуют десятки, а иногда сотни различных предприятий, подрядных и др организаций, различных форм собственности, имеющих свои критерии и показатели, не всегда совп-ие с целями генподрядной организации, ведущей стройку. Без предварительно продуманного и взаимно увязанного плана действий нельзя рассчитывать на успешное руководство строительством. При этом, рассматривая организацию стр-ого производства как совокупность стадий подготовки и реализации, следует подчеркнуть, что ведущая роль принадлежит опережающей, планомерной и квалифицированной подготовке. От кач-ва подготовки к стр-ву прежде всего зависит возможность его осуществления в установленные сроки с высокими показателями.
Подготовка строительного производства (ПСП)состоит из общей организ-технич подготовки, выпол-ой до нач работ на стр-ой площадке, и подготовки к стр-ву объекта, в течение кот производятся вне- и внутриплощ работы, связанные с освоением и организ строит площадки и примык к ней тер-рии, а также планово-экономич мероприятий
Оптимизация по времени
Цель оптимизации по времени — сократить критического пути; цель оптимизации по трудовым ресурсам — выровнять загрузки исполнителей и сократить общую численность занятых.
Оптимизация по времени проводится, если продолжительность критического пути превышает установленный срок.
Способы оптимизации по времени:
1) Путем изменения топологии сетевой модели, т.е. разделение какой-либо работы критического пути на несколько параллельно выполняемых работ (если это возможно технологически);
2) Путем перераспределения части исполнителей с некритических работ, т.е. имеющих свободный резерв, на работы критического пути, выполняемые параллельно с первыми работниками тех же специальностей. В результате такого перераспределения продолжительность вторых (критических) работ уменьшается, а первых (некритических) — увеличивается.
Виды проектных организаций.
Разраб проектной документации осущ при наличие утв-ого решения об предварительном согласовании места размещения объекта, на основе утв-нных обоснований инвестиций. ( ТЭО) На основании утвержденных обоснований инвестиций договора и материалов инж-ых изысканий.
Состав задания на проектирование
1 основание для проектирования
3 стадийность проектир
4 требования по вариантной и конкурсной разработке
5 особые условия стр-ва
6 основные технико-экономические показатели
7 основные требования к архит – планир-ому решению
8 рекомендуемые типы квартир
9 основные требования к конструктивным решениям и материалам
10 треб к инж и технолог оборудованию
11 треб по благоустройству площадок
12 треб по обеспеч условий жизнед
13 треб по разработке мероприятий гражд-ой обороны
при проектир особо сложных и уникальных зданий должны разрабатываться особые технические условия. Для сложных объектов проектиросущ в 2 стадии: проект и раб-ий проект. По несложным объектам и проектам массового и повторного применения разработка осуществляется в 1 стадию:раб проект.
Все проекты подлежат гос .экспертизе. рабочие чертежи разработаны в полном соответствии с утвержденным проектом и согласованию не подлежат. Основной задачей экспертизы проектно-сметной документацииявл отметка качества ее разделов. Согласованная и прошедшая гос.экспертизу документация передается на утверждение.
Результатом утверждения документации явл дописанное постановление или приказ, что вам разрешено стр-во.
Проектные организации, как правило функционируют на принципе специализации по отраслям экономики и по видам проектных работ.
Выделяются организации:
комплексные разрабатывают комплексный проект технологии производственных процессов стр-ой части
технологическиеразраб технологии стр-ых процессов
стр-ые разрабатывают стр-ую часть определенных узлов здания
проектно-строительныеразраб проектную документацию, а затем осущстр-во.
В проектной организации несут ответственность за экономичность и безопасность запроект-ых объектов, соблюдения нормативных документов по проектированию. Для контроля правильности исполнения проектных решений проектировщиками осуществляется автор надзор. На основании утвержденного проекта разраб раб документация, вкл-ая сметы, ведомости объемов, потребности в материалах, спецификация оборудования.
Внутриплощадочные
— сдача приемка геодезич-ой разбивочной сети ( привязка к гос-ым, фед-ым и городским)
— освобождение строит площадки для производства СМР
— планировка тер-ии, искусств пониж уровня грунт-ых вод, прокладка или перекладка инж сетей.
— устройство постоянных и времен дорог
— размещение мобильных зданий и сооружпроизвод-ого, складского, бытового и общ-огоназнач
— устройство складских площадок (привязка к сетям, обеспеч проходов, проездов, подключение к сетям)
— обеспеч площадки противопож-ыми водоснабжениями, освещением и средством сигнализации.
3 работы по подготовке к проведению отдельных работ.
Состояние и основные направления развития строительной отрасли в России.
Особенности строительной отрасли
Стр-во представляет собой отдельную самостоятельную отрасль экономики страны, которая предназначена для ввода в действие новых объектов производственного и гражданского назначения, а также их реконструкции, ремонта, расширения и технического перевооружения.
Стр-во имеет ряд особенностей, объясняющихся характером его конечной продукции, специальными условиями труда, спецификой применяемой техники, технологией и организацией производства, финансированием, управлением и материально-технического обеспечения.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Источник: cyberpedia.su
Основные направления развития строительной
На современном этапе в развитии строительного и дорожного машиностроения есть основные направления.
1. Обеспечение выпуска машин для комплексной механизации работ.
Такие системы машин созданы. В настоящее время достигнут высокий уровень комплексной механизации работ. По земляным работам он составляет 98,2%, по дорожным — 96%.
2. Повышение вместимости рабочих органов, грузоподъемности и мощности машин.
К настоящему времени средняя вместимость ковша одноковшовых экскаваторов увеличилась на 14%, скреперов на 60%; грузоподъемность автомобильных кранов на 20%, кранов на гусеничном ходу на 3%; мощность бульдозеров возросла на 47%, автогрейдеров на 50%.
Производство мощных бульдозеров на гусеничном ходу тягового класса 25 тс увеличилось в 3,8 раза. Это позволило увеличить объем выполняемых работ при одновременном сокращении численности личного состава. Выпускаются пневмоколесные гидравлические краны грузоподъемностью 63 и 100 т.
На вооружение дорожных войск поступают экскаваторы ЭОВ-4421 с вместимостью ковша 0,65 м 3 и гидроприводом вместо экскаватора
Э-305БВ с ковшом 0,4 м 3 и канатно-блочным приводом; автомобильные краны грузоподъемностью 10 и 16 т с гидроприводом.
3. Увеличение транспортных и рабочих скоростей машин, повышение их проходимости и маневренности.
Предусматривается значительное увеличение производства машин на мощных пневмоколесных тягачах тягового класса от 6 до 25 тс, имеющих транспортные скорости до 45-50 км/ч.
Применение самоходных скреперов со всеми ведущими колесами увеличит их скорость и проходимость.
Автогрейдеры, бульдозеры и другие машины будут выпускаться с шарнирно сочлененной рамой, что повысит маневренность машин.
4. Использование прогрессивных типов приводов.
Гидропривод стал основным типом привода на экскаваторах, кранах, бульдозерах, скреперах, автогрейдерах и других машинах. Например, при переводе на гидропривод одноковшовых экскаваторов вместимость ковшей и производительность увеличиваются на 25-60% при снижении массы машины в среднем на 35-40%. Гидропривод облегчает работу машинистов, позволяет более точно выдерживать проектные отметки, что снижает объем работ, выполняемых вручную. Все большее применение получают гидромеханические трансмиссии, включающие гидромуфты и гидротрансформаторы, позволяющие обеспечить бесступенчатое изменение скорости движения машин или их рабочих органов при изменении нагрузки.
5. Дальнейшее внедрение средств автоматизации в управлении машинами.
За последние годы получило широкое распространение применение автоматики на строительных и дорожных машинах. На автогрейдерах применяются автоматические системы установки отвала типа «Профиль», на бульдозерах и асфальтоукладчиках — системы «Стабилоплан» и «Стабилослой». Большая номенклатура машин (автомобильные краны, асфальтоукладчики, бетоносмесительные и асфальсмесительные установки) выпускаются с системами автоматической защиты и управления.
Планируется осуществить переход на второе поколение приборов, основанных на электронной технике и обладающих существенными преимуществами по сравнению с приборами первого поколения. Такие приборы уже созданы. По своей конструкции отечественные приборы проще зарубежных и обладают высокой надежностью и лучшей ремонтопригодностью.
6. Повышение универсальности машин путем увеличения видов сменного рабочего оборудования.
Предусматривается выпуск более 20 видов различного сменного оборудования к одноковшовым экскаваторам, в том числе гидравлических молотов для разработки мерзлых и скальных грунтов, уплотнения грунтов в обратных засыпках, разрушения дорожных покрытий и других крепких материалов. Применение на бульдозерах и автогрейдерах рыхлителей значительно увеличит возможности этих машин.
7. Увеличение выпуска машин для скоростного строительства магистральных автомобильных дорог.
В настоящее время в дорожном строительстве применяют комплекты машин ДС-110. Производительность одного комплекта составляет 1-1,5 км дороги высшего класса за одну смену, что в 10 раз выше, чем у рельсовых комплектов машин. Применение машин типа ДС-110 существенно ускоряет темпы строительства и улучшает качество работ.
8. Улучшение условий работы машинистов (водителей), облегчение управления машинами.
Повысится комфортабельность кабин за счет их большей герметизации, применения систем кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления. Будут применяться кабины с широким обзором, регулируемые сиденья с амортизацией.
9. Расширение номенклатуры и повышение качества ручного механизированного инструмента, увеличение выпуска вибробезопасных ручных машин и электроинструмента с двойной изоляцией.
Глава 2. ПРИВОДЫ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Приводы дорожно-мостовой техники
Привод строительной машины — совокупность силового оборудования, трансмиссии и систем управления, обеспечивающих приведение в действие механизмов машины и рабочих органов.
Требования к приводу машины определяют особенности технологии производства работ, условий эксплуатации и режима ее нагружения. От технологии зависит последовательность включения и реверсирования механизмов, совмещение их действия; работа отдельных машин в составе комплексов требует постоянной готовности их к действию.
Условия эксплуатации машины (работа на открытом воздухе в любое время года и суток на резко пересеченной местности, с различными климатическими и грунтовыми условиями и зачастую вдали от населенных пунктов) определяют требования высокой надежности всех механизмов машины, возможности работы при кратковременных перегрузках, простоты технического обслуживания и ремонта, работоспособности при больших поперечных и продольных уклонах рельефа и в условиях бездорожья, а также независимости от внешних источников энергии. Из-за необходимости частой и быстрой переброски машин с одного места на другое различными видами транспорта они должны быть компактными, иметь малую массу, быстро переводиться из транспортного положения в рабочее и наоборот, а также должны быстро разбираться и собираться. Затраты энергии на единицу вырабатываемой продукции должны быть минимально возможными.
На дорожно-мостовой технике используют три основных вида привода: механический, гидравлический, электрический. Приводы могут быть также комбинированными – электрогидравлические или гидромеханические. В качестве силовых установок на машинах применяют двигатели внутреннего сгорания (чаще всего дизельные) и электродвигатели постоянного или переменного тока.
По количеству двигателей различают одномоторные и многомоторные приводы, которые иногда называют групповыми или индивидуальными. В индивидуальном приводе для каждого механизма имеется своя силовая установка, в групповом все механизмы или отдельные группы приводятся в действие от одной силовой установки. Индивидуально-групповой привод является комбинацией этих двух видов.
Мощность силовой установки рационально используется в тех случаях, когда с увеличением или уменьшением внешней нагрузки привод обеспечивает соответствующее изменение моментов с одновременным изменением рабочих скоростей.
Режим нагрузки силовых установок машин является, как правило, неустановившимся, то есть носит переменный характер. Нагрузка колеблется непрерывно в течение рабочего цикла. Особенно изменяются нагрузки силовых установок у одноковшовых экскаваторов, скреперов и бульдозеров.
При работе двигателей на неустановившихся режимах нагрузки снижается их мощность, ухудшается топливная экономичность и уменьшается срок службы. Механическая или внешняя характеристика привода выражает зависимость скорости перемещения рабочего органа от момента или усилия на нем.
На рис. 2.1 показаны внешние характеристики различных видов приводов. Если с увеличением нагрузки на рабочем органе незначительно снижается скорость движения последнего, то характеристику привода называют жесткой (кривая 1-1′). В этом случае мощность, отбираемая от силовой установки, непостоянна – она зависит от нагрузки. Силовая установка при этом сильно перегружается.
Регулирующие возможности такого привода ограничены. Применять привод с жесткой характеристикой целесообразно при устойчивом режиме работы механизма без частых перегрузок или применении силовой установки с соответствующим запасом мощности.
Рис. 2.1. Внешние характеристики:
а – приводов; б – силовых установок; 1 – электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением; 2 – дизельный двигатель с регулятором; 3 — трехфазный асинхронный двигатель; 4 – электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением
При мягкой характеристике (кривая 2-2′) с ростом нагрузки резко уменьшается частота вращения вала двигателя, она может стать равной нулю при значительной величине усилия или момента на рабочем органе. Привод будет работать в стопорном режиме.
Идеальной по иcпoльзованию мощнocти силовой установки является такая внешняя характеристика привода, которая при любом изменении внешних нагрузок обеспечивает постоянство потребляемой мощности (кривая 3-3′). В диапазоне больших скоростей она является мягкой, а при малых скоростях – жесткой.
Такие характеристики необходимы для бульдозеров, грейдер-элеваторов, машин для подготовительных работ и др. Рациональная для одноковшовых экскаваторов характеристика (кривая 4-4′) обеспечивает жесткость до предельного значения момента или усилия, после которого она становится мягкой и дает возможность приводу перейти в стопорный режим. Таким образом, при мягких характеристиках привод имеет свойство саморегулироваться, то есть автоматически снижать частоту вращения при перегрузке, соответственно увеличивая величину передаваемого крутящего момента, или увеличивать скорость при снижении нагрузки, повышая тем самым производительность машины. В дорожно-мостовой технике наиболее целесообразны такие приводы, которые обеспечивают максимальное использование установленной мощности при высоком КПД, имеют мягкую характеристику, хорошо воспринимают динамические нагрузки, а также такие, которыми легко управлять.
Реальные механические характеристики распространенных типов силовых установок показаны на рис. 2.1, б. При изменении крутящего момента на валу дизельного двигателя на 50-60% незначительно изменяется частота вращения; у карбюраторного же двигателя она практически не изменяется, то есть эти силовые установки имеют жесткую характеристику. Иная картина наблюдается у дизеля с гидротрансформатором и электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, когда с ростом нагрузки от нуля до максимума частота вращения изменяется от минимального значения до нуля.
В дорожно-мостовой технике силовым оборудованием являются дизельные двигатели внутреннего сгорания со следующим рядом мощностей: 12-16, 30-40, 50-55, 65-80, 120-135, 175-220, 275-320, 440-880 кВт.
Для этих машин применяют двигатели внутреннего сгорания как с непосредственной механической передачей на исполнительные механизмы рабочих органов, так и с различными преобразователями, которые обеспечивают защиту двигателей и всех конструкций машин от внешних перегрузок. Преобразователи целесообразно применять тогда, когда внешние характеристики двигателей внутреннего сгорания не соответствуют режиму работы машин.
К преимуществам двигателей внутреннего сгорания относятся независимость их от источника внешнего питания, относительно высокий КПД (у дизелей 25-37%), малая масса на единицу мощности (3-5 кг/кВт), небольшой расход горючего (0,22-0,25 кг/кВт∙ч). К недостаткам двигателей внутреннего сгорания следует отнести невозможность реверсивной работы, малый предел регулирования скорости на одной передаче, высокую стоимость эксплуатации, жесткие требования к качеству топлива.
На некоторых машинах устанавливают электрические или комбинированные дизель-электрические приводы. Силовой установкой такого привода является генератор, питаемый от внешней сети, или агрегат, сочетающий дизельный двигатель с генератором. Генераторы питают током электродвигатели постоянного или переменного тока, приводящие исполнительные механизмы рабочего оборудования.
Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и удобны в эксплуатации, могут выдерживать кратковременно большие перегрузки. Существенный недостаток электропривода с двигателями переменного тока состоит в том, что он фактически не может саморегулироваться. Применение же сопротивлений для смягчения характеристики приводит к большим потерям энергии и увеличению массы привода. Для регулирования скоростей применяют различные варианты, например систему электропривода с тормозным генератором постоянного тока, сочлененным с валом двигателя. По этой схеме момент тормозного генератора регулируют изменением тока возбуждения и величины сопротивления в цепи якоря.
В электрических приводах некоторых машин применяют асинхронные крановые электродвигатели трехфазного тока напряжением 220 и 380 В с короткозамкнутым ротором при мощности от 7 до 8 кВт или с контактными кольцами при большей их мощности. Двигатели с короткозамкнутым ротором удобны в управлении, но для их пуска требуется большой ток (пусковой момент) и у них невозможно регулировать скорость. Поэтому такие двигатели применяют только для привода лебедок с небольшим усилием и вспомогательных механизмов.
Двигатели с контактными кольцами удовлетворительно работают при частых пусках в торможениях, у них можно регулировать частоту вращения. Управляют такими двигателями вручную (контроллером) или автоматически при помощи магнитных (контакторных) станций.
Электродвигатели постоянного тока можно считать наиболее приемлемыми для приводов машин с тяжелым режимом работы. Несмотря на то, что масса и габаритные размеры таких приводов в 1,5-2,5 раза больше любых других, на некоторых машинах устанавливают многомоторные приводы по схеме «генератор-двигатель». Режим работы генератора при этом хорошо согласовывается с характеристикой приводного двигателя; полностью используется мощность силовой установки даже при изменении нагрузок в широком диапазоне. Этот привод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости (см. рис. 2.1).
Преимущества электропривода следующие: постоянная готовность к работе, простота конструкции, пуска, управления и реверсирования, высокий коэффициент полезного действия, возможность удачной компоновки, получение мягкой характеристики, дистанционное управление, а также относительно малые размеры и масса. К недостаткам электропривода относятся зависимость от источника энергии и большая стоимость комбинированного привода.
На дорожно-мостовой технике в последние годы широко применяют гидравлические приводы. Они являются вторичными, так как получают энергию от насосов, приводимых в движение электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания. Гидравлические приводы работают при давлении от 6,3 до 31,5 МПа и более. В качестве рабочих жидкостей в них используют масла: индустриальное М12А, веретенное АУ, авиационное АМГ и ВМГЗ.
Гидравлический привод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами: он имеет сравнительно небольшую массу и габариты насосов и гидромоторов, возможность получения больших передаточных чисел, которые могут достигать 1000 и более. Небольшая инерционность передач, обеспечивающая хорошие динамические свойства привода, увеличивает долговечность машины и позволяет включать ее и реверсировать рабочие движения за доли секунды, что повышает производительность машины. Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов, что дает возможность повышать коэффициент использования приводного двигателя и автоматизировать не только отдельные операции, но и целые технологическиe процессы.
При наличии гидропривода улучшаются условия работы машиниста, уменьшаются затраты энергии на управление машиной независимо от мощности привода, повышается безопасность работы. Узлы привода можно размещать на машине наиболее целесообразно: насос — у приводного двигателя, гидромоторы – непосредственно у исполнительных органов, элементы управления – на пульте машиниста. Приводной двигатель, система привода, металлоконструкции и рабочие органы надежно предохраняются от перегрузок благодаря применению предохранительных и перепускных клапанов. Кроме того, в системах гидропривода широко применяют стандартизированные и унифицированные узлы (насосы, гидромоторы, гидроцилиндры, гидроаппаратура), что снижает себестоимость гидропривода и облегчает его эксплуатацию и ремонт.
К недостаткам гидропривода относятся: снижение КПД при использовании длинных трубопроводов, потребность в специальных жидкостях для различных климатических условий, необходимость тщательного наблюдения за состоянием соединений и возможность утечек рабочей жидкости, большая по сравнению с механическим стоимость изготовления.
Более подробно основы гидропривода будут рассмотрены в следующем параграфе.
Трансмиссия – совокупность устройств для передачи механической энергии от двигателя к исполнительным органам машины либо к другим рабочим машинам. Так, в дорожно-мостовой технике в состав механического привода входят силовая передача, сцепление, карданная передача, дифференциальный механизм и другие устройства.
Силовая передача — устройство для передачи механической энергии, обычно с преобразованием сил, моментов и скоростей, а в некоторых случаях – характера движения. Силовая передача в приводах машин позволяет согласовать режимы работы двигателя и исполнительных органов машины, приводить в движение несколько механизмов от одного двигателя, осуществлять реверсирование движения, изменять вращающие моменты и частоты вращения при сохранении постоянного момента и частоты вращения двигателя, преобразовывать вращательное движение в поступательное, винтовое и др.
Наибольшее распространение в машиностроении получили механические силовые передачи с твёрдыми звеньями. Экономическая целесообразность использования в машинах быстроходных двигателей (в связи с их меньшими габаритом, массой и стоимостью) определяет преимущественное распространение силовых передач, понижающих частоту вращения ведомого вала по сравнению с ведущим.
Наибольшую мощность можно передать с помощью зубчатых силовых передач (известны, например, редукторы к судовым турбинам мощностью свыше 50 МВт). Мощность червячных силовых передач ограничена (обычно 200 КВт) недостаточно высоким КПД и нагревом. Цепные силовые передачи могут передавать мощность до 4МВт, фрикционные силовые передачи — до 300, ремённые силовые передачи — до 1,5 МВт. Механические силовые передачи компактны, удобны для компоновки машин, обладают высокой надёжностью, позволяют относительно просто осуществлять необходимые преобразования движения и практически любые передаточные отношения; при надлежащем качестве изготовления большинство силовых передач имеет высокий КПД.
Сцепление, сцепная муфта — механизм транспортных машин для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач. Сцепление обеспечивает кратковременное разъединение вала двигателя и вала трансмиссии, безударное переключение передач и плавное трогание машины с места.
В зависимости от числа ведомых дисков различают одно-, двух- и многодисковые сцепления. Устанавливаемые в дорожно-мостовой технике сцепления обычно представляют собой одно- или двухдисковую муфту, диски которой сжаты пружинами. Для обеспечения мягкости включения сцепления и уменьшения крутильных колебаний трансмиссии между фрикционными накладками дисков часто устанавливают плоские пружины, а крепление дисков к их ступицам производят через упругую муфту с витыми пружинами и т. п. Выключение сцепления осуществляется педалью через рычажную или гидравлическую передачу, а в тяжёлых машинах с помощью сервопривода. Выключение может быть автоматическим при переключении передач. В качестве сцепления используют также многодисковые масляные муфты, нормально разомкнутые, гидродинамические или гидродинамические в сочетании с фрикционными, а иногда электромагнитные муфты с ферромагнитной смесью.
Карданная передача (от имени Дж. Кардано) — устройство для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, расположенных под углом один к другому. Часто в процессе работы угол и расстояние между валами непрерывно изменяются.
Карданные передачи применяются для соединения двигателя и коробки передач (угол до 5°), коробки передач с раздаточной коробкой (угол до 5°), коробки передач (раздаточной коробки) с главной передачей (угол до 15°), а также в других случаях (в рулевом приводе, для привода лебёдок и т. п.). Карданная передача включает карданный вал с двумя (реже одним) карданами.
Если карданным валом соединяются механизмы, угол и расстояние между которыми изменяются (например, коробка передач и главная передача автомобиля), предусматривается осевая компенсация в виде скользящего шлицевого соединения, допускающего изменение длины вала в заданных пределах. В зависимости от величины угла между валами в карданной передаче могут быть использованы полукарданы (жёсткие или упругие), полные карданы неравных угловых скоростей или карданы равных угловых скоростей. Наиболее распространены полные карданы, основными деталями которых являются две вилки, игольчатые подшипники, крестовина, опоры для цапф крестовины и уплотняющие устройства. КПД одного кардана 0,985-0,99.
Дифференциальный механизм – устройство, позволяющее получать результирующее движение как сумму или разность составляющих движений. В дифференциальном механизме с одной степенью свободы составляющие движения кинематически связаны и осуществляются одним приводом, а результирующее получается как разность этих движений. Дифференциальный механизм с одной степенью свободы применяют для получения малых точных перемещений или больших сил.
В дифференциальном механизме с двумя и более степенями свободы составляющие движения независимы и выполняются каждое своим звеном. Известны разные типы таких дифференциальных механизмов, но наибольшее распространение получил дифференциальный механизм с коническими зубчатыми колёсами (обычно называемый просто дифференциалом), применяемый в автомобилях и других транспортных машинах, механических приводах и т. п.
В вариаторе, работающем по замкнутой схеме, дифференциальный механизм позволяет расширить диапазон регулирования и осуществить реверсивное вращение выходного вала.
Положительными качествами механических трансмиссий являются относительная простота, сравнительно небольшая масса и стоимость, а также достаточная надежность в работе. К их недостаткам следует отнести значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, сложность компоновки передачи при большом числе скоростей, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Для расширения диапазона регулирования скоростей и крутящих моментов приходится усложнять конструкции трансмиссий что ухудшает, надежность и ремонтопригодность машины.
Значительный эффект дает совмещение механических трансмиссий с гидромеханическими. Последние обеспечивают быстрый разгон и торможение, хорошо гасят крутильные колебания, выполняют функции автоматических бесступенчатых коробок скоростей, согласовывают работу механизмов, получающих энергию от одного приводного двигателя.
Гидродинамические трансмиссии выполняют с гидромуфтами и гидротрансформаторами. Их особенность состоит в отсутствии жесткой связи между ведущей и ведомой частями. Мощность передается за счет кинетической энергии рабочей жидкости, воздействующей на лопасти рабочих колес.
2.2. Основы гидропривода
Масштабы применения гидравлического привода в нашей стране ежегодно растут. Это в значительной мере способствует тому, что на оснащение дорожных войск поступают высокоэффективные строительные и дорожные машины с гидравлическим приводом рабочего органа. Широкое применение объемный гидропривод получил и на специальной технике дорожных войск (машины для строительства и восстановления мостов и путепроводов).
Применение гидропривода в дорожно-мостовой технике стало возможным после создания отечественного гидрооборудования, работающего с давлением 10 МПа и выше на открытом воздухе и в условиях повышенной запыленности, высоких и низких температур. Широкое использование объемных гидропередач стало возможным благодаря массовому производству экономичных малогабаритных насосов и гидромоторов, а также других элементов гидросистем машин. Были созданы гидравлические аккумуляторы, гибкие трубопроводы высокого давления, появились гидрораспределители для управления несколькими потребителями и другая аппаратура управления.
С помощью гидропривода, установленного на самоходных кранах, стало возможным осуществление операций по подъему и опусканию груза в широком диапазоне изменения скоростей, а также совмещение практически любых крановых операций. На этих же кранах при наличии гидропривода стало возможным применять телескопические стрелы, ход штока цилиндра выдвижения которых достигает 4 м.
С применением гидропривода на скреперах появилась возможность формировать скреперные поезда с относительно простым управлением. Механизм элеваторной загрузки ковша также значительно упростился с применением гидропривода.
Применение гидравлического привода на табельных средствах дорожных войск позволяет:
значительно снизить массу и размеры машин путем устранения таких сборочных единиц, как фрикционные муфты, редукторы, карданные передачи, стальные канаты и т. п.;
упростить кинематические схемы машин и тем в значительной мере улучшить ремонтопригодность;
увеличить производительность землеройных и землеройно-транспортных машин за счет принудительного заглубления рабочего органа в грунт;
расширить область применения одних и тех же машин благодаря использованию сменного оборудования.
Вместе с тем следует отметить, что вышеуказанные достоинства машин с гидроприводом могут быть реализованы только при строгом соблюдении правил эксплуатации.
Основными направлениями дальнейшего совершенствования системы объемного гидропривода являются:
повышение рабочего давления, что позволит снижать массу и стоимость элементов гидропривода;
расширение диапазона температур гидравлической жидкости;
создание мобильных машин с автоматизированным процессом управления путем применения электронного оборудования.
Дальнейшее совершенствование гидравлического привода позволяет создавать высокопроизводительные, прогрессивные конструкции современных машин, расширять их производственные мощности.
Прежде чем говорить о гидравлических передачах, необходимо уяснить назначение и состав гидропривода.
Гидропривод — это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин с помощью жидкости. Он представляет собой агрегат, образованный приводным двигателем (источником энергии), гидравлической передачей, а также вспомогательными устройствами и элементами управления. В зависимости от типа гидропередачи гидропривод может быть гидродинамическим или объемным.
Гидравлической передачей называется часть гидропривода, предназначенная для передачи механической энергии от приводящего двигателя к звеньям машины посредством жидкости.
Гидравлические передачи, входящие в состав гидропривода, подразделяются на два основных типа (рис. 2.2): гидродинамические передачи; гидростатические (объемные) передачи.
Источник: megaobuchalka.ru