Реферат системы управления строительных машин
Обновлено: 04.07.2024
Система управления – это комплекс устройств машины, предназначенный для передачи и преобразования команд машиниста. Система управления состоит из пульта управления и размещенных на нем приборов, ручек, педалей, кнопок, систем передач, а также дополнительных устройств для контроля работы машины.
По назначению различают следующие системы: система рулевого управления, система управления рабочими органами, двигателем, тормозами, муфтами.
По способу передачи энергии системы управления бывают:
— механические (рычажные, канатно-блочные, редукторные),
— комбинированные (гидромеханические, электропневматические и др.).
По степени автоматизации системы управления подразделяют на следующие типы:
Первые бывают непосредственного действия и с усилителями. Системы управления непосредственного действия вводятся только в сравнительно малых машинах или механизмах с незначительным количеством включений. Они могут быть рычажными или с применением механических или гидравлических передач.
Рычажно-механическая система управления позволяет машинисту управлять ногой или рукой муфтами, тормозами, колесами через рычаги, тяги, механические передачи. К недостаткам таких систем относятся: необходимость прилагать значительные мускульные усилия к рычагам и педалям, поэтому машинист быстро устают, из-за чего снижается производительность машины; необходимость частого смазыванияи регулировка соединений.
Рычажно-гидравлическая система управления позволяет плавно регулировать работу исполнительного механизма, позволяет при малом усилии и небольшом ходе педали или рычага получать большое усилие штока исполнительного цилиндра при значительном его ходе и соответственно упрощает рычажную систему.
Применение гидравлических и пневматических систем управления не позволяет осуществить дистанционное управление и автоматизацию.
Электрические системы управления в машинах соответствуют современным требованиям системы управления: высокая надежность, легкость подвода энергии к любому исполнительному органу, компактность и удобство компоновки, малые усилия для включения и выключения механизмов, наличие стандартной аппаратуры и приборов для контроля, регулирования и обеспечения безопасной работы системы, возможность включения в систему управления элементов автоматизации. Их применяют в машинах с дизель-электрическим или электрическим силовым оборудованием.
Автоматическое управление облегчает работу оператора, оптимизирует процесс и улучшает использование техники, увеличивает точность выполнения операций, повышает производительность.
Управление машиной заключается в контроле за фактическим состоянием объекта управления (двигательной установки, рабочего оборудования или рабочих органов, тормозов и тд.
Системы управления классифицируют по следующим признакам:
по назначению (управление тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа, движителями и т.п.); по способу передачи энергии (механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные); по степени автоматизации (неавтоматизированные, полуавтоматические и автоматические). Неавтоматизированные системы иначе называют эрготическими. Эрготические системы управления делятся на системы прямого действия и с элементами автоматики. Простейшими системами прямого действия являются рычажно-механические системы управления. На рис13. приведена схема рычажно-механической рулевой системы управления ходовыми колесами мобильной машины. При повороте рулевого колеса 7 вправо или влево приводимый червяком 2 зубчатый сектор 3 с рычагом 5, поворачиваясь относительно шарнира 4, через тягу 6, поворотные цапфы 8 и 9 и тягу 7, поворачивает управляемые колеса 10. Эта схема обладает высокой надежностью, не требует дополнительного источника энергии для передачи воздействия управляемому объекту, позволяет машинисту быстро адаптироваться к процессу управления, но может быть использована только в легких машинах.
В рычажно-гидравлической системе управления, например, ленточным тормозом (рис.14.) перемещается поршень гидроцилиндра 5, который выталкивает находящуюся в гидроцилиндре рабочую жидкость по трубопроводу 4 и рабочий гидроцилиндр 3. Через поршень и шток последнего приводится рычаг одно плечо которого связано со сбегающим концом ленты 7 тормоза, вследствие чего лента затягивается на шкиве. Для возврата системы в исходное положение служат пружины 2 и 8. Утечки рабочей жидкости через неплотности в гидроцилиндрах восполняются из бачка 6. Такая система позволяет получить достаточное усилие на тормозной ленте при незначительном усилии на педали.
.
Рис.14. Рычажно-гидравлическая система управления ленточным тормозом
В качестве примера системы управления с гидравлическим усилителем на рис.15. представлена система управления положением отвала бульдозера. Управление сводится к переводу рукоятки гидрораспределителя 5 в одно из положений.
Рис.15. Система управления отвалом бульдозера с гидравлическим
В системах управления машинами средней и большой мощности, когда управляющие усилия становятся значительными, применяют специальные пневматические, гидравлические и электрические усилители, питаемые энергией силовой установки машины. На рис16. представлена принципиальная схема системы с пневмоусилителями для поочередного управления ленточным тормозом и муфтой. В этой системе воздух нагнетается компрессором 7 в ресивер 3, откуда он, в зависимости от положения золотника трехходового крана 4, поступает либо в пневмоцилиндр 5, управляющий через рычаг 7 муфтой, либо в пневмокамеру 8, управляющую через рычаг 9 тормозной лентой.
Системы управления механизмами строительных машин
Системой управления называется совокупность отдельных элементов, предназначенных для включения и отключения муфт, тормозов, а также двигателя машины.
В строительных машинах применяют рычажную, гидравлическую (безнасосную и насосную), пневматическую, электрическую и смешанную системы управления.
В рычажной системе управление муфтами и тормозами (рис. 2) производится вручную через систему рычагов. Обычно для управления муфтами используют рукоятки, а для управления тормозами —педали. Если усилия, необходимые для включения муфт, велики, применяют вспомогательный привод (механический, гидравлический, пневматический или электрический), снижающий усилие на рычагах до 20—30 н (2—3 кГ).
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Согласно существующим нормам, усилие на педаль не должно превышать 1600 н (16 кГ), а ход ее не должен быть более 250 мм. Усилие на рукоятку не должно превышать 60—80 н (6— 8 кГ), а ход должен быть не более 400—500 мм. Для кратковременной работы (до 6 мин) на рычаги допускается усилие, вдвое большее.
Рис. 2. Схема рычажного управления:
а — управление муфтой включения; б — управление ленточным тормозом; 1 — рукоятка; 2, 6, 11 и 14 — тяги; 3, 4 и 13 — кривошипы; 5, 7 и 12 — валики; 8 —шарнир; 9 — поводок муфты; 10 — педаль; 15 — угловой рычаг; 16 — лента тормоза
Рис. 3. Схема гидравлического безнасосного управления:
1 — бачок; 2 — рычаг педали; 3 — игольчатый клапан; 4 — цилиндр; 5 — рабочий цилиндр; 6 — пята; 7 — тормозная лента
Гидравлическая безнасосная система (рис.3) представляет собой видоизмененное рычажное управление, в котором часть рычагов заменена исполнительным гидроцилиндром с тормозами или муфтами и командным цилиндром, соединенными между собой трубкой. При малом диаметре юшандного Цилиндра и большом диаметре исполнительного цилиндра можно с малым усилием, но с большим ходом тормозной педали получить большое усилие при малом ходе штока исполнительного цилиндра.
При гидравлическом насосном управлении включение муфт осуществляется жидкостью, подаваемой насосом под давлением. Оператор лишь переключает соответствующие золотники управления, направляя жидкость в тот или иной исполнительный цилиндр. При этом включение механизмов происходит резко вследствие несжимаемости жидкости, что сопровождается значительными динамическими воздействиями на механизмы. В качестве рабочей жидкости в гидравлической системе управления обычно применяется веретенное масло летом и трансформаторное зимой.
Электрическую систему управления применяют только в механизмах с индивидуальными электродвигателями, которые при мощности до 15 кет включаются через контроллеры или кнопками. При большей мощности включение обычно производится через электромагнитные аппараты-контакторы, управляемые вспомогательным током командоаппаратов — небольших контроллеров, подающих вспомогательный ток в катушки контакторов.
Ограничение хода механизмов с электрическим приводом достигается за счет применения конечных выключателей (рычажных, дисковых), которые автоматически отключают двигатель соответствующего механизма при крайних положениях его рабочего органа.
Управление тормозами осуществляется при помощи тормозных электромагнитов, включаемых параллельно или последовательно с электродвигателями.
Управление машиной заключается в контроле за фактическим состоянием объекта управления (двигателя, рабочего оборудования или органа, тормозов, ходовых устройств), формировании управляющий воздействий и в их реализации.
Системы управления классифицируют:
По назначению: управление тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа и движителями.
По способу передачи энергии: механические (рычажные), электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные.
По степени автоматизации: неавтоматизированные, полу автоматизированные и автоматические.
В простейших рычажно-механических системах управления машинист управляет муфтами, тормозами, положением колес с помощью рук и ног.
Основные показатели качества работы системы управления: усилия, ход рычагов и педалей управления, усилия на исполнительном органе, скорость движения рабочего звена исполнительного органа, число и продолжительность включений в час (КВ и ПВ), быстрота срабатывания, коэффициент полезного действия (КПД).
Рис 1. Рычажно-механическая система управления ходовыми колесами мобильной машины
Простейшая эрготическая система управления прямого действия приведена на рис. 1. При повороте рулевого колеса 1 приводимый червяком 2 зубчатый сектор 3 с рычагом 5, поворачиваясь относительно шарнира 4, через тяги 6 и поворотные цапфы 7 поворачивает колеса 8. Эта схема надежна, но требует дополнительной энергии, машинист быстро адаптируется к процессу управления, но используется только в легких машинах.
В рычажно-гидравлической системе управления усилие от ноги на педаль управления 7 через гидравлический цилиндр 5 по трубопроводу 4 передается в рабочий цилиндр 3, поршень которого через рычаг 9 воздействует на сбегающий конец тормозной ленты 1. Пружины 2 и 8 служат для возврата системы в исходное положение после снятия ноги с педали управления (рис. 2). Утечки рабочей жидкости пополняются из бачка 6.
К недостаткам гидравлических систем управления относят быстрое нарастание давлений рабочей жидкости (0,2 с) в исполнительных органах и, как следствие, - резкое их включение и возникновение существенных динамических нагрузок в элементах конструкции. Этот недостаток легко устраняется в пневматических системах управления, широко применяемых в строительных машинах.
Рис2 Рычажно-гидравлическая система управления
В пневматических системах управления компрессор 2 приводится в движение от двигателя 1 (рис. 3).
Рис. 3. Пневматическая система управления
Воздух компрессором всасывается через воздухозаборник 4 и фильтр 3 и через влагомаслоотделитель 6 нагнетается в аккумулирующую емкость-ресивер 7. При включении пневматических золотников 8 и 8' воздух поступает в пневмокамеру муфты или тормоза 9 или в пневмоцилиндр 14. В пневмокамерах тормозов в отличие от цилиндров функцию поршня выполняет резиновая диафрагма 12, соединенная со штоком 10 и удерживаемая в нормальном положении пружиной 11. Быстрому возвращению диафрагмы пневмокамеры и штока в исходное положение при выключении кроме пружины способствует клапан быстрого отмораживания 13, выбрасывающий воздух в непосредственной близости от диафрагмы. Предохранительный клапан 5 в системе настраивается на давление, превышающее номинальное на 5-7 %. К недостаткам системы пневматического управления относятся: необходимость тщательной очистки воздуха от механических примесей, масла и влаги; несвоевременное удаление конденсата из системы может приводить к ее замерзанию в холодное время.
В системах автоматизированного управления рабочими органами, а также при рулевом управлении пневмоколесных машин применяются следящие системы гидропривода. Следящей называют такую гидравлическую систему, которая имеет обратную связь и в которой происходит усиление мощности.
На рис 4 представлена схема рулевого управления следящего действия. Принцип действия этой системы состоит в следующем. При повороте рулевого колеса 3, например, вправо, поршень гидроцилиндра рулевой колонки 4 перемещается влево, навинчиваясь по нарезке вала руля. При этом он вытесняет часть жидкости из левой полости в сервоцилиндр 7. Под действием давления жидкости поршень сервоцилиндра переместится влево и сдвинет следящий золотник 8 из нейтрального положения II в положение III. При этом жидкость от насоса 2 поступит к двойному управляемому обратному клапану 9, откроет его и переместит поршень рабочего цилиндра 10. Из полости рабочего цилиндра 12 жидкость через клапан 9 и золотник 8 поступит в сливную линию. При этом будет осуществлен поворот колес машины на определенный угол.
При остановке золотника поршень будет перемещать траверсу 11, а последняя через жесткую обратную связь-корпус следящего золотника влево до восстановления положения II. При этом подача жидкости к цилиндру 10 и, следовательно, поворот колес прекратятся. Для дальнейшего поворота колес или восстановления первоначального положения колес рулевое колесо управления поворачивается в соответствующую сторону на определенный угол.
Таким образом, поворот колес осуществляется по методу слежения за поворотом рулевого колеса. Пружинный аккумулятор 13 с зарядными клапанами 14 и обратными клапанами 5 и 6 служит для пополнения системы управления маслом в случае его утечки через уплотнения, клапаны 15 и 16 - для регулирования системы.
Применение гидравлической и пневматической систем дает возможность дистанционного управления и автоматизации работы машины с использованием электроники и микропроцессорной техники. Наиболее целесообразны комбинации различных систем управления-электрогидравлических и электропневматических.
Последовательность процессов при работе бульдозера и основные геометрические неконструктивные параметры отвала.
Конструкция элементов рабочего оборудования бульдозера определяется его назначением. Основным элементом оборудования является отвал (Рис. 1.4). Он представляет собой обычно коробчатую сварную конструкцию, оснащенную с рабочей стороны гнутым листом 1, ас тыльной стороны ребрами жесткости, проушинами. (Рис. 1.4, а) или подпятником (Рис. 1.4, б) для присоединения соответственно к толкающим брусьям или раме и гидроцилиндром. По ширине отвал чаще имеет прямолинейную форму. В таком исполнении он находит применение как на машинах, где отвал всегда располагают перпендикулярно к продольной оси, так и на машинах с изменяющимся углом между ними. Меньшее применение на бульдозерах получили специальные отвалы 1 (Рис. 2.5). Их устанавливают, как правило, только перпендикулярно к продольной оси машины.
Отвал сферической формы (Рис. 2.5, а) применяют для перемещения разрыхленных и непрочных грунтов. Он имеет выступающие вперед концевые участки 2 и позволяет перемещать на 20-25% больший объем грунта, чем отвал прямолинейной формы.
Отвал с выдвигающимися вперед боковыми зубьями 4 (Рис.2.5,б) предназначен для разработки и перемещения крепких каменистых грунтов. Его применяют на бульдозерах большой мощности.
Совкообразный отвал (Рис. 2.5, в) находит применение при разработке и перемещении на большое расстояние слабых грунтов. С помощью его бульдозер может отделить от массива грунт и, приподняв отвал, переместить к месту отсыпки.
Короткий толкающий отвал (Рис. 1.5, г) применяют при совместной работе бульдозера со скрепером. Этот отвал снабжен амортизатором и имеет усиленную в средней части конструкцию. С помощью его бульдозер может выполнять функции токача для скрепера на участке разработки им грунта и производить планировочные работы.
Все отвалы бульдозеров в нижней части имеют ножи 2, 3 (Рис. 1.5) и 3, 4 (Рис. 1.4). Последние обычно выполняют из нескольких секций. Передняя рабочая кромка ножей в большинстве случаев расположена в одной горизонтальной плоскости. В некоторых случаях для снижения сопротивления при копании, в особенности при разработке мерзлого грунта, среднюю секцию у ножа делают выступающей вперед (Рис. 1.5, в). Выступ h средней секции обычно принимается в зависимости от ее длины b и находится в пределах 1/12
Длину средней секции ножа b принимают в зависимости от длины L отвала и она составляют около b = О, 3L.
В верхней части отвалы прямолинейной формы имеют узкую плоскую полосу-козырек 2 (Рис. 1.4). На машинах средней и большой мощности он обычно выполнен шириной около 100. 200 мм и расположен вертикально или с небольшим наклоном вперед.
По концам большинство неповоротных отвалов имеют боковые щитки 5. Они установлены для снижения потерь грунта при транспортировании.
Отвал присоединяют к базовой машине с помощью толкающих брусьев или толкающей рамы и гидроцилиндров. Первые осуществляют передачу к отвалу тягового усилия от базовой машины, а последние производят подъем и опускание отвала.
Рис. 1.4 . Конструкции неповоротного (а) и поворотного (б) отвалов бульдозера
Рис. 1.5 . Формы специальных отвалов бульдозеров .
Толкающие брусья применяют при неповоротном отвале. Они имеют коробчатую сварную конструкцию прямоугольной формы. Связь брусьев с рамой базовой машины и отвалом обычно шарнирная. Для этого брусья по концам имеют проушины или шаровые подпятники В машинах малой мощности брусья иногда представляют с отвалом одну рамную конструкцию. В этом случае они передними концами жестко (сваркой) соединены с отвалом.
При поворотном отвале применяют толкающую сварную раму аркообразной формы (Рис. 1.6). Передняя криволинейная ее часть 2 для присоединения к отвалу имеет шаровую опору 1. У отвала для соединения с этой опорой имеется шаровой подпятник. Пространственная жесткость отвала с рамой и брусьями достигается установкой между ними подкосных элементов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Подкосы могут быть как постоянной длины, так и' переменной. Последнее достигается применением на них резьбовых втулок или использованием гидроцилиндров.
При независимом регулировании подкосов, лежащих в вертикальной плоскости, может меняться угол наклона отвала как в поперечной, так и продольной вертикальных плоскостях. Это позволяет создать поперечный перекос отвала или изменить угол его резания. Параметры гидроцилиндров подъема и толкающих брусьев выбирают такими, чтобы имелась возможность подъема или опускания отвала относительно опорной поверхности базовой машины на нужную величину. Рекомендуется высоту подъема Нп и опускания Н0 неповоротного отвала выбирать такой чтобы угол въезда фп и спуска ф0 машины на гусеничном ходу относительно ее' опорной поверхности был не менее 20°. Угол ф0 спуска измеряется между опорной поверхностью гусениц и линией, соединяющей режущую кромку с центром давления его равнодействующей N, наибольшее удаление которой от центра гусеницы обычно не превышает 1/6 длины ее опорной поверхности.
Реально на бульдозерах малой и средней мощности Нп = (0,7. 0,8) Н и Н0 * 0,З.Н.
Рис. 1.6. Толкающая рама бульдозера с поворотным отвалом
У колесных машин опускание отвала ограничивается возможным нижним положением толкающих брусьев, которые не могут быть опущены ниже опорной поверхности передних колес.
Разрабатывается грунт бульдозером по-разному при применении рабочего оборудования с неповоротным или поворотным отвалом. Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операции копания, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта в сооружении или отвале. При копании, совершаемом одновременно с перемещением машины, отвал заглубляется на толщину стружки в плотных грунтах 100. 200 мм. Срезанный грунт, накапливаясь перед отвалом, образует валик, близкий по форме к треугольнику,в попе речном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающий к отвалу, может достигать его высоты.
После этого отвал приподнимают и транспортируют грунт к месту его укладки. Эта операция может сопровождаться потерей грунта, достигающей до 30% объема призмы волочения. Для восполнения потерь грунта процесс транспортирования обычно совмещают с копанием при стружке малой толщины.
При производстве такими бульдозерами земляных работ на строительных объектах различают три схемы разработки и перемещения грунта: прямую, боковую и ступенчатую (Рис. 1.7).
В первом случае копание и транспортирование грунта соверша ются при возвратно-поступательном движении машины. При движении вперед бульдозер срезает грунт на участке его разработки, а затем транспортирует к месту укладки. После этого бульдозер задним хо дом возвращается к месту начала копания грунта. Число таких ходов машины зависит от глубины выемки грунта и толщины стружки.
При боковой схеме разработки резерв грунта находится сбоку от возводимого земляного сооружения, например насыпи. Бульдозер, перемещаясь параллельно оси насыпи, набирает грунт перед отвалом, разрабатывая его в резерве. Затем он поворачивает в сторону насыпи и отсыпает в нее грунт. Освободившись от грунта, бульдозер задним ходом возвращается в исходное положение в резерв. В дальнейшем он повторяет изложенный цикл работы.
Ступенчатую схему разработки и перемещения грунта применяют в основном при сооружении насыпей (границы ее на рис.1.7 отмечены колышками 2 и 3) и планировке наклонных площадей, а также выполнении вскрышных работ. В этом случае бульдозер разрабатьюает'_1Ра^спортирует и Укладывает грунт в насыпь 4, перемещаясь по параллельным прямолинейным траекториям 1 и 6, нормальным к оси сооружения. Обратное движение 5 бульдозера на участок разработки грунта осуществляется задним ходом машины под углом к этим траекториям.
Рис. 1.7 . Схема возведения насыпи бульдозером
Рассмотренные схемы разработки и перемещения грунта бульдозером находят применение на всех земляных работах как раздельно, так и в комбинации. В зависимости от размеров возводимого сооружения разработка грунта может производиться в боковых резервах как с одной от него стороны, так и с двух.
Бульдозер, оснащенный поворотным отвалом, может работать аналогично рассмотренной схеме, если отвал на нем установлен перпендикулярно к продольной оси машины. При установке отвала под углом к продольной оси грунт будет перемещаться по ширине отвала и. отводиться в боковом, к направлению движения машины, направлении. Как показали исследования, наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси, близким к 45° или несколько меньшем. Производство земляных работ в этом случае будет совершаться непрерывно. Таким методом могут вестись работы при сооружении террас, разработке выемок на косогорах, засыпке траншей, разравнивании валиков грунта и т. п.
При выполнении земляных работ на пересеченной местности эффективность применения бульдозеров существенно зависит от возможности установки отвала с перекосом в вертикальной плоскости, а также от того, насколько может быть поднят или опущен отвал. Обычно угол перекоса для отвала принимают не более 12°. Это позволяет установить один из концов отвала примерно на 30 см выше другого. При работе на косогоре в этом случае облегчается разработка грунта и сооружение горизонтального полотна дороги, террасы и т.п.
Подъем и опускание отвала определяется возможностью бульдозера работать на участках местности с подъемами и спусками, с углом при основании не менее 20°.
3. Внешние силы, действующие на скрепер.
Силы, действующие на скрепер в рабочем режиме.
Наиболее тяжелым режимом работы скрепера является процесс наполнения ковша. Расчетная схема скрепера в рабочем положении
Читайте также: