- •Учебник
- •Глава 1. Общие сведения о механизации и автоматизации строительства
- •1.1. Основные виды строительно-монтажных работ, их механизация и основные показатели оценки ее уровня
- •1.2. Комплексная механизация
- •1.3. Автоматизация строительных процессов
- •Глава 2. Общие сведения о строительных машинах
- •2.1. Основные понятия и определения
- •2.2. Параметры машины. Типоразмер и модель.
- •2.3. Общая классификация строительных машин
- •2.4. Структура строительной машины
- •2.5. Производительность строительной машины
- •2.6. Общие требования к машинам, машинным комплектам и структуре парков машин
- •2.7. Техническая эксплуатация
- •2.8. Исторические сведения о развитии строительных машин
- •2.9. Пути развития и повышения качества строительных машин и оборудования
- •Глава 3. Приводы строительных машин. Силовое оборудование
- •3.1. Общие понятия и определения
- •3.2. Двигатели внутреннего сгорания
- •3.3. Электрические двигатели
- •Глава 4. Трансмиссии и системы управления
- •4.1. Общие сведения о трансмиссиях
- •4.2. Фрикционные передачи
- •4.3. Ременные передачи
- •4.4. Зубчатые передачи
- •Глава 5. Гидро- и пневмоприводы
- •Глава 6. Основы автоматического управления и технические средства автоматики
- •6.1. Общие сведения о системах автоматики
- •Глава 7. Ходовое оборудование строительных машин
- •7.1. Виды ходового оборудования и их характеристики
- •7.3. Шинноколесное (пневмоколесное) и рельсоколесное ходовое оборудование
- •Глава 8. Транспортные машины
- •Глава 9. Транспортирующие машины и оборудование
- •9.1. Ленточные и пластинчатые конвейеры, эскалаторы
- •Глава 10. Грузоподъемные машины
- •10.4. Лебедки
- •Глава 11. Строительные подъемники и краны
- •11.1. Общие сведения
- •11.3. Башенные краны
- •11.4. Самоходные стреловые краны
- •11.5. Краны пролетного типа
- •11.6. Устойчивость кранов
- •11.7, Устройства безопасности
- •11.8. Техническое освидетельствование кранов, основные
- •Глава 12. Погрузочно-разгрузочные машины
- •12.1. Назначение и виды машин
- •12.2. Машины для перегрузки штучных грузов
- •12.3. Погрузочные машины для сыпучих грузов
- •Глава 13. Машины для земляных работ: общие сведения
- •13.1. Виды земляных сооружений
- •13.2. Способы разработки грунтов
- •13.3. Свойства грунтов, влияющие на трудность их разработки
- •13.4. Рабочие органы землеройных машин и их взаимодействие с грунтом
- •13.5. Общая классификация машин и оборудования для разработки грунтов
- •Глава 14. Одноковшовые экскаваторы
- •14.1. Общие сведения
- •14.2. Строительные гидравлические экскаваторы
- •14.3. Гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием обратная лопата
- •14.4. Гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием прямая лопата
- •14.5. Погрузочное рабочее оборудование
- •14.6. Гидравлические грейферы
- •14.7. Экскаваторы-планировщики
- •14.8. Оборудование для рыхления грунтов
- •14.9. Неполноповоротные гидравлические экскаваторы
- •14.10. Мини- и микроэкскаваторы
- •14.11. Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования (канатные экскаваторы). Рабочее оборудование прямого копания
- •14.12. Драглайны
- •Глава 15. Экскаваторы непрерывного действия
- •15.1. Общие сведения
- •15.2. Роторные траншейные экскаваторы
- •15.3. Цепные траншейные экскаваторы
- •Глава 16. Землеройно-транспортные машины
- •Глава 17. Бурильные машины
- •Глава 18. Машины для подготовительных работ и разработки мерзлых грунтов
- •18.1. Машины для подготовительных работ
- •19.4. Грунтоуплотняющие машины и оборудование динамического действия
- •Глава 20. Технические средства гидромеханизации
- •20.1. Общие сведения
- •Глава 21. Машины и оборудование для погружения свай
- •21.1. Способы устройства свайных фундаментов
- •Глава 22. Машины и оборудование для переработки каменных материалов
- •30...15 60...30 60 15...0 60...30 В а а — от мелкого к крупному; 6 — от крупного к мелкому; в — комбинированно
- •Глава 23. Машины и оборудование для приготовления бетонных смесей и строительных растворов
- •23.1. Дозаторы
- •Глава 24. Машины и оборудование для бетонных работ
- •24.1. Бетононасосные установки
- •Глава 25. Машины и оборудование для отделочных и кровельных работ
- •25.1. Машины и оборудование для штукатурных работ
- •Глава 26. Ручные машины
- •26.3. Ручные машины для крепления изделий и сборки конструкций
- •26.4. Ручные машины для разрушения прочных материалов и работы по грунту
- •26.6. Ручные машины для резки, зачистки поверхностей и обработки кромок материалов
- •26.7. Ручные машины для распиловки, долбежки и строжки материалов
- •Глава 1. Общие сведения о механизации и автоматизации строительства 5
- •Глава 15. Экскаваторы непрерывного действия 422
3.3. Электрические двигатели
В приводах строительных машин применяют электродвигатели переменного и постоянного тока.
6
Рис.
3.6. Типовые графики внешней нагрузки,
приведенные к валу двигателя: а
— при спокойной внешней нагрузке; б —
при значительном повышении внешней
нагрузки
ствующими указанным в его паспорте, а также если в его электрическую схему не включены дополнительные сопротивления. В противном случае получаем искусственную механическую характеристику. Рабочим является участок механической характеристики между точками с координатами (Т= 0; я = я0) и (Т= Тк\ п = ик). Момент Т = Т„ и частота вращения п = пн на этом участке являются номинальными, соответствующими наибольшему ресурсу двигателя. Перегрузочная способность асинхронных двигателей общего назначения определяется отношением максимального момента Тк к номинальному ТИ на естественной характеристике: кпер= ТК/Т„ составляет 1,7... 2,0 (для короткозамкнутых двигателей до 2,4), а для двигателей кранового типа — 2,3... 3,0. Частота вращения вала двигателя я на рабочем участке механической характеристики изменяется незначительно, в связи с чем естественную механическую характеристику асинхронного двигателя можно считать жесткой.
Момент Тп при я = 0 называют пусковым. Его отношение к номинальному моменту Т„ для короткозамкнутых двигателей общего назначения составляет 1,0... 1,9, а для двигателей кранового типа 2,3...3,0. Для двигателей с фазным ротором это отношение составляет 0,5... 1,5, тогда как пусковой ток превышает номинальный в 5 —7 раз. Для уменьшения пускового тока этих двигателей в цепь обмотки ротора с помощью реостата включают дополнительные сопротивления. Каждому сопротивлению в цепи ротора соответствует своя искусственная механическая характеристика, называемая также реостатной.
1 > ^/х 1 ^ \ 1 |
\3 |
|
\ 1 2 !Ч А j\ |
В' \ |
с |
| 1 I —7>ц™ • |
|
\ 1 \ . 1 \ |
! |
|
V 1 ЛАЯ 1 \Л |
1 1 1 1 |
|
Т Тк
Тк Т\ TD
о
пкя»
Рис. 3.7. Естественная (3) и пусковые (реостатные) (/ и 2)характеристики асинхронного электродвигателя
л,я„ и„
Так, например, при включении в цепь ротора двух пусковых сопротивлений, которым соответствуют искусственные характеристики 7 и 2, момент при пуске будет изменяться от Т{ до Т2, которые называют моментами отсечки. После включения двигателя он будет работать на характеристике 1. При этом момент будет уменьшаться от ТА (не обязательно совпадающего с Т2) до Ти а частота вращения вала увеличиваться от нуля до яв. При достижении последнего сопротивление, соответствующее характеристике 1, автоматически отключается, вследствие чего момент увеличивается до значения Т=Т2 с переходом на реостатную характеристику 2. При этом двигатель разгоняется до частоты пс с одновременным
уменьшением момента до Т= Ти а после отключения второго сопротивления переходит на естественную характеристику 3 в точке С' с координатами (Г2; пс). Пуск заканчивается по достижении точки на естественной характеристике с моментом, равным моменту внешних сопротивлений TD. Маршрут пуска показан на рис. 3.7 стрелками. Обязательным условием пуска является условие Т\ > TD. В противном случае уже на первом этапе (участок АВ) частота п = лв не будет достигнута, а, следовательно, первое сопротивление не будет отключено, и дальнейшая работа возможна только на искусственной характеристике 2. При необходимости указанное условие обеспечивается снижением момента TD, в частности, путем отключения трансмиссии или исполнительного механизма от двигателя.
Искусственные характеристики, обладающие меньшими жест- костями по сравнению с естественной характеристикой, могут быть также использованы в качестве рабочих характеристик, когда необходимо плавно изменять скорости рабочих движений. Ко- роткозамкнутые двигатели запускаются и работают только на естественной характеристике.
В приводах грузоподъемных машин для плавной посадки грузов, например, на монтаже конструкций, а также для ускоренного опускания грузозахватных устройств, применяют двухскорост- ные асинхронные двигатели с соотношением скоростей 2:1; 8:3; 3:1; 10:3.
Ручные машины с электрическим приводом подключают к электросети через преобразователи частоты с 50 на 400 Гц, что позволяет уменьшить их массу в 3,5 раза. Часто в приводах ручных машин используют однофазные коллекторные электродвигатели с высокой удельной мощностью на единицу массы и мягкой механической характеристикой. Коллекторные двигатели мало чувствительны к колебаниям напряжения в питающей сети, устойчиво работают в режиме частых пусков, могут включаться в сеть без преобразователей. К их недостаткам можно отнести: высокую стоимость и необходимость их обслуживания специалистами высокой квалификации.
Электродвигатели постоянного тока обеспечивают большую плавность пуска и торможения механизмов по сравнению с двигателями переменного тока. На рис. 3.8, а представлены механические характеристики приводов, работающих по системе трех- обмоточный генератор — двигатель. Они применяются, в частности, на экскаваторах средней мощности. Форма характеристики может быть изменена соответствующим подбором ампер-витков трех обмоток генератора: независимой, шунтовой и сериес- ной. На рис. 3.8, # показана механическая характеристика привода постоянного тока по системе генератор — двигатель с электромашинными усилителями, применяемого на экскаваторах боль-
т
Рис.
3.8. Механические характеристики приводов
постоянного тока
о
п
б
а
шой мощности. Такие характеристики имеют участки малой и повышенной жесткости, что позволяет применять их как в приводах рабочих органов или исполнительных механизмов, требующих плавности изменения скоростей рабочих движений, так и при стабильной скорости, независящей от изменения внешней нагрузки.
Контрольные вопросы
Что такое привод машины? Из чего он состоит?
Обоснуйте преимущественное применение строительных машин с автономными двигателями перед машинами, работающими от внешней энергетической сети. В каких производственных условиях для привода строительных машин используют энергию электро- и пневмосети? В каких случаях для привода малых машин применяют компрессоры?
Что такое силовая установка машины? Из чего она состоит? Приведите пример.
Перечислите виды механических трансмиссий.
Какие трансмиссии передают движение с преобразованием энергии в другие формы, отличные от механической? Какие устройства обеспечивают эти преобразования?
Приведите классификацию трансмиссий для привода нескольких рабочих органов или исполнительных механизмов. Какой вид привода имеет преимущественное применение в строительных машинах? Обоснуйте ответ.
Какими основными показателями оценивают эффективность привода строительных машин?
От чего зависит внешнее сопротивление на рабочем органе? Каков характер этого сопротивления? Приведите примеры.
Что такое сопротивление движению рабочего органа? Из чего оно складывается? Что является источником динамического сопротивления? Как влияет на его формирование механическая характеристика привода? Как влияет динамическая составляющая на общее внешнее сопротивление?
Что такое жесткость механической характеристики привода? Какие характеристики называют жесткими? мягкими?
Какими показателями пользуются для характеристики режимов работы машин и их механизмов? Приведите классификацию режимов.
Что такое коэффициент перегрузочной способности привода?
Какую энергию преобразуют двигатели внутреннего сгорания в механическое движение?
Какие типы двигателей внутреннего сгорания применяют в приводах строительных машин? На каких видах топлива они работают?
Что такое рабочий цикл или рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания? Что такое такт? Опишите рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Чем отличается от него рабочий цикл дизеля?
Для чего в конструкциях двигателей внутреннего сгорания применяют несколько рабочих цилиндров? Каков порядок их работы?
Каково назначение маховика в конструкции двигателя внутреннего сгорания?
Назовите способы запуска двигателей внутреннего сгорания. Какие для этого применяют устройства? Чем обусловлен затрудненный запуск двигателей внутреннего сгорания при низкой температуре окружающего воздуха? Какие устройства применяют для облегчения запуска?
Какими основными показателями характеризуют работу двигателей внутреннего сгорания? Что такое удельный расход топлива, эффективный КПД? Каковы их значения для дизелей и карбюраторных двигателей?
Что такое механическая характеристика двигателя внутреннего сгорания? Из каких ветвей она состоит? Как получаются промежуточные скоростные характеристики? Назовите характерные точки внешней механической характеристики. Что такое коэффициент перегрузочной способности, каково его значение для дизелей?
Какая ветвь механической характеристики двигателя внутреннего сгорания является рабочей? К какому виду по жесткости она относится? Как влияет характер изменения внешней нагрузки во времени на положение текущей точки на механической характеристике? Какие участки механической характеристики предпочтительны и почему?
Какие типы электрических двигателей применяют в приводах строительных машин?
Назовите параметры электрической сети для питания двигателей переменного тока.
Какими преимуществами и недостатками обладают асинхронные двигатели?
Приведите механическую характеристику асинхронного электродвигателя и опишите ее характерные точки. Что такое естественная и искусственная механические характеристики? Какой участок механической характеристики считается рабочим, к какому виду по жесткости он относится? Каковы значения коэффициента перегрузочной способности асинхронных двигателей?
Что такое пусковой момент асинхронного двигателя? Каковы его значения для двигателей короткозамкнутых и с фазным ротором? Для чего в цепь ротора фазного двигателя включают дополнительные сопротивления? Какие механические характеристики им соответствуют? Опишите запуск электродвигателя с фазным ротором с использованием пусковых сопротивлений.
Для чего в приводах грузоподъемных машин применяют двухско- ростные электродвигатели?
Какие электродвигатели применяют в приводах ручных машин? Каковы их особенности?
Какие типы двигателей постоянного тока применяют в приводах строительных машин? Каковы их механические характеристики? Чем ограничено их применение?