Основные узлы и элементы строительных машин

Строительными машинами называются машины, применяемые для выполнения технологических процессов при производстве строительно-монтажных работ.

В строительстве используется большое число машин, различных по многим признакам, но  состоящих из одинаковых сборочных единиц и элементов. Любая строительная машина имеет следующие части:

– силовое оборудование (один или несколько двигателей для получения механической энергии);

– рабочее оборудование и рабочие органы для непосредственного воздействия на перерабатываемый материал и выполнения рабочих операций;

– ходовое оборудование (у переносных и стационарных машин отсутствует) для передвижения машин и передачи ее веса и рабочих нагрузок на опорную поверхность;

– передаточные механизмы (трансмиссии), связывающие рабочее и ходовое (у самоходных машин) оборудование с силовым;

– систему управления для запуска, остонова и изменения режимов работы силового оборудования, включения, выключения, реверсирования, регулирования скоростей и торможения механизмов машины;

- рамы  (несущей конструкции) для размещения и закрепления на ней всех узлов и механизмов машины

Рама обеспечивает постоянство взаимного расположения всех узлов и элементов, благодаря чему машина сохраняет работоспособность в широком диапазоне эксплуатационных условий. Пространственная конфигурация рамы зависит от величины и направления нагрузок, воспринимаемых машиной, что в свою очередь, определяется ее назначением, типом и типоразмером. Часто роль рамы выполняют усиленные корпусные детали машины, как, например, ковш самоходного скрепера. Наряду с основной рамой на некоторых типах машин используются дополнительные рамы для крепления рабочих органов. В качестве примера можно назвать тяговую раму автогрейдера или универсальную раму бульдозера с поворотным отвалом и др.

Наибольшие структурные отличия машин, прежде всего, связаны с конструкцией рабочего оборудования, которое определяет их назначение.

Рабочее оборудование состоит из рабочего органа (одного или нескольких), а также деталей и узлов, обеспечивающих его ориентацию в пространстве, и входит в состав обязательного оснащения технологических машин. Оно создается с учетом своего функционального назначения и конструктивных особенностей базового шасси и включает в себя агрегаты, узлы и механизмы, наилучшим образом обеспечивающие эффективную работу машины. Рабочий орган взаимодействует со средой, для работы в которой создана машина, а соединительные и крепежные элементы (подвеска) обеспечивают его конструктивную связь с шасси. Как правило, рабочее оборудование оснащается силовой трансмиссией, снабжающей рабочий орган энергией и позволяющей управлять его положением в пространстве.

Несмотря на чрезвычайно широкую номенклатуру рабочих органов строительных машин и оборудования, обусловленную разнообразным перечнем выполняемых ими работ, по результату взаимодействия с обрабатываемым материалом (или грузом) их можно разделить на пять групп (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Классификация рабочих органов строительных машин

Силовой установкой машины называют комплект, состоящий из двигателя и обслуживающих его устройств. Например, в случае двигателя внутреннего сгорания – топливного бака, устройств для охлаждения, отвода выхлопных газов и т.п. Силовые установки являются источником или преобразователем энергии в механическую работу.

Силовые передачи (трансмиссии) машин обеспечивают выполнение сложных функций механизмов передвижения, поворота, рабочих операций и т.д. Чем совершеннее передача, тем полезнее функции машины, выше качество ее работы. В зависимости от типа привода, взаимного расположения силовой установки и механизмов машины применяют механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные передачи. В таблице 1.2 приведены конструктивные типы различных силовых трансмиссий строительных машин.

Таблица 1.2

Классификация силовых передач строительных машин

Системы управления машинами и оборудованием  классифицируют по следующим признакам:

- по назначению (управление тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа, движителями и т.д.);

- по способу передачи энергии (механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные);

- по степени автоматизации управления (неавтоматизированные, полуавтоматические и автоматические).

Основные требования к системам управления: простота и надежность регулирования, быстрота воздействия на исполнительные механизмы, мягкость включения, незначительное усилие машиниста, возможность совмещения управляемых операций, удобное расположение в кабине.

Совокупность силовой установки, системы передач (трансмиссии) и системы управления машиной называется приводом. Различают одно- и многомоторный привод машин. Привод, при котором все механизмы машины приводятся в движение от одной силовой установки, называют одномоторным. Привод, при котором каждый механизм машины или некоторые из них приводятся отдельными двигателями, называют многомоторным.

Привод также классифицируется:

- по типу двигателя силовой установки (дизельный, электрический, дизель-электрический);

- по типу трансмиссии (гидравлический, пневматический, комбинированный). 

На современных строительных машинах применяют многомоторный гидравлический привод, при котором силовая установка (дизель) приводит в действие гидронасосы, а от них движение передается гидромоторам и гидроцилиндрам механизмов. Используют также смешанный (комбинированный) привод: механический и гидравлический; электрический, механический и гидравлический и др. Например, рабочее оборудование и ходовое устройство машины могут иметь механический привод, а механизм подъема-опускания рабочего органа – гидравлический.

Ходовые устройства строительных машин представляют собой либо ходовую часть базовых машин (тракторов, тягачей) в сочетании с осями прицепного и полуприцепного рабочего оборудования, либо собственные элементы шасси. Ходовое устройство предназначено для передвижения машин, передачи нагрузки от машины на опорную поверхность, обеспечения устойчивости машин, реализации тягового усилия через опорные элементы (движители). У некоторых машин, например катков, ходовое устройство одновременно является и рабочим органом.

Все структурные элементы строительных машин, несмотря на конструктивное разнообразие, состоят в основном из типизированных деталей, узлов и агрегатов. Деталью называют конечный элемент машины, который нельзя разобрать на части без нарушения функциональной целостности; узлом принято называть конструктивно завершенное соединение деталей.