Коробка скоростей - механизм металлорежущих и других станков для изменения частоты вращения ведомого вала (шпинделя) при постоянной частоте вращения ведущего; редуктор с переключаемыми зубчатыми передачами. В транспортных машинах (автомобилях, тракторах и др.) коробка скоростей называется коробкой передач.

Для сохранения и благоустройства жилищного фонда проводят работы по обслуживанию, эксплуатации, капитальному ремонту и реконструкции зданий, их инженерного оборудования и др. Эти работы подразделяются на общестроительные, санитарно-технические, отделочные и фасадные.

В общестроительные работы входят разборка каменных, бетонных и деревянных конструкций, монтаж перекрытий, производство кирпичной кладки, устройство полов, перегородок, окон и дверей, ремонт лестниц, выполнение гидроизоляционных работ, ремонт фундамента и др. Санитарно-технические работы включают ремонт систем водоснабжения, канализации, газоснабжения, отопления. К отделочным работам относятся ремонт внутренних помещений зданий (малярные, штукатурные работы, оклейка обоями и др.), а также работы по ремонту фасадов, балконов и др. Во время проведения капитального ремонта и реконструкции зданий наиболее трудоемкими являются транспортные, монтажно-демонтажные процессы, ремонт кровли, гидроизоляция фундаментов, восстановительные работы подземных коммуникаций и др.

Эксплуатация зданий предусматривает обслуживание помещений и инженерных систем (водопровода, канализации, горячего водоснабжения, вентиляции, лифтов, систем пожарной безопасности и т. д.), а также периодическую уборку помещений и прилегающих территорий домовладений.

Эксплуатация городских территорий делится на уборку в летний и зимний периоды, а также санитарную очистку домовладений. В летний период выполняются поливомоечные и подметально-уборочные работы, очистка канализационных сетей и др. Зимой осуществляются сбор и вывозка снега, скол и посыпка льда на тротуарах и проезжей части улиц и др. При санитарной очистке производятся сбор бытовых отходов и мусора, очистка водостоков, ливневой канализации и др. Работы по содержанию и ремонту дворовых территорий включают ремонт асфальтобетонных и других видов дорожных покрытий, посадку и уход за зелеными насаждениями магистралей, скверов и др.

Требования к ремонтно-строительным машинам, механизирующим процессы ремонта и эксплуатации зданий, можно подразделить на общие и специальные. Общие требования к ремонтно-строительным машинам: обеспечение их высокой производительности и надежности в соответствии с условиями работ, высоких технико-экономических показателей, удобства управления и обслуживания, безопасности работ и др. К специальным требованиям относятся способность машины работать в стесненных условиях, определяемых конструкцией зданий и дворовых территорий, ограничения по габаритам и массе машин.

Специфика производства работ по ремонту зданий предъявляет высокие требования к таким важным характеристикам машин, как рабочие и транспортные скорости, маневренность, проходимость, а также устойчивость машин. Маневренность — это способность машины работать и перемещаться в стесненных условиях, она характеризуется габаритными размерами машины и радиусами ее поворотов. Проходимость машин — способность преодолевать движителями неровности местности, двигаться по рыхлым и влажным дорогам и бездорожью. Она определяется габаритными размерами машины, величиной колеи и базы, дорожным просветом, средним удельным давлением на грунт, видом и состоянием движителя и др.

Механизация технической эксплуатации и ремонта зданий, а также уборки дворовых и городских территорий в значительной степени зависит от особенностей конструкций зданий, конструктивно-планировочных схем скверов и внутриквартальной планировки. Многие современные строительные машины трудно использовать из-за отсутствия необходимых проездов, подъездов и подходов к зданию. Использование машин в стесненных условиях определяется показателями: вписываемости машин в проезды, под арки; степенью использования тротуаров и дворовой территории; площадью и объемом ремонтируемого здания и обслуживаемых помещений внутри здания.

Существенным признаком, определяющим возможность использования машин для ремонта и эксплуатации зданий, является их масса. Относительно большая масса машин может оказаться препятствием для их применения, так как конструкция здания и особенно подвальных помещений имеет ограниченную, часто не поддающуюся точному определению, несущую способность.

Габариты машин в зависимости от размеров прямоугольных проездов (дворовых проездов, тротуаров и др.) можно рассчитать с помощью аналитических формул. Для проведения расчетов предполагается мгновенный поворот управляемых колес машины при входе в поворот и выходе из него. Габарит машины принят прямоугольным. Поворот выполняется под углом 90° с минимально возможным радиусом поворота.

Наибольшая и наименьшая ширина входного проезда (м)

BВХ max = Rг.з; BВХ min = Rг.з -(R0-0,5B0).

Наибольшая и наименьшая ширина выходного проезда (м)

BВХ max = Rг.п; BВХ min = Rг.п -(R0-0,5B0).

где Rг.з и Rг.п — задний и передний габаритные радиусы; R0— радиус поворота по продольной оси машины; В0— габаритная ширина машины.

Следует отметить, что для тротуароуборочных машин, кроме того, важное значение имеет возможность въезда на тротуар и съезда с него на проезжую часть улиц. В связи с этим, а также необходимостью установки рабочего оборудования рамы машин для уборки дворовых территорий и тротуаров делаются более высокими, чем у автомобилей. Вместе с тем рабочее оборудование уменьшает клиренс (дорожный просвет) по сравнению с автомобилем. Для уборочных машин рассматриваются две величины дорожного просвета: 1) расстояние до жестких деталей — 300 мм, 2) расстояние до эластичных деталей (ворса, резинового фартука и т. п.), не превышающее 100 мм.

Необходимые рабочие и транспортные скорости машин для уборки дворовых территорий, тротуароуборочных машин, которые двигаются в потоке пешеходов, принимаются 0,6...1,4 м/с, т. е. не более 2,1 км/ч. Машины для уборки тротуаров и дворовых территорий работают на дорожных покрытиях с пониженными скоростями движения, однако их транспортные скорости 10...28 км/ч.

Кроме того, должна учитываться необходимость работы машины по уборке городских территорий в непрерывно перемещающихся колоннах машин. Это требует от водителей знаний и навыков управления специальной техникой с целью безопасности проведения работ, высокой надежности работы систем управления и остановки, непрерывной работы сигнальных устройств на машинах.

Трансмиссии.

По способу передачи энергии трансмиссии ремонтно-строительных машин делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Механическая энергия первичной силовой установки (двигателя) часто преобразуется в энергию других видов (электрического тока, рабочей жидкости, сжатого воздуха), а затем снова в механическую. В комбинированных трансмиссиях такое преобразование может происходить неоднократно.

Механические трансмиссии делятся на редукторные и канатно-блочные. Первые представляют собой системы редукторов в сочетании с различными видами передач (зубчатые, карданные, цепные, ременные и др.). Составными частями вторых служат лебедки и канатные полиспасты с направляющими блоками. Важными элементами механических трансмиссий являются сцепные муфты и тормоза, являющиеся также элементами управления. Редукторы предназначаются для отбора и распределения мощности силовой установки между механизмами машины, а также для изменения величины и направления силовых потоков. Редукторные трансмиссии обеспечивают передачу движения на короткие расстояния. При относительно больших размерах передач (на бульдозерах, скреперах, экскаваторах) используют канатно-блочные трансмиссии.

Основными положительными качествами механических трансмиссий являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшая масса и стоимость, надежность в работе. К недостаткам относятся значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Расширение диапазона регулирования скоростей и крутящих моментов ведет к значительному усложнению конструкции трансмиссий, что снижает ресурс и ремонтопригодность машины.

Электрические или комбинированные дизель-электрические трансмиссии применяют на некоторых ремонтно-строительных машинах. 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 в действие механизмы рабочего оборудования.

Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и удобны в эксплуатации, допускают кратковременные перегрузки Существенным недостатком электропривода с двигателями переменного тока является то, что они фактически не обладают способностью саморегулироваться. Применение сопротивлений для смягчения характеристики приводит к большим потерям энергии и увеличению массы. Для регулирования скоростей применяют систему электропривода с тормозным генератором постоянного тока. По этой схеме момент тормозного генератора регулируют изменением тока возбуждения или сопротивления в цепи якоря.

В электрических приводах механизмов некоторых машин применяют асинхронные крановые электродвигатели трехфазного тока напряжением 220 и 380 В с короткозамкнутым ротором при мощности до 10 кВт или с контактными кольцами при большей мощности. Они обладают значительной перегрузочной способностью, при этом удобны в управлении, хотя имеют большой пусковой момент при включении и невозможность регулирования скорости. Поэтому их применяют только для привода лебедок с небольшим усилием и для привода вспомогательных механизмов.

Двигатели с контактными кольцами удовлетворительно работают при частых пусках и торможениях, допускают регулировку угловой скорости. Управление двигателями осуществляют специальными реостатами — контроллерами.

Преимуществами электропривода являются: постоянная готовность к работе, простота пуска и реверсирования, высокий КПД, возможность получения «мягкой» характеристики и дистанционного автоматического управления. К недостаткам относятся зависимость от внешнего источника энергии и большая стоимость электрооборудования.

Гидравлические трансмиссии широко применяют на ремонтно-строительных машинах. Гидравлические приводы работают при давлении рабочей жидкости 6,3.. .35 МПа и более при ее расходе 10.. .200 л/мин. Гидравлический привод обладает рядом достоинств по сравнению с другими видами: сравнительно небольшая масса и габариты гидроагрегатов, возможность получения больших передаточных чисел, которые могут достигать более тысячи. Небольшая инерционность передач обеспечивает хорошие динамические свойства привода, что увеличивает долговечность машины и позволяет производить включение и реверсирование рабочих движений за доли секунды, сокращая время рабочего цикла и повышая производительность машины. Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости рабочих движений; позволяет автоматизировать не только отдельные операции, но и целые технологические процессы; снижает затраты энергии на управление машиной независимо от мощности привода, повышает безопасность работы машиниста.

Узлы гидропривода располагают следующим образом: насос — У приводного двигателя, гидродвигатели — непосредственно у исполнительных органов, элементы управления — у пульта машини ста. Приводной двигатель, система привода и рабочие органы надежно предохраняются от перегрузок благодаря применению предохранительных и перепускных клапанов. В системах гидропривода широко применяются стандартизированные и унифицированные узлы (объемные насосы, аксиально-поршневые гидромоторы, гидроцилиндры, управляющая гидроаппаратура), что снижает себестоимость гидропривода и облегчает его эксплуатацию и ремонт. К недостаткам гидропривода относятся: снижение объемного и механического КПД у насосов и гидромоторов с 0,92 до 0,86 при длинных трубопроводах; применение специальных рабочих жидкостей в различных климатических условиях; появляется необходимость наблюдения за состоянием соединений и ликвидация утечек рабочей жидкости; относительно большая по сравнению с механическим стоимость изготовления.

Гидравлические приводы бывают гидродинамические и гидростатические (объемные).

Гидродинамические трансмиссии выполняют с гидромуфтами и гидротрансформаторами. Их отличительной особенностью является отсутствие жесткой связи между ведущим и ведомым валами. Передача мощности осуществляется за счет кинетической энергии рабочей жидкости, воздействующей на лопасти рабочих колес. Гидромуфта имеет два рабочих колеса — насосное и турбинное, расположенные в корпусе. Первое соединяется с двигателем, второе — с ведомым элементом трансмиссии. Оба колеса образуют замкнутое кольцевое пространство — рабочую полость, которая заполняется рабочей жидкостью. Лопатками насосного колеса, приводимого во вращение двигателем от вала, рабочая жидкость отбрасывается к периферии рабочей полости, попадает на лопатки турбинного колеса 3 и приводит его и вал во вращение. Затем она по корпусу возвращается к насосному колесу.

Гидротрансформатор состоит из трех рабочих элементов — насосного колеса, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса, жестко посаженного на ведомый вал, и неподвижного направляющего аппарата (реактора). В рабочих полостях, так же как и в гидромуфте, циркулирует рабочая жидкость. Ввиду наличия реактора при изменении внешней нагрузки в гидротрансформаторе происходит преобразование не только скорости вращения, но и крутящего момента. В трансмиссиях мощных строительных машин гидротрансформаторы выполняют роль бесступенчатого редуктора, плавно и автоматически изменяющего величину передаваемого крутящего момента. Это значительно облегчает управление машиной и повышает ее производительность, гидротрансформатор «непрозрачной» схемы надежно предохраняет трансмиссию и двигатель от перегрузок, что способствует значительному увеличению срока службы двигателя и агрегатов трансмиссии. Однако из-за сравнительно низкого КПД возникает необходимость увеличения мощности силовой установки на 10... 15%, что ведет к снижению топливной экономичности машины. Гидродинамические трансмиссии широко применяют на экскаваторах, самоходных скреперах, колесных бульдозерах и погрузчиках.

Гидромеханические трансмиссии обеспечивают быстрый разгон и торможение машины, выполняют функции автоматических бесступенчатых коробок перемены передач, хорошо согласовывают работу механизмов и др. Значительный эффект получают совмещением механических трансмиссий с гидравлическими, особенно для малогабаритных машин и механизмов.

Гидрообъемный привод состоит из насоса, гидродвигателя, гидроцилиндров, соединяющих рабочие линии высокого (напорные) и низкого (сливные, всасывающие, подпиточные) давления, а также регулирующих и вспомогательных устройств.

На машинах для ремонтно-строительных работ используются аксиально-поршневые регулируемые (типа 207 и 223) и нерегулируемые (типа 210) насосы и гидромоторы, радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы (типа РМ), шестеренчатые насосы (НШ) и гидромоторы, пластинчатые гидромоторы и насосы (типа Г-12). Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости и характеризуются развиваемым давлением и подачей. Гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую и характеризуются развиваемым крутящим моментом и частотой вращения вала.

Наиболее распространены насосы НШ. Ведущие и ведомые шестерни жестко сидят на валах, установленных на скользящих подшипниках в корпусе. При вращении шестерен валом рабочая жидкость из бака через всасывающую полость заполняет пространство между зубьями, откуда выдавливается в напорную магистраль. Насос развивает давление до 14 МПа при подаче до 100 л/мин.

Основными деталями лопастного насоса Г-12 являются корпус, ротор, лопасти, перемещающиеся в пазах ротора. При вращении ротора лопасти под действием центробежных сил скользят по пазам, выдвигаются, захватывают рабочую жидкость, поступающую в корпус из бака, и нагнетают ее в магистраль под давлением 10. ..12,5 МПа.

Основными деталями радиально-поршневых насосов типа РМ являются неподвижный статор и несоосный с ним вращающийся ротор с плунжерами и пружинами. Ввиду несоосности ротора и статора происходит забор рабочей жидкости из бака через всасывающий канал, при дальнейшем движении плунжеры перемещаются и сжимают рабочую жидкость, создавая давление до 25 МПа в магистрали.

Аксиально-поршневой насос типа НПА-64 состоит из цилиндрового блока, плунжеров со штоками, приводного вала и неподвижного распределительного диска. По окружности блока расположено восемь цилиндров с плунжерами. При вращении блока, наклонного к оси приводного вала под углом 15...30°, плунжеры вращаются вместе с блоком и одновременно движутся возвратно-поступательно в его цилиндрах, попеременно засасывая рабочую жидкость из бака и выталкивая ее в напорную магистраль. Жидкость засасывается и нагнетается поршнями через каналы в распределительном диске. Эти насосы развивают давление до 35 МПа, обеспечивая подачу 60 ... 63 л/мин.

Для приведения в действие элементов рабочих органов с поступательным движением (подъема и опускания стрелы, рукояти и ковша экскаватора, ковша скрепера, отвалов бульдозеров и автогрейдеров и др.) используют гидроцилиндры диаметром 32 ... 220 мм и ходом поршня 60 ... 2000 мм. Регулирующие устройства (распределители, дроссели, регуляторы, клапаны) изменяют в процессе работы величину и направление потока жидкости от насоса к гидродвигателям, а также ограничивают давление в гидросистеме, предохраняя трансмиссию от перегрузок.

Различают распределители золотниковые и крановые. Последние не обеспечивают достаточной герметичности, поэтому применяются в системах с низким давлением (до 1 МПа). Число распределителей определяется количеством приводимых в действие исполнительных органов, а число их позиций — требованиями к управлению и конструкцией рабочих органов. В большинстве случаев применяются трехпозиционные золотники. В некоторых машинах (бульдозеров и погрузчиков)—четырехпозиционные. Управление распределителями — ручное с пружинным возвратом из включенных позиций или с фиксацией во всех положениях. Применяют также золотники с электрогидравлическим включением.

К вспомогательным устройствам относятся баки для рабочей жидкости, фильтры и центрифуги для очистки рабочих жидкостей, теплообменники для их охлаждения. В гидростатических трансмиссиях используемая рабочая жидкость должна быть чистой. Загрязнение допускается частицами размерами не выше 20...40мк.

По конструкции гидростатические трансмиссии делятся на открытые и закрытые. Открытую гидростатическую трансмиссию с нерегулируемыми насосами и дроссельным регулированием скорости применяют в приводах рабочих органов и механизмов, движение которых имеет устойчивый характер (например, в приводе подъема отвалов бульдозера и автогрейдеров, ковшей скреперов и др.). Насосом, приводимым от двигателя внутреннего сгорания базовой машины, рабочая жидкость из бака подается по напорной линии к распределителю. Четырехпозиционный распределитель управляет двумя спаренными гидроцилиндрами. Использование такого распределителя обеспечивает возможность перемещения рабочего органа в двух направлениях, стопорение его обратным клапаном, а также свободное перемещение

Рабочая жидкость из распределителя по сливному трубопроводу возвращается в бак. Для очистки рабочей жидкости в гидросистеме устанавливают фильтр или центробежный очиститель. Манометры позволяют контролировать давление в напорной и сливной линиях.

В системе гидравлического привода такого типа устанавливают предохранительный клапан и переливной клапан. Клапаны перепускают рабочую жидкость в сливную магистраль при встрече рабочего органа с препятствием, предохраняя гидравлический привод от выхода из строя.

Закрытая схема с объемным регулированием скорости движения применяется для привода рабочих органов, постоянно работающих во время технологического цикла машин, например привода многоковшовых погрузчиков, конвейеров и др. Отсутст дросселирования рабочей жидкости в таких системах снижает затраты энергии на нагрев рабочей жидкости, что повышает КПД гидравлической системы.

Гидромотор приводится от регулируемого реверсивного насоса, управление которым осуществляется через гидроусилитель, питающийся от насоса. К насосу крепится клапанная коробка, включающая обратные клапаны, распределитель и переливные клапаны. Рабочая жидкость подпиточного насоса поступает во всасывающую линию главного насоса через обратные клапаны, а ее избыток сливается через распределитель и перепускной клапан. Давление в линии насоса определяется настройкой переливного клапана. Распределительный золотник с гидравлическим управлением под действием разности давлений в напорной и всасывающей линиях насоса перемещается в положение, при котором с клапаном соединяется всасывающая линия. Таким образом, обеспечивается обмен рабочей жидкости между замкнутой системой «насос — гидромотор» и системой подпитки. В системе установлены теплообменник, фильтр с перепускным клапаном и бак, соединенный с магистралями через краны. Переливные клапаны обеспечивают перемещение рабочей жидкости из нагнетательной линии гидромотора в сливную. Для контроля давления в системе установлены манометры с кранами, а для контроля температуры рабочей жидкости в гидросистеме — термометр. Вентили позволяют менять функции насосов .

В качестве рабочих жидкостей используют масло ВМГЗ всесезонное загущенное или индустриальное М12А, веретенное АУ, АМГ-10, МГ-30.

Система управления машин состоит из приборов и устройств (муфт, тормозов, фрикционов, распределителей и др.), позволяющих контролировать работу элементов привода и воздействовать на него, изменяя величину и направление скоростей, моментов и усилий в соответствии с технологическим процессом.

Системы управления ремонтно-строительных машин должны обеспечивать надежную работу, быстроту приведения в действие рабочих органов, плавность их включения и выключения, безопасность работы, легкость и удобство работы оператора. В целях обеспечения эргономически легкого управления машиной в ней следует иметь минимальное количество рукоятей, педалей, кнопок, которые должны быть просты и надежны. Положение органов управления должно давать оператору представление о направлении движения рабочих органов.

Системы управления разделяют на механические рычажные, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электропневматические и др.). Кроме того, системы управления подразделяют на неавтоматизированные, полуавтоматические и автоматические. Любая система управления состоит из следующих основных частей: пульта управления с размещенными на нем органами управления (рукоятками, педалями, кнопками и приборами); системы передач (тяг, рычагов, распределителей, золотников, трубопроводов и т. д.).

В гидравлической системе безнасосного управления передача усилий машиниста с органа управления осуществляется рабочей жидкостью, которая при нажатии на педаль из главного цилиндра по гидролинии вытесняется в рабочий цилиндр и перемещает его поршень. Последний связан с рычагом исполнительного механизма (тормозом или муфтой). Возврат системы в исходное положение осуществляется посредством пружин. Гидравлические системы управления имеют те же положительные свойства и недостатки, что и гидравлические трансмиссии, но отличаются резкостью включения.

Плавное включение исполнительных механизмов рабочих органов обеспечивают пневматические системы управления. Давление в системе пневматического управления не превышает 0.7... 0,8 МПа. Вследствие сжимаемости воздуха дух поступает в пневмокамеру или пневмоцилиндр. Рабочщ цилиндры по конструкции аналогичны гидравлическим, но имеют значительно большие размеры вследствие меньших давлений; в пневматической системе управления. В пневмокамере функции поршня выполняет резиновая диафрагма, соединяющаяся со штоком и удерживаемая в нормальном положении пружиной. Быстрому возвращению диафрагмы в исходное положение кроме пружинь способствует специальный клапан быстрого оттормаживания. Предохранительный клапан системы настраивается на давление, превышающее рабочее на 0,03 .. 0,05 МПа.

Пневматические система управления широко приме няют на экскаваторах строи тельной группы, скреперах бульдозерах, бетоносмесителях и др. Их основным не достатком является необходимость тщательной очисти воздуха от механически: примесей, масла и влаги Конденсат, оседая, при низких температурах замерзает, что приводит к закупорке и разрыв трубопроводов. Поэтому его систематически следует удалять и системы. Применение гидравлической и пневматической системы дает возможность осуществлять дистанционное управление и автоматизацию с использованием электроники. Особенно легко это достигается за счет комбинации различных систем: электрогидравлических, электропневматических и электропневмогидравлических. Большими достоинствами обладают электрические системы управления. Их применяют в машинах с дизель-электрической или электрической силовой установкой.