Общее устройство и характеристика приводов

Для приведения в действие (движение) какой-либо машины или механизма при­меняют комплекс устройств, который на­зывается приводом. Привод автомобиль­ного крана состоит из силового оборудо­вания, трансмиссии и систем управления.

Силовое оборудование явля­ется источником энергии и представляет собой систему устройств, преобразующих тот или иной вид энергии в механиче­скую.

Трансмиссия передает получен­ную механическую энергию (движение) своим конечным элементам — исполни­тельным механизмам, которые приводят в действие грузозахватные устройства, опускают или поднимают стреловое обо­рудование крана, вращают его поворот­ную часть, осуществляют передвижение машины.

С помощью систем управле­ния производят пуск и остановку испол­нительных механизмов и устанавливают необходимые режимы их работы, а также контролируют и корректируют работу всех устройств привода.

Привод автомобильного крана приво­дит в действие все исполнительные меха­низмы кранов, поэтому в инструкциях по эксплуатации кранов наряду с термином «привод крана» применяют термин «при­вод исполнительных механизмов крана» или просто «привод механизмов». Иног­да говорят не о приводе крана в целом, а о приводе его отдельных исполни­тельных механизмов: грузовой, стрело­вой или вспомогательных лебедок, меха­низмов поворота или передвижения. В этом случае под приводом механизма принимают силовую установку крана и ту часть трансмиссии и аппаратов упра­вления, которая непосредственно пере­дает и управляет движением крюковой подвески, стрелы, поворотной части или самого крана.

В качестве силового оборудования привода автомобильных кранов исполь­зуют силовое оборудование (двигатель внутреннего сгорания) базовых автомоби­лей. На базовых автомобилях устанавли­вают поршневые двигатели внутреннего сгорания — двигатели, у которых топли­во, распыленное и смешанное с воздухом, сгорает внутри цилиндров, а выделяю­щиеся при этом газы (продукты сгорания) производят работу, перемещая поршни, расположенные в цилиндрах. Таким об­разом, двигатель внутреннего сгорания преобразует работу расширения газо­образных продуктов сгорания топлива в механическую энергию. Полученная ме­ханическая энергия может непосредствен­но передаваться рабочим органам крана трансмиссией привода, которая в этом случае представляет собой единую меха­ническую силовую передачу, состоящую из отдельных механических передач, ко­робок, редукторов и механизмов, а также соединительных муфт, обеспечивающих постоянное соединение узлов и деталей силовой передачи между собой. Приводы с описанной схемой преобразования и передачи энергии называются механи­ческими.

Схема преобразования и передачи энергии может быть и более сложной.

Например, механическая энергия, источ­ником которой являются двигатели вну­треннего сгорания базовых автомобилей, передается электрическим генераторам (или гидравлическим насосам), преобра­зующим ее в энергию электрического то­ка (или потока рабочей жидкости). Эта энергия подается к электрическим (или гидравлическим) двигателям, которые преобразуют ее в механическую энергию, передаваемую исполнительным механиз­мам и через них — грузозахватному устройству, стреле, поворотной платфор­ме или ходовому устройству.

В этом случае трансмиссия привода представляет собой совокупность не­скольких силовых передач: механической, передающей механическую энергию от двигателя базового автомобиля к элек­трическому генератору (или гидравличе­скому насосу); электрической (или гидра­влической), передающей энергию электри­ческого тока (или потока рабочей жидко­сти) от генератора (или гидравлического насоса) электрическим (или гидравличе­ским) двигателям; механической, пере­дающей механическую энергию от элек­трического (или гидравлического) двига­теля к грузозахватному устройству или стреле.

Рассмотрим, например, принципиаль­ную схему объемного гидропривода посту­пательного движения (выходное звено — гидравлический цилиндр, например, подъема стрелы). С помощью механиче­ской силовой передачи (например, короб­ки отбора мощности) движение от двига­теля базового автомобиля передается валу гидронасоса. Гидрона­сос преобразует механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости и подает ее в гидроцилиндр, гильза кото­рого шарнирно крепится на поворотной платформе, а шток — на стреле.

Подъем стрелы  осуществ­ляется следующим образом: рабочая жид­кость, поступающая в насос из гидро­бака по всасывающей линии, по­дается под давлением по напорной ли­нии через гидрораспределитель и по рабочей линии в поршневую полость гидроцилиндра. Под действием жидко­сти шток в гидроцилиндре перемещает­ся вправо (стрела поднимается). Из про­тивоположной штоковой полости гидроцилиндра рабочая жидкость через рабочую линию, гидрораспределитель и сливную линию выжимается порш­нем гидроцилиндра в гидробак, сооб­щающийся с атмосферой.

Если переместить золотник гидрорас­пределителя вверх, то рабо­чая жидкость будет подаваться по напор­ной линии через гидрораспределитель и по рабочей линии в штоковую по­лость гидроцилиндра — шток перемеща­ется влево (стрела опускается). Из порш­невой полости рабочая жидкость через рабочую линию, гидрораспределитель и сливную линию выжимается поршнем гидроцилиндра в гидробак.

В нейтральном положении золотника гидрораспределитель запирает обе рабо­чие линии и соединяет между собой на­порную и сливную линии, что необходи­мо для разгрузки непрерывно вращающе­гося гидронасоса, подающего рабочую жидкость. Следует помнить, что объемы поршневой и штоковой полостей гидро­цилиндра с одним штоком не одинаковы, поэтому при работе привода уровень ра­бочей жидкости в гидробаке изменяется.

Аналогично работает и объемный гид­ропривод поворотным движением вы­ходного звена — гидромотора. Рабочая жидкость подается гидронасо­сом по напорной линии через гидрорас­пределитель и одну из рабочих линий к гидромотору и вращает вал гид­ромотора в ту или другую сторону. Гид­роцилиндр или гидромотор непосред­ственно или через механическую передачу передает энергию рабочему органу кра­на.

Объемный гидропривод, в котором рабочая жидкость от гидродвигателя по­ступает в гидробак, называется иногда объемным гидроприводом с разомкнутой циркуляцией.

Приводы с описанной схемой пре­образования и передачи энергии назы­ваются гидравлическими, несмотря на на­личие в них механических силовых пере­дач (например, исполнительных механиз­мов).

Аналогичную схему преобразования и передачи энергии имеют и электриче­ские приводы: двигатель базового авто­мобиля — механическая силовая переда­ча — электрический генератор — энергия электрического тока — электрический дви­гатель — механическая силовая переда­ча — грузозахватное устройство, стрела и т. д.

У всех автомобильных кранов привод механизма передвижения (привод базово­го автомобиля) механический, приводы остальных исполнительных механизмов, расположенных на поворотной части, мо­гут быть механическими, электрическими или гидравлическими. Поэтому в целом привод крана может быть либо меха­ническим, либо смешанным (например, электро- и гидромеханическим).

При классификации автомобильных кранов принято считать, что механиче­ский привод механизма передвижения является постоянным признаком, не требующим специального разъяснения, и классификацию кранов производят по типу привода его механизмов, распо­ложенных на поворотной части. Так, краны с механическим, электрическим или гидравлическим приводом этих меха­низмов соответственно называются кра­нами с механическим, электрическим или гидравлическим приводом. Для выдвиже­ния секций выдвижных стрел и установки крана на выносных опорах в автомо­бильных кранах может быть применен и ручной привод.

Механический привод — наиболее де­шевый из всех приводов. Вместе с тем в трансмиссиях кранов с механическим приводом приходится применять ряд уз­лов (например, муфты сцепления, ревер­сивные механизмы, коробки передач), ко­торые обеспечивают возможность запу­ска двигателя под нагрузкой, реверсиро­вание механизмов, регулирование скоро­стей движения и т. п. Это несколько усложняет кинематическую схему крана и конструкцию узлов трансмиссии и си­стемы управления.

Электрический и гидравлический при­воды позволяют более просто обеспечить независимое регулирование скоростей ра­бочих движений, а также широко приме­нять автоматическое и полуавтоматиче­ское управление краном. Оба типа приво­да обеспечивают лучшие возможности для применения унифицированных узлов, а следовательно, конструктивные и экс­плуатационные преимущества кранам, удобную компоновку механизмов, луч­шие условия труда, повышение точности выполнения рабочих операций, увеличе­ние надежности и долговечности ма­шины.

По сравнению с электрическим гид­равлический привод позволяет получить большие передаточные числа от источни­ка энергии к исполнительным механиз­мам или рабочим органам крана без при­менения сложных по кинематике уст­ройств. Вместе с тем гидравлический привод обладает сравнительно меньшей надежностью и требует больших объемов работ по техническому обслужива­нию.

Широкому применению гидравличе­ского привода способствовало возникно­вение ряда новых технологических требо­ваний, предъявляемых к автомобильным кранам:

сокращение потерь времени на пере­вод рабочего оборудования из транспорт­ного положения в рабочее, и наоборот;

использование кранов в стесненных условиях производства работ (закрытые помещения, малые размеры рабочих пло­щадок при сложной их конфигурации);

повышение точности установки ра­бочего оборудования и груза, в том чис­ле при подаче груза через дверные и оконные проемы;

обеспечение при производстве мон­тажных работ необходимых диапазонов и четкости регулирования скоростей ра­бочих движений независимо от нагрузок.