Пневматический привод и пневмосети. Тяговые свойства транспортных машин

Пневматический привод и пневмосети. Пневматические двигатели строительных машин имеют много общего с гидравлическими, но рабочим телом в них является газ, который не может непосредственно передавать давление, как несжимаемая жидкость, но способен переносить потенциальную энергию, накапливаемую при сжатии, и отдавать ее при расширении. Сжатый воздух, который в пневмодвигателях служит рабочим телом, вырабатывается в особых агрегатах — компрессорах. В пневмодвигателях используется энергия, высвобождаемая при расширении сжатого воздуха.

Потери газа в трубопроводах относительно невелики, поэтому сжатый воздух можно передавать на значительно большие расстояния, чем жидкость. В этом состоит существенное преимущество пневмопередачи по сравнению с гидропередачей. Пневмодвигатели обеспечивают поступательное и вращательное движение приводных механизмов.

Первое чаще всего достигается системой цилиндр-поршень, второе — применением ротационных механизмов различных типов: пластинчатых, поршневых и т. д. Быстрота расширения газа позволяет создавать пневмодвигатели с высокочастотной переменой движений, находящие специфическое применение в машинах ударного действия: отбойных молотках, перфораторах и т. д.

Энергия сжатого воздуха используется также для транспортирования строительных материалов и работы напорно-транспортных машинных агрегатов.

Компрессоры, являющиеся устройствами для выработки сжатого воздуха, находят весьма широкое применение в различных видах производства. Чаще всего применяют передвижные компрессоры, смонтированные на прицепном шасси или на автомобиле. Малые компрессоры имеют катки для перемещения в рабочей зоне.

По конструкции строительные компрессоры бывают поршневые и ротационные (пластинчатые и винтовые) одноступенчатого или двухступенчатого сжатия. Привод осуществляется чаще всего от двигателя внутреннего сгорания либо самостоятельного, либо, что встречается реже, от основного двигателя базового автомобиля. В последнем случае компрессор подключают к двигателю через коробку отбора мощности и другие элементы трансмиссии. Малые компрессоры станции имеют приводной электродвигатель. Некоторые автомобильные компрессорные станции также комплектуют электродвигателем и подключают на месте работ к сети электропитания.

Помимо основного агрегата, всасывающего атмосферный воздух и сжимающего его, компрессоры обычно имеют резервуар для накопления сжатого воздуха — ресивер, благодаря чему сглаживаются колебания давления, вызываемые пульсирующей подачей воздуха и прерывистым его расходом. В малых компрессорных станциях ресивер служит монтажным остовом всей машины.

Поскольку при сжатии воздуха выделяется большое количество тепла, в компрессоры вмонтированы устройства для охлаждения: цилиндры с ребристыми стенками, увеличивающими площадь поверхности теплоотдачи (для воздушного охлаждения), или рабочие цилиндры с двойными стенками (для водяного охлаждения).

Исполнительные приборы подключают к ресиверу передвижного компрессора с помощью резиновых шлангов. Если одновременно к ресиверу подсоединяется n потребителей, каждый из которых имеет k включений в час с расходом воздуха на одну операцию Qv, то потребная часовая подача компрессора:

где К₃ — коэффициент запаса, учитывающий утечки и неравномерность работы системы; обычно К₃= 1,3...1,4.

Кроме компрессоров, применяемых для питания сжатым воздухом пневмоинструмента и устройств, использующих принцип пневмотранспорта, выпускаются компрессоры как оборудование других машин. Такие компрессоры применяют, например, в системах управления экскаваторов, кранов, асфальтосмесителей, пневматических машин.

Тяговые свойства транспортных машин. При движении в зависимости от профиля дороги меняется как сила тяги F, так и скорость v. Чтобы обойтись в транспортной машине двигателем, работающим в оптимальном режиме при постоянной мощности, необходимо добиться неизменности произведения Fv, т. е. обеспечить обратно пропорциональную зависимость силы тяги и скорости, называемую в графическом изображении тяговой характеристикой. Для идеальных условий она оказывается гиперболической (рис. 2.42).

Такая тяговая характеристика транспортной машины придает ей весьма ценные свойства. При трогании с места машина развивает наибольшую силу тяги. Если во время движения на подъем скорость начинает замедляться, сила тяги увеличивается, а это компенсирует снижение скорости. В установившемся режиме замедленное движение превращается в равномерное, и, если скорость последнего не слишком мала, чтобы из-за различных случайных причин сила сопротивления превысила силу тяги, машина преодолеет на постоянной скорости расчетный подъем любой протяженности.

Но далеко не всякий двигатель в силу физической природы происходящих в нем процессов преобразования энергии способен сам по себе обеспечить желаемую связь между крутящим моментом на валу и числом оборотов, которая в ином масштабе должна выражать гиперболическую зависимость силы тяги от скорости.