Промышленное и гражданское строительство

Строительные машины

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Система управления строительными машинами состоит обычно из пульта управления с расположенными на нем приборами, рукоятками, педалями, кнопками, системы передач в виде рычагов, тяг, золотников, трубопроводов, а также дополнительных устройств, позволяющих контролировать работу двигателей, механизмов привода и рабочего оборудования. Для удобства управления машиной и улучшения условий работы операторов пульты управления на всех мобильных строительных машинах размещают, как правило, в специальных кабинах.

Системы управления существенно влияют на производительность машины и на утомляемость оператора. Поэтому к ним предъявляются эргономические и другие требования. Системы управления должны обеспечивать: надежное и быстрое приведение в действие рабочих органов, механизмов передвижения, плавность их включения и выключения, безопасность, легкость и удобство работы оператора; минимальное количество рукоятей, педалей и кнопок управления; положение рычагов управления машиной должно давать оператору представление о направлениях движения рабочих органов; простоту, надежность и минимальное количество регулировок.

Системы управления делятся: по назначению — на системы управления тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа; по способу передачи энергии — на механические рычажные, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные; по степени автоматизации — неавтоматизированные и автоматические.

Неавтоматизированные системы могут быть непосредственного действия или с усилителями (с сервоприводом). В первом случае оператор управляет только за счет своей мускульной энергии, прикладываемой к рычагам и педалям, во втором — для воздействия на объект управления используют дополнительные (электрический, гидравлический или пневматический) источники энергии. Роль оператора сводится лишь к включению и выключению элементов привода системы управления. В полуавтоматических системах автоматизированы отдельные элементы системы управления. В полностью автоматической системе оператор лишь подает сигналы о начале или окончании работы, а также настройке системы на определенную программу управления рабочим процессом машины.

Основными показателями качества работы системы управления являются усилия, ход рычагов и педалей управления и соответственно усилия, развиваемые на исполнительном органе, скорость движения рабочего звена исполнительного органа, число и продолжительность включений в час (ПВ, %), быстрота срабатывания и КПД.

В рычажно-гидравлической системе управления ( 1. 53, б) усилие от ноги на педали управления 6 через гидравлический цилиндр 5 по трубопроводу 4 передается в рабочий цилиндр 3, поршень которого через рычаг 8 воздействует на сбегающий конец тормозной ленты /. Пружины 2 и 7 служат для возврата системы управления в исходное положение после снятия ноги с педали управления. Схемы    управления,    приведенные    на  1.53, применяются обычно для машин небольшой мощности  при стравнительно малых количествах включений механизма в  час.  Расход  мощности   на  управление не должен  превышать средних физических возможностей машиниста, равных при длительной   работе   40...50   Вт.   Положительным   свойством   системы   управления непосредственного действия является возможность плавного регулирования процесса управления рабочим элементом.  

В большинстве мобильных строительных машин для земляных работ, кранах и других машинах для облегчения труда машинистов применяются, как правило, системы управления  с  усилителями   гидравлического,   пневматического   и   электрического действия. В этих случаях часть мощности силовой установки машины используется в системе управления для включения исполнительных рабочих органов  рабочего оборудования  и  механизмов.  В  качестве усилителей  в   гидросистемах  управления применяют гидрообъемные передачи. Для предотвращения пульсации рабочей жидкости и поддержания ее давления на определенном  уровне   используют  гидроаккумуляторы.

К  недостаткам  гидравлических  систем управления  относят  быстрое  нарастание давлений   рабочей   жидкости    (0,1...0,2) с в исполнительных органах и, как следствие,— резкое  их  включение  и   возникновение существенных дийамических нагрузок в элементах конструкции. Этот недостаток легко устраняется в пневматических системах управления, широко применяемых в строительных машинах. Давление   в   таких   системах   составляет   0,7... 0,8 МПа. Вследствие сжимаемости воздуха и установки дросселей время нарастания давления     в     исполнительных     органах может легко регулироваться в необходимых оптимальных пределах.

В  пневматической  системе  управления (   1.54)   компрессор   2  приводится   в

движение: от двигателя /. Воздух компрессором всасывается через воздухозаборник 4 и фильтр 3 и через влагомаслоотдели-тель 6 нагнетается в аккумулирующую емкость — ресивер 7. При включении пневматических золотников 8 или 8* воздух поступает в пневмокамеру муфты или тормоза 9 или в пневмоиилиндр. В пневмока-мерах тормозов в отличие от цилиндров функцию поршня выполняет резиновая диафрагма 12, соединенная со штоком 10 и удерживаемая в нормальном положении пружиной И. Быстрому возвращению диафрагмы пневмокамеры и штока в исходное положение при выключении кроме пружины способствует клапан быстрого оттор-маживания 13, выбрасывающий воздух в непосредственной близости от диафрагмы. Предохранительный клапан 5 в системе настраивается на давление, превышающее номинальное на 5...7 %. К недостаткам системы пневматического управления относятся: необходимость тщательной очистки воздуха от механических примесей, масла и влаги; несвоевременное удаление конденсата из системы может приводить к ее замерзанию в холодное время.

В системах автоматизированного управления рабочими органами, а также при рулевом управлении пневмоколесных машин применяются следящие системы гидропривода. Следящей называют такую гидравлическую систему, которая имеет обратную связь и в которой происходит усиление  мощности.  На  рис;   1.55 приве-

дена схема рулевого управления следящего действия. Принцип действия этой системы состоит в следующем. При повороте рулевого колеса 3, например, вправо, поршень гидроцилиндра рулевой колонки 4 перемещается влево, навинчиваясь но нарезке вала руля. При этом он вытесняет часть жидкости из левой полости в сервоцилиндр 7. Под действием давления жидкости поршень сервоцилиндра переместится влево и сдвинет следящий золотник 8 из нейтрального положения II в положение ///. При этом жидкость от насоса 2 поступит к двойному управляемому обратному клапану 9, откроет его и переместит поршень рабочего цилиндра 10, Из полости рабочего цилиндра 12 жидкость через клапан 9 и золотник 8 поступит в сливную линию. При этом будет осуществлен поворот колес машин на определенный угол.

При остановке золотника поршень будет перемещать траверсу 11, а последняя через жесткую обратную связь — корпус следящего золотника влево до восстановления положения //. При этом подача жидкости к цилиндру 10 и, следовательно, поворот колес прекратятся. Для дальнейшего поворота колес ЕЛИ восстановления первоначального положения колес рулевое колесо управления поворачивается в соответствующую сторону на определенный угол. Таким образом, поворот колес осуществляется по методу слежения за поворотом рулевого  колеса.   Пружинный   аккумулятор 13 с зарядными клапанами 14 и обратными клапанами 5 и 6 служит для пополнения системы управления маслом в случае его утачки через уплотнения, клапаны 15 и 16— для регулирования системы.

Применение гидравлической и пневматической систем дает возможность дистанционного управления и автоматизации работы машины с использованием электроники и микропроцессорной техники. Наиболее целесообразны в этих целях комбинации различных систем управления — электрогидравлических и электропневматических.

Широкие возможности автоматизации имеют электрические ситемы управления, которые применяются на машинах с дизель-электрическим и электрическим приводами. Строительные машины с применением бортовых мини-ЭВМ позволяют автоматически оптимизировать рабочие процессы и тем самым существенно поднять их производительность и облегчить работу оператора по управлению машиной.

Для улучшения условий труда машинистов в современных строительных машинах выполняется целый ряд эргономических требований к управлению и рабочему месту. Основные из них были изложены ниже в §  1.1.