Филиал

казенного учреждения

ХМАО-Югры

"Центроспас-Югория"

по Кондинскому району

ПОЖАРНАЯ ЧАСТЬ

поселка городского типа Мортка

адрес: 628206, пгт. Мортка,

ул. Пушкина, 2.

тел: 8 (34677) 30-154, 31-003

эл.адрес: spas-konda@yandex.ru

Помощь пожарному

НОВОСТИ

Нормативно-правовая база

Охрана труда

Караульная служба

Основные термины

Пожарная техника и вооружение:

Тактика тушения пожаров

Водоснабжение

ГДЗС

Пожарно-строевая подготовка

Медицинская подготовка

История пожарной охраны России

Тесты

Сайты коллег

Архив видео

Архив фото

Гражданская оборона и ЧС

Профилактика

Пожарная безопасность в бизнесе

Геральдика МЧС России

Материально-техническое обеспечение (МТО)

Друзья сайта

ПЧ-27 Братск ПОЖАРУ-НЕТ! грузоперевозки

Личное время

- ПОЖАРЫ -

Ищем по сайту

"Если хочешь жить красиво - читай учебник Безбородько!" (с)

Базовые транспортные средства

1. Общие требования к ПА

2. Требования к ПА общего применения

3. Базовые транспортные средства и двигатели пожарных автомобилей

4. Трансмиссии и приводы управления ПА

    Пожарные машины разработаны и выпускаются промышленностью на шасси грузовых автомобилей. На каждый вид ПА предъявляются требования к шасси грузовых автомобилей, на которых они будут обустроены. При этом учитывается развиваемая двигателем мощность, колесная формула, устойчивость автомобиля, его грузоподъемность. Это первая группа требований. Вторую их группу составляют требования к пожарной надстройке, которые необходимо обосновать, исходя из условий и особенностей применения ПА.

1. Общие требования к ПА

Область применения пожарных автоцистерн определяется условиями развития пожаров, которые можно разделить на два вида.

Первый вид пожаров – без начальной стадии развития – характеризуется кривой 1 на рис. 5.1. На объектах, в которых температура при возникновении пожара может нарастать подобным образом, рекомендуется внедрять автоматические установки пожаротушения.

Вторую группу составляют такие пожары, в которых имеется начальная стадия развития пожара, как показано кривой 2. В этих случаях рекомендуется использовать пожарные автоцистерны.

Начальный период пожара сопровождается повышением температуры до 200 – 300 оС, при которой начинается термическое разложение многих материалов и их возгорание. Этот период обычно длится 10 – 12 мин, после чего, естественно, интенсивно увеличивается температура. С ее увеличением будет возрастать и ущерб, наносимый пожаром. Поэтому, чем раньше поступит сообщение о пожаре и будет начато его тушение, тем меньше будет ущерб, наносимый им.

Таким образом, важнейшим требованием к пожарным автомобилям любого назначения является готовность их к выезду и следованию на пожар с минимальными затратами времени.

Частота использования пожарных автомобилей устанавливается по выездам пожарных автомобилей на пожары. В течение суток пожарные автомобили могут не вызываться на пожары или вызываются несколько раз (рис. 5.2).

Потоки выездов ПА на пожары описываются распределением Пуассона. В соответствии с этим вероятность Р(τ) того, что в любой промежуток времени произойдет К выездов ПА, равна:

где λ – среднее число выездов в единицу времени; τ – любой промежуток времени; e – основание натуральных логарифмов, 2,72; К = 1,2,3… К – число выездов. Для приведенного распределения на рис. 5.2 в течение 33 суток в году не было ни одного выезда, 78 раз было по одному выезду и т.д. Таким образом, ПА должны быть приспособлены к использованию в любые случайные промежутки времени суток. Это требует содержания их в постоянной боевой готовности, что осуществляется как конструкцией ПА, так и организацией их содержания.

Особенности использования ПА определяются характером боевых действий, проводимых при тушении пожаров. В общем виде последовательность их реализации можно представить в виде временной характеристики пожаротушения (рис. 5.3).

Боевые действия – выезд и следование на пожар осуществляются в период после обработки вызова от начала выезда Tв до прибытия в район вызова Tпр. В период от Tпр до начала тушения Tн.т производится боевое развертывание. Ликвидация горения осуществляется в период от Tн.т до ликвидации горения Tл.

После ликвидации горения осуществляется сбор и возвращение Tвоз ПА в пожарную часть. В период Tвоз – Tгот производится обслуживание ПА и размещение его на стоянку в парк в готовности к следующему вызову.

Период времени Tв – Tгот характеризует продолжительность занятости пожарного автомобиля.

В период Tпр –Tнт и тушения могут производиться ряд боевых действий: разведка пожара, спасание людей или материальных ценностей, вскрытие конструкций и др. В этот период боевых действий могут использоваться специальные ПА, различное ПТВ. Порядок боевых действий и содержание работ в них регламентируются БУПО.

Из анализа временной характеристики пожаротушения следует, что минимизация одного какого-либо боевого действия не приведет к существенному сокращению времени занятости ПА. Необходимо, чтобы ПА был готов к проведению любых боевых действий с минимальными затратами времени.

Общие требования к ПА сводятся к ряду положений.

Пожарная надстройка ПА не должна снижать технических возможностей базовых шасси. Все ПА должны быть приспособлены для тушения пожаров, т.е. для работы на открытом воздухе в любой климатической зоне страны. ПА необходимо содержать в гаражах пожарных частей при температуре воздуха не ниже +12 оС.

Размещение агрегатов, ПТВ и систем на базовом шасси должно быть таким, чтобы их приведение в действие требовало малых затрат времени. При этом должны обеспечиваться как безопасное ведение боевых действий, так и обслуживание ПА и его ремонт.

В целях охраны окружающей среды должно быть исключено вытекание технических жидкостей (топливо, охлаждающие и тормозные жидкости, а также смазочные масла, пенообразователь) из емкостей агрегатов и механизмов. p

Дымность и содержание оксида углерода в отработавших газах двигателей ПА не должны превышать их значений в двигателях на базовых шасси.

Сооружаемая на АЦ пожарная надстройка должна быть приспособлена к человеку. Кабины-салоны для личного состава и рабочие места операторов должны соответствовать требованиям эргономики по удобству размещения, доступности по использованию и обеспечивать управление агрегатами с минимальными усилиями.

Требования к ПА общего и целевого применения, а также к специальным ПА имеют свои особенности. Поэтому, кроме общих требований, необходимо учитывать и специфические требования. Для этих типов ПА они будут сформулированы дополнительно.

2. Требования к ПА общего применения

Эти требования должны быть сформулированы на основании особенностей применения ПА. Они должны предъявляться как к конструкции АЦ, так и к условиям организации их содержания в пожарных частях. Следование на пожар определяется по среднестатистическим дан-ным. Так, за период 1994 – 1999 гг. получены следующие результаты, приводимые в табл.5.1.

Представление о продолжительности следования на пожары можно получить по данным рис. 5.4. Из рисунка следует, что в 33 – 47 % всех случаев продолжительность следования на пожар не превышает 5 мин, а до 70 % – 10 мин. Следовательно, в большинстве случаев автоцистерны прибывают на пожар в первый период его развития (см. рис. 5.1).

Продолжительность следования АЦ на пожар зависит, прежде всего, от ее удельной мощности, кВт/т, т.е. от отношения номинальной мощности двигателя к массе:

где Nном – номинальная мощность двигателя, кВт; G – масса АЦ, т. Для АЦ значение удельной мощности должно быть более 11 кВт/т.

Наряду с этим требуется, чтобы полная масса АЦ не превышала 95 % величины массы базового шасси.

Реализация Nуд зависит от интенсивности дорожного движения, дорожных условий и теплового состояния двигателя. Дорожные условия характеризуются коэффициентом сцепления  колеса с дорожным покрытием и величиной коэффициента f сопротивления движению колес.

Суммарная тяговая сила Рк на колесах АЦ, которую обеспечивает двигатель, реализуется при условии.

где –– сила сцепления шины колеса с дорожным покрытием, Н; Pψ– суммарная сила сопротивления качению колес, Н.

В зависимости от характеристики дорог и их дорожного покрытия силы и Pψ изменяются в очень широких пределах. Поэтому для уменьшения времени следования на пожар необходимо не только правильно выбрать базу для АЦ, но и выбрать наиболее рациональный маршрут следования на пожар.

Мощность, развиваемая двигателем внутреннего сгорания, во многом зависит от температуры охлаждающей жидкости в системе его охлаждения. Наиболее эффективно они работают при нагреве ее до tохл, оС, равной 80 – 90 оС. Однако уже при tохл = 50 – 66 оС, двигатель развивает мощность, близкую к максимальной. При длительной стоянке в гаражах, особенно зимой, tохл = 16 оС. Поэтому при движении по одной и той же дороге зимой и летом АЦ с tохл = 16 оС и tохл = 50 оС режим прогрева двигателя до tохл = 80 оС будет различным, различной будет и скорость движения (рис. 5.5). Поэтому становится значимым температурный режим двигателя при содержании АЦ в гарнизонах пожарных частей. Прямые а и б характеризуют начало установившихся режимов прогрева и скорости.

Боевое развертывание заключается в снятии с АЦ пожарно-технического вооружения и подготовке его к использованию по назначе-нию. Поэтому размеры отсеков для ПТВ должны быть согласованы с антропометрическими данными пожарных.

При условии неизменности позы пожарного у отсека верхний предел досягаемости определяется длиной руки пожарного низкого роста, а нижний – пожарного высокого роста. ПТВ в отсеках должно размещаться в соответствии с логикой деятельности человека. Применительно к АЦ руководствуются рядом принципов. Прежде всего, ПТВ целесообразно группировать в соответствии с его назначением (прокладка рукавных линий, подъем на высоту и т.д.). Важно учитывать частоту его использования, массу, конфигурацию. Возможны различные варианты его размещения, однако необходимо соблюдать принцип минимальных затрат времени на боевое развертывание.

Ликвидация горения – боевое действие, при котором использование АЦ следует рассматривать как боевые условия эксплуатации.

Продолжительность ликвидации горения изменяется в очень широ-ких пределах (рис. 5.6). До 10 мин ликвидируется около 20 % пожаров. Это время соизмеримо со временем следования на пожар. От 30 до 60 мин тушат до 20 % пожаров и т.д. Однако около 14 % пожаров тушат более двух часов. Тушение крупных пожаров может производиться в течение 5 – 6 ч и более в случае затяжных пожаров.

При тушении пожара двигатели ПА работают в стационарных условиях. При этом ухудшаются условия их охлаждения, так как отсутствует натекающий поток воздуха на радиаторы. Поэтому двигатель, насос и его трансмиссия должны эффективно работать в течение не менее 6 ч.

Виды ПТВ и их возимый запас на АЦ обосновываются на основании опыта тушения пожаров. Так, в соответствии с НПБ 163-98 вместимость цистерны для воды рекомендуется выбирать из ряда от 0,8 до 8 м3 и подаче лафетного ствола 20 – 40 л/с. Вместимость бака для пенообразователя предлагается равной 6 % от вместимости цистерны (0,08 – 1 м3).

Пожарные автоцистерны практически применяются для тушения подавляющего большинства пожаров. При этом с участием одной АЦ тушат до 50 % всех пожаров, с участием двух АЦ – около 35 %, а трех АЦ – тушат около 10 % всех пожаров.

Стволы РС-50 применяют при тушении около 7,5 %, а на 70 % используют от 1 до 3 стволов. Стволами РС-70 тушат около 2 % пожаров.

При тушении одним стволом РС-50 1 м3 воды расходуется за время не более 5 мин, а тремя стволами – за время, не превышающее 1,5 мин. Сопоставляя эти результаты со временем продолжительности тушения пожаров, легко приходим к выводу, что возимые на АЦ запасы воды не обеспечат тушение всех пожаров. Поэтому на АЦ, кроме возимого запаса воды, должен быть предусмотрен забор воды от водопроводной сети и из различных водоемов.

В зависимости от условий применения АЦ на них могут устанавли-ваться центробежные насосы с различными рабочими параметрами с подачей 30 – 110 л/с и напоре 100 м и больше. Возможно применение насосов высокого давления или комбинированных.

При боевой работе на пожарах нефтегазовых предприятий, в лесах, лесобиржах, торфяных разработках ПА могут подвергаться воздействию мощных тепловых потоков (рис. 5.7). Для уменьшения воздействия их на пожарные автомобили ограничивается время их нахождения на одном месте, т.е. осуществляется дополнительное маневрирование.

Тепловые потоки могут являться причиной повреждения ПА различной степени. В некоторых случаях обгорает краска, растрескиваются стеклянные ограждения, обгорают резинотехнические и пластмассовые детали, загораются и сгорают автомобили. Поэтому конструкция ПА по требованию заказчика должна обеспечивать теплозащиту основных агрегатов для их защиты от теплового излучения 14,0 и 25 кВт/м2 в течение ограниченного времени.

Безопасность от теплового воздействия должна сочетать пассивную (теплооотражательные покрытия) и активную разомкнутую теплозащиту, в которой вода служит охладителем.

Сбор и возвращение в подразделение не требуют каких-либо специфических требований для их проведения. Необходимо только для обеспечения готовности ПА осуществить техническое обслуживание после пожара в требуемом объеме.

Приспособленность к человеку обеспечивается предъявлением к конструкции ПА ряда эргономических санитарно-гигиенических требований. На их основании салоны, кабины, отсеки с ПТВ, пульты управления должны быть приспособлены для нахождения и работы в них пожарных различного роста.

Ряд требований предъявляется к конструкции салонов. Они должны обогреваться зимой. Для ПА, эксплуатация которых возможна в условиях высоких тепловых потоков, должна быть предусмотрена теплоизоляция кабин. Этим должно предотвращаться термическое разложение обивочных материалов, продукты которых загрязняют атмосферу салонов.

Совершенствуя конструкцию ПА, не всегда удается реализовать все требования к ним. Поэтому на практике всегда разрабатываются мероприятия, в максимальной степени обеспечивающие рациональное использование технических возможностей АЦ. К ним относятся обучение личного состава, организация необходимых условий содержания АЦ в гаражах, выбор маршрутов следования на пожары, содержание АЦ в технически исправном состоянии.

3. Базовые транспортные средства и двигатели пожарных автомобилей

Пожарные машины создаются на шасси грузовых автомобилей. К ним предъявляют два основных требования: они должны обладать высокими удельными мощностями и проходимостью.

Для АЦ и специальных ПА используются шасси ЗИЛ, ГАЗ, КамАЗ, Урал, МАЗ. Они могут быть полноприводными (колесная формула 88.1; 66.1; 44.1) и неполноприводными (64.1; 42.2 и др.). Это дает возможность выбирать рациональные шасси для заданных регионов дислокации подразделений ГПС.

На шасси этих автомобилей установлены четырехтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания или дизели. Двухтактные двигатели имеют ограниченное применение – только на некоторых мотопомпах.

В отличие от грузовых автомобилей двигатели на пожарных машинах эксплуатируются в транспортном и стационарном режимах. Потребителями энергии на ПМ являются пожарные насосы, генераторы электрического тока, приводы пожарных автомобильных лестниц и коленчатых подъемников и т.д.

В карбюраторных двигателях смесеобразование бензина с воздухом осуществляется вне их цилиндров. Готовая рабочая смесь поступает в цилиндры двигателя от карбюратора. Эта смесь при положении поршней вблизи верхней «мертвой» точки воспламеняется от искры свечи зажигания.

В дизелях дизельное топливо впрыскивается форсунками в цилиндры при положении поршней вблизи верхней «мертвой» точки. Образовавшаяся смесь распыленного форсункой дизельного топлива и воздуха воспламеняется от сжатия.

Работу двигателя внутреннего сгорания (ДВС) характеризует ряд показателей. Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc называют степенью сжатия (рис. 5.8):

Изменение давления внутри цилиндра двигателя по ходу поршня в различных тактах называют индикаторной диаграммой

Индикаторная диаграмма – диаграмма изменения давления газа в цилиндре двигателя в зависимости от изменения положения поршня, записанная с помощью прибора индикатора. Пример такой диаграммы для карбюраторного двигателя показан на рис. 5.8.

Важными параметрами индикаторной диаграммы являются дав-ление в конце такта сжатия Рс , МПа, и давление в конце сгорания Рz , МПа.

Площадь a, c, z, b индикаторной диаграммы характеризует индикатор-ную работу. Принято считать, что на поршень действует некоторое среднее индикаторное давление Рi. Оно на протяжении рабочего хода поршня характеризует полезную работу. На диаграмме она обозначена знаком + .

Знаком обозначена работа, затрачиваемая на всасывание рабочей смеси и удаление отработавших газов.

Зная среднее индикаторное давление Рi, МПа, рабочий объем цилиндра Vp, л, число цилиндров i, частоту вращения коленчатого вала n, об/мин, определяют индикаторную мощность двигателя, кВт:

где t – тактность двигателя.

Мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя, меньше индикаторной мощности, так как часть ее расходуется на преодоление трения рабочих деталей, на приведение в действие вспомогательных механизмов (топливного насоса, газа, распределительного механизма и т.д.). Мощность, соответствующая этим потерям, называется мощностью механических потерь Nм. Полезную мощность, которую можно снимать с коленчатого вала двигателя, называют эффективной мощностью, кВт:

Совершенство конструкции двигателя оценивают величиной механического коэффициента полезного действия:

Мощность Ne и Nм определяют на специальных стендах. С помощью тормозных устройств определяют также крутящие моменты Me, Нм, при заданных частотах вращения коленчатого вала n, об/мин. Эффективную мощность, кВт, определяют по формуле

где Mе – эффективный крутящий момент, Нм; ω – скорость вращения коленчатого вала двигателя, с-1. Важной характеристикой является удельный эффективный расход топлива ge, кг/(кВт•ч):

где Gт – часовой расход топлива, кг/ч.

Параметры основных показателей, характеризующих двигатели, приводятся в табл. 5.2

На пожарных автомобилях предпочтительнее использовать дизели, так как расход топлива в них меньше на 25 – 30 %, чем у карбюраторных двигателей. Одновременно следует указать, что пуск дизеля более тяжел, чем карбюраторного двигателя вследствие различия величины E.

Различаются двигатели и по значениям величин, характеризующих токсичность отработавших газов (табл. 5.3).

Концентрацию CO выражают в объемных процентах. Концентрацию СН и NOx записывают в миллионных долях, например:

где rCH – концентрация СН в отработавших газах, млн-1; VCН – парциаль-ный объем СН, м3; Vсм – объем выпускных газов, м3. Очень опасной является сажа. На ней адсорбируется большое количество веществ и она, к сожалению, не улетучивается, а осаждается на пол. Наиболее опасным из них является бенз- -пирен, так как по некоторым данным он является возбудителем онкологических заболеваний

Характеристики двигателей – это зависимости основных показателей двигателей (Ne, Me и ge ) от частоты вращения его коленчатого вала n, об/мин.

Характеристику Ne = f(n) называют скоростной

. Скоростную характеристику, полученную при полной подаче топлива, называют внешней. Характеристики, получаемые при неполной подаче топлива, называют частичными (кривая 2 на рис 5.9).

В характеристиках указывают минимальные обороты двигателя nmin; обороты nN, соответствующие максимальной мощности Ne max, и обороты максимального крутящего момента nMe max.

В случае установки на двигателе ограничителей скорости Ne и Me изменяются, как показано прямыми 5(см. рис 5.9) Максимальная скорость nmax отличается от nN на величину около 10 %.

Из рис. 5.9 следует, что область, ограниченная внешней скоростной характеристикой (кривая 1) и диапазоном скоростей от до nN, является областью, в которой эксплуатируются двигатели. Для примера приводится внешняя скоростная характеристика дизеля КамАЗ-740.11 мощностью 176 кВт (рис. 5.10).

В документации на двигатели наиболее часто указывают Ne max и nN. По параметрам этих величин можно построить внешнюю скоростную характеристику двигателя, используя формулу

где n – текущие значения частот вращения вала двигателя, об/мин.

Для карбюраторных двигателей а = b = с = 1, а для дизелей а = 0,53; b = 1,56 и с = 1,09.

Приводимые в справочниках значения Ne max и nN получены на осно-вании стендовых испытаний. На автомобилях же мощность частично расходуется на привод вентилятора, компрессора, часть ее теряется в глушителе и т.д. Поэтому в расчетах эту часть энергии учитывают ко-эффициентом коррекции Кк. Для двухосных автомобилей Кк = 0,88, а для трехосных Кк = 0,85.

Важной характеристикой для двигателей внутреннего сгорания является величина крутящего момента. Его величина и изменение в зависимости от частоты вращения вала двигателя M = f(n) и характеризуют приспособляемость двигателя. Это способность двигателя преодолевать (без воздействия со стороны водителя) возможное увеличение сопротивления от внешней нагрузки. Она характеризуется отношениями:

Чем круче поднимется кривая Ме при уменьшении n, тем меньше снизится скорость автомобиля при увеличении сопротивления движе-нию. Следовательно, можно будет преодолевать более крутые подъемы, не переходя на пониженную передачу. Следовательно, чем больше К, тем лучше тяговые качества автомобиля, выше средняя скорость движе-ния и легче управление.

По показателю К предпочтительнее бензиновые двигатели. У них K = 1,2 – 1,4, а у дизелей K = 1,05 – 1,15. Поэтому у дизелей имеются корректоры, повышающие K. Кроме того, на автомобилях с дизелями всегда больше число ступеней скоростей в коробке передач, чем у автомобилей с карбюраторными двигателями.

На пожарных автомобилях используются двигатели различных ти-пов и серий. Параметры основных характеристик некоторых двигателей приводятся в табл. 5.4.

Режимы эксплуатации двигателей ПА характеризуются рядом особенностей.

В гаражах пожарных частей они содержатся при температурах окружающей среды, а зимой при температуре не ниже 12 оС. Естественно, что это и температура охлаждающей жидкости двигателя. При вызове и следовании на пожар в течение 5 – 10 мин двигатели работают в режиме прогрева. Если пути следования относительно небольшие, то в транспортном режиме ПА двигатели эксплуатируются в режиме прогрева. В среднем в течение года пробеги ПА по спидометру достигают значений 3500 – 4000 км.

Второй особенностью эксплуатации двигателей является продолжи-тельный отбор мощности от него в стационарном режиме. В стационарном режиме работа на насосе достигает 100 – 120 ч в год. Так как один час работы двигателя в стационарном режиме эквивалентен пробегу, равному 50 км, то приведенный пробег равен 5000 – 6000 км в год. Это соизмеримо с продолжительностью эксплуатации в транспортном режиме.

Требованиями НПБ обусловлено, что двигатель должен обеспечить непрерывную работу насоса в течение шести часов при номинальных значениях напора и величины подачи воды. Это очень жесткие условия еще и потому, что в стационарном режиме эксплуатации отсутствует стационарный натекающий поток воздуха на радиатор, имеющий место в транспортном режиме эксплуатации. Поэтому не исключено, что в некоторых случаях произойдет перегрев двигателя. Во избежание этого неприятного явления экспериментально была установлена необходимость ограничить величину мощности, потребляемой в стационарном режиме nст = 0,7 Nmax. Во избежание большой интенсивности износа двигателей было установлено ограничение частоты вращения вала двигателя n = 0,75 nN.

Отобразим эти ограничения на внешней скоростной характеристике двигателя (рис. 5.11) и из точки к построим частичную скоростную характеристику ак.

Ее можно построить по приведенной выше формуле (5.11), приняв координаты точки к за исходные. Рекомендуется также, чтобы в точке к был запас мощности не менее 15 %, как показано на рисунке.

Ограничение режимов эксплуатации двигателя по мощности и частоте вращения вала значительно сокращает поле использования его полезной мощности. Это, естественно, требует жесткого согласования режимов работы двигателя и потребителя.

В случае, если потребляемая мощность будет превосходить мощность, соответствующую точке к, то необходимо устройство дополнительного охлаждения двигателя. Для этого на некоторых автоцистернах установлены теплообменники (рис. 5.12). Вода из системы охлаждения двигателя поступает в корпус 1 теплообменника и охлаждается водой, поступающей из пожарного насоса

В двигателях автоцистерн изменена система выпуска отработавших газов. Перед глушителем 5 (рис. 5.13) установлен газоструйный вакуум-ный аппарат 6. Отработавшие газы двигателя поступают к патрубкам 1.

Газоструйный насос в аппарате 6 отсасывает воздух из пожарного насо-са по трубке 2. В пожарном насосе создается необходимый вакуум для заполнения его водой из постороннего источника.

Из аппарата 6 отработавшие газы поступают в резонатор, соединяющий звуковые сигналы. Из глушителя отработавшие газы выходят в атмосферу по трубопроводу 4. В зимнее время они по трубопроводу 3 направляются в систему обогрева цистерны или насосного отсека с пожарным насосом.

4. Трансмиссии и приводы управления ПА

Трансмиссией называется совокупность кинематически связанных между собой узлов и деталей, предназначенных для передачи и распределения энергии от двигателя к исполнительным механизмам.

Трансмиссии обеспечивают: включение и выключение исполнитель-ных механизмов, передачу крутящего момента, изменение частоты вращения вала исполнительного механизма и изменение направления (если это необходимо) его вращения.

На ПА, как правило, кроме основной трансмиссии, для привода ведущих колес устанавливают дополнительную для передачи энергии от базового двигателя шасси к исполнительным механизмам. Исполнительными механизмами являются: пожарные насосы, механизмы подъема, поворота и выдвигания автолестниц и коленчатых подъемников, электрогенераторов на специальных ПМ и т.д.

В современных конструкциях пожарных машин применяются трансмиссии механические, гидромеханические, комбинированные. Они должны удовлетворять ряду требований:

  • быть компактными, легкими в управлении и иметь высокий КПД;
  • обеспечивать в широком интервале изменение нагружения исполнительных механизмов;
  • иметь предохранительные устройства, защищающие детали и узлы исполнительных механизмов от возможных перегрузок.

Все используемые в конструкциях пожарных машин трансмиссии характеризуются следующими основными параметрами: передаточным числом, КПД и передаваемым вращающим моментом. Передаточное число простейшей механической передачи, состоящей из ведущей и ведомой шестерен, определяется следующим соотношением:

где n1, n2, z1, z2, d1, d2 – соответственно частота вращения, число зубьев и диаметры начальных окружностей ведущего и ведомого зубчатых колес.

При u < 1 передача называется ускоряющей и при u >1 – понижающей.

Если трансмиссия имеет несколько передающих пар, из которых каждая имеет свое передаточное число, то общее передаточное число трансмиссии будет равно

КПД трансмиссии оценивается потерей мощности при передаче ее от двигателя к исполнительному механизму и определяется по формуле

где Ne – эффективная мощность двигателя; Nм – мощность механических потерь в трансмиссии; Nи – мощность, подводимая к исполнительному механизму.

КПД определяется экспериментальным путем при стендовых испытаниях трансмиссии.

Величина η в значительной степени зависит от типа и конструкции трансмиссии, частоты вращения ее элементов, передаваемой величины крутящего момента, а также вязкости и уровня масла в агрегатах транс-миссии.

Общий КПД трансмиссии, состоящий из нескольких механизмов, определяется по формуле

где cоответственно КПД промежуточных элементов, составляющих трансмиссию.

Крутящий момент исполнительного механизма Ми связан с эффективным крутящим моментом двигателя Ме для случая равномерного вращения зависимостью

Механические трансмиссии включают в себя механические передачи, муфты, сцепления и другие элементы, обеспечивающие передачу энергии.

Механические передачи по принципу работы делятся на передачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ременные передачи); передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные).

Во фрикционных передачах движение передается с помощью сил трения скольжения.

Схема простейшей фрикционной передачи с постоянным передаточ-ным отношением показана на рис. 5.14. Полезное окружное усилие F определяется по формуле

где – коэффициент запаса сцепления, учитывающий упругое скольжение; Q – усилие прижатия трущихся поверхностей муфт; f – коэффициент трения.

В связи с упругим проскальзыванием ведомого ролика его окружная скорость V2 равна

где – коэффициент, учитывающий упругое скольжение; для передач, работающих без смазки, = 0,995 – 0,99; V1 – окружная скорость ведущего ролика.

Передаточное отношение этой передачи равно

где n1 и n2 – частоты вращения ведущего и ведомого тел качения.

Такие передачи используются в качестве привода вакуумных пла-стинчатых насосов пожарных центробежных насосов нового поколения.

Коэффициент запаса сцепления для силовых передач принимают равным 1,25 – 1,5. Коэффициент трения резины по стали можно принимать равным 0,35 – 0,45.

Простейшая ременная передача (рис. 5.15) состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением и передающего окружное усилие с помощью сил трения.

В пожарных машинах используются преимущественно клиноремен-ные передачи. Для них величина полезного окружного усилия F равна

где z – число ремней в передаче; c – коэффициент, зависящий от угла обхвата и скорости ремня; F0 – допускаемая полезная нагрузка на ремень; к – коэффициент, учитывающий режим нагрузки (к = 1 – 1,6).

Ременные передачи используются в приводах электрогенераторов, дымососов и т.д.

Зубчатые передачи. Эти механизмы с помощью зубчатого зацепления передают или преобразуют движение с изменением угловых скоростей и моментов. В пожарных машинах зубчатые передачи применяют для преобразования и передачи вращательного момента между валами с параллельными или перекрещивающимися осями.

В первом случае они используются в коробках отбора мощности в дополнительных трансмиссиях привода пожарных насосов. В них используются зубчатые колеса с прямыми и косыми зубьями. Они применяются в комбинированных пожарных насосах для передачи крутящего момента от валов низконапорной к валам высоконапорной ступени. В механизмах поворота пожарных автолестниц и пожарных подъемников используются передачи с внутренним зацеплением.

Во втором случае используются червячные передачи в механизмах поворота и подъема колен пожарных автолестниц и пожарных автоподъемников.

Зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в поступательное используются в приводе перепускного клапана пеносмесителя насоса ПЦНН-40/400. В них движение осуществляется зубчатым колесом и рейкой.

Зубчатые передачи составляют основу коробок отбора мощности (КОМ). Принципиальная схема одной из них представлена на рис. 5.16. Корпус КОМ крепится на картере коробки передач или раздаточной коробки трансмиссии автомобиля.

От ведущего зубчатого колеса 1 на валу коробки передач мощность передается с помощью промежуточного зубчатого колеса 2 к ведомой шестерне 3 КОМ. С помощью зубчатой муфты он затем передается на вал 5 привода пожарного насоса.

КОМ являются основным механизмом дополнительных транс-миссий на автоцистернах. В зависимости от колесной формулы шасси и места размещения пожарного насоса (в кормовом насосном отсеке или у кабины АЦ) схемы компоновок этих трансмиссий могут быть различными (рис. 5.17).

Вариант I (рис. 5.17, а) применяют на АЦ-40(131)137; на автоцистернах на шасси Урал АЦ-8-40(55571), на шасси ЗИЛ АЦ-2-40(5301) и др.

Разновидностью первого варианта является схема со средним расположением насоса (рис. 5.17, б), например на АЦ-40(43202) на шасси «Урал» и др.

Отличительной особенностью такой схемы является укороченная длина карданной передачи, не имеющей промежуточной опоры. В обеих схемах варианта I крутящий момент от двигателя 1 передается через механизм сцепления 2, коробку передач 7, коробку отбора мощности 3, карданную передачу 4 и вал пожарного насоса 6. Карданная передача при заднем расположении насоса имеет две промежуточные опоры 5. На всех пожарных автомобилях, выполненных на шасси ЗИЛ, устанавливают коробку отбора мощности КОМ-68Б, а на шасси «Урал» – КОМ-Ц1А;

Вариант II (рис. 5.17, в) осуществляют на автоцистернах АЦ-30(53А0106Б, АЦ-2,5-40(33092), монтируемых на шасси ГАЗ с колесной формулой 4х2. Мощность от двигателя 1 к валу насоса передается через механизм сцепления 2, коробку перемены передач 7, коробку отбора мощности 3 и далее через два карданных вала 4, соединенных на валу насоса 6. Карданная передача от коробки отбора мощности к валу насоса имеет промежуточную опору 5.

Вариант III представлен на рис. 5.17, г. Такую схему применяют, как правило, на всех пожарных автомобилях, монтируемых на шасси повышенной проходимости с колесной формулой 4х4. Например, на АЦ-30(66)-146 пожарный насос 6 приводится в действие от двигателя 1 через механизм сцепления 2, коробку передач 7, карданный вал 4, раздаточную коробку 8, коробку отбора мощности 3.

Рассмотренные варианты схем компоновки дополнительных транс-миссий показывают, что наиболее рациональной схемой является вари-ант среднего размещения пожарного насоса, ввиду существенных преимуществ по сравнению с задним расположением. К числу таких преимуществ относятся: более короткие элементы водопенных коммуникаций; отсутствие дополнительной системы управления сцеплением; укороченная длина карданных валов, позволяющая осуществлять более низкое размещение емкости цистерны и, следовательно, снизить центр массы пожарного автомобиля.

Недостатком среднего размещения пожарного насоса является не-удобный доступ к нему при техническом обслуживании и устранении возможных неисправностей.

Гидромеханические трансмиссии включают механические и гидравлические передачи.

Основные достоинства:

  • плавное изменение передаваемых скоростей и моментов вращения,
  • компактность конструкций, легкость управления.

Недостаток – невозможность реализовать задний ход.

Гидравлические передачи по принципу действия делятся на две группы:

  • гидродинамические:
  • гидростатические.

Гидродинамические передачи применяются в трансмиссиях некоторых грузовых автомобилей. В этих передачах используется кинетическая энергия рабочей жидкости для создания необходимого давления на ведомые звенья гидропередачи в целях приведения их в движение. Постоянный объем жидкости в них используется как передаточное звено.

К гидродинамическим передачам относятся гидромуфты и гидро-трансформаторы.

Гидромуфта (гидравлическое сцепление) применяется в качестве привода вентилятора в системе охлаждения двигателей пожарных автомобилей на шасси КамАЗ.

Гидромуфта (рис. 5.18) имеет ведущую и ведомую части. Ведущая часть состоит из насосного колеса 3 и крышки 2. Ведомая часть 1 является турбинным колесом. Колеса имеют лопасти 4. Они установлены между наружными 5 и внутренними 6 торами.

Объем, образованный колесами, заполнен маловязким маслом. Насосное колесо 3, вращаясь, нагнетает масло в турбинное колесо 1, из которого оно вновь поступает в насосное колесо 3. Образовавшийся замкнутый поток жидкости, движущийся по межлопастным каналам (показано стрелками), одновременно вращается вместе с насосным (или турбинным) колесом. Жидкость, получая энергию от насосного колеса, переносит ее к турбинному колесу.

Воздействуя на его лопасти, она приводит колесо во вращение. С увеличением скорости насосного колеса увеличивается передаваемый вращающий момент.

При передаче номинального момента КПД муфты достигает значений 0,87 – 0,95.

Для полного выключения муфты необходимо удалить из нее масло, а для включения – заполнить маслом. Для этого предусматривается уст-ройство, схематически показанное на рисунке.

Гидротрансформатор в отличие от гидромуфты, кроме насосного и турбинного колес, имеет неподвижное лопастное колесо – реактор 1 (рис. 5.19), установленный на обгонной муфте 2. При увеличении скорости реактор отключается и механизм работает как гидромуфта.

Наличие в механизме реактора позволяет в 2 – 5 раз увеличивать передаваемый крутящий момент. Однако этого недостаточно для обеспечения требуемого для автомобиля диапазона передаточных чисел. Кроме того, на них невозможно обеспечивать обратный ход. Поэтому их применяют в сочетании с механическими ступенчатыми коробками передач.

Гидротрансформаторы характеризуются КПД в пределах 0,85 – 0,92 и используются в трансмиссиях аэродромных автомобилей на шасси БелАЗ и МАЗ.

Гидростатические передачи – механизмы, использующие гидростатический напор жидкости для передачи возвратно-поступательного или вращательного движения.

Для передачи возвратно-поступательного движения используются гидроцилиндры с поршнями или штоками. Пример такого гидроцилиндра показан на рис. 5.20. Скорость и направление движения штока 5 зависит от направления подачи жидкости.

Гидроцилиндры используются в механизмах подъема и опускания пожарных автолестниц и пожарных автоподъемников, их выдвижных опор, приводов лафетных стволов и т.д.

Для передачи вращательного движения используются аксиально-поршневые насосы. Их сочетание с механическими передачами составляет область комбинированных трансмиссий. Принципиальная схема та-кой трансмиссии показана на рис. 5.21.

От коробки отбора мощности 1 вращающий момент передается на аксиально-поршневой насос 2. С помощью специальных гидросистем 3 он затем передается на гидромотор 4, а от него к исполнительному меха-низму 5 червячной передачи подъема колен автолестниц. Такого же типа гидромеханическая передача используется в механизмах поворота пожарных автолестниц и автоколенчатых подъемников.

Канатные передачи (полиспасты) просты по устройству, позволяют создавать большие усилия на исполнительных механизмах, удобны в эксплуатации.

Основными элементами полиспастов являются системы подвижных и неподвижных блоков и канаты (рис. 5.22, а, б).

Все блоки вращаются на осях 4 и 5. Блоки, установленные на неподвижной оси 4, называются неподвижными, а перемещающиеся по оси 5 – подвижными.

Полиспасты выполняются по различным схемам: в одних – канат сбегает с неподвижного блока (рис. 5.22, а), в других (рис. 5.22, б) – с подвижного.

У полиспастов со сбегающим с неподвижного блока канатом усилие на нем, Н, определяется по формуле

где Q – сила тяжести груза, Н; q – сила тяжести подвижной обоймы полиспаста, Н; n – число блоков в системе; – коэффициент полезного действия блока.

Значение КПД для блоков на подшипниках качения принимают равными = 0,97 – 0,98, а для блоков на подшипниках скольжения = 0,94 – 0,86.

Число блоков n в системе характеризует его кратность.

Скорость перемещения сбегающего каната с неподвижного блока системы (рис. 5.22, а) равна

Для случая, когда канат сбегает с подвижного блока справедливы зависимости:

Канатные передачи применяются в механизмах выдвигания колен лестниц в пожарных автолестницах.

Недостатком полиспастов является то, что усилия, прилагаемые к канатам, могут передаваться только в одном направлении.

Приводы управления механизмами ПА можно классифицировать так:

  • механические,
  • гидравлические,
  • пневматические.

Принципиальная схема механического привода непосредственного действия показана на рис. 5.23. Управление осуществляется под действием усилия F1, прилагаемого водителем к рычагам или педалям, включающими тот или иной механизм. Максимальное усилие на рычаге не должно превышать 150 Н при ходе 20 – 30 см, а на педалях не более 250 Н.

Соотношение между усилием на рукоятке рычага и усилием включения рабочего органа исполнительного механизма системы с механическим приводом характеризуется передаточным числом u = S/h . Обычно u = 25 – 40. Такие приводы используются для включения КОМ, газоструйных вакуумных аппаратов, приводов вакуумных насосов ПЦН и т.д.

Принципиальная схема гидравлического привода представлена на рис. 5.24. В гидрокамере 1 запаян сильфон 2. В разгруженном состоянии он удерживается пружиной 7. Трубка из этого сильфона соединена с корпусом 4 механизма включения, в котором размещен сильфон 5 со штоком 6. Сильфон 5 удерживается в растянутом состоянии пружиной 7. При подаче воды пожарным насосом она поступает в гидрокамеру, заполняя пространство между корпусом 1 и сильфоном 2, деформируя его. Внутренняя полость сильфона трубки 3 и пространства между корпусом исполнительного механизма 4 и сильфоном 5 заполнено гидравлической жидкостью (например, тормозной). Давлением этой жидкости деформируется сильфон 5, и шток 6 выключает механизм потребителя, например вакуумный насос.

В случае, если произойдет обрыв столба жидкости во всасывающей линии пожарного насоса, снизится давление в гидрокамере и, следовательно, в камере исполнительного механизма. Под влиянием пружины 7 штоком 6 будет включен вакуумный насос. Автоматически произойдет забор воды.

Электропневмопривод применяется для включения механизмов на автоцистернах, автолестницах и других ПА.

Принципиальная схема привода показана на рис. 5.25. Пружиной 3 поршень 4 со штоком 2 отжаты вправо. Управляемый механизм выключен. При включении электромагнитного клапана 6 точки а' и b' займут место точек а и b. При этом сжатый воздух по пневмоприводу 7 поступит в надпоршневое пространство. Давление воздуха на поршень 4 сожмет пружину 3 и штоком 2 будет включен управляемый механизм.

Скачать страницу полностью в формате MS Word (docx)

>>> вернуться на основную страницу "Пожарные автомобили и техника"

Заметки на полях

1/ История части

2/ Л/С ПЧ Мортка

3/ Гарнизон Конды:

4/ Курилка:

"Пожарное дело"

"Центроспас-Югория"

"архив журналов"

Федеральные ресурсы:

Ресурсы ХМАО-Югры:

Ресурсы района:

Справочник:

Погода:

Разное:

Яндекс.Метрика