Modern Diesel Technology Heavy Equipment Systems PDF
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M D T : ODERN IESEL ECHNOLOGY H E S EAVY QUIPMENT YSTEMS 2 E ND DITION Robert Huzij, Angelo Spano, Sean Bennett Australia (cid:129) Brazil (cid:129) Japan (cid:129) Korea (cid:129) Mexico (cid:129) Singapore (cid:129) Spain (cid:129) United Kingdom (cid:129) United States Copyright 2013 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. This is an electronic version of the print textbook. Due to electronic rights restrictions, some third party content may be suppressed. Editorial review has deemed that any suppressed content does not materially affect the overall learning experience. The publisher reserves the right to remove content from this title at any time if subsequent rights restrictions require it. 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ModernDieselTechnology:HeavyEquipment (cid:3)c 2014,2009Delmar,CengageLearning Systems,2ndEdition ALLRIGHTSRESERVED.Nopartofthisworkcoveredbythecopyright RobertHuzij,AngeloSpano,SeanBennett hereinmaybereproduced,transmitted,stored,orusedinanyformorby anymeansgraphic,electronic,ormechanical,includingbutnotlimitedto VP,GeneralManager,SkillsandPlanning: photocopying,recording,scanning,digitizing,taping,Webdistribution, DawnGerrain informationnetworks,orinformationstorageandretrievalsystems,except SeniorContentDeveloper:SharonChambliss aspermittedunderSection107or108ofthe1976UnitedStatesCopyright ProductAssistant:LeahCostakis Act,withoutthepriorwrittenpermissionofthepublisher. 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Printed in the United States of America 1 2 3 4 5 6 7 17 16 15 14 13 Copyright 2013 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. Brief Table of Contents Preface for Series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi CHAPTER 1 Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 CHAPTER 2 Hoisting and Rigging Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 CHAPTER 3 Introduction to Hydraulics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 CHAPTER 4 Hydraulic System Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 CHAPTER 5 Hydraulic Symbols and Schematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 CHAPTER 6 Hydraulic System Maintenance and Diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 CHAPTER 7 Hydraulic Brakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 CHAPTER 8 Spring-Applied Hydraulically Released Brakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 CHAPTER 9 Air and Air-Over-Hydraulic Brake Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 CHAPTER 10 Introduction to Powertrains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 CHAPTER 11 Powershift Transmissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 CHAPTER 12 Hydrostatic Drive Systems and Hydraulic Retarder Systems . . . . . . . . . . . . . . 301 CHAPTER 13 Driveline Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 CHAPTER 14 Heavy-Duty Drive Axles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 CHAPTER 15 Final Drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 CHAPTER 16 Steering Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 CHAPTER 17 Tires, Tracks, and Rim Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 iii Copyright 2013 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. CHAPTER 18 Suspension Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 CHAPTER 19 Machine and Equipment Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521 CHAPTER 20 AC Electric Drive Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 iv Copyright 2013 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. Table of Contents Preface for Series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi CHAPTER 1 Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Shake Hands with Danger! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A Healthy Lifestyle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Personal Protective Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Safety Boots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Safety Glasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Hearing Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Gloves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Back Care . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Coveralls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Butane Lighters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Hair and Jewelry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Safety Helmets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Spill Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Fire Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Fire Extinguishers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Shop Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Lifting Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 General Shop Precautions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Exhaust Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Workplace Housekeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Components Under Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Compressed Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Pneumatics Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Hydraulics Personal Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Chassis and Shop Electrical Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Static Discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Chassis Wiring and Connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Mains Electrical Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Oxyacetylene Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Acetylene Cylinders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Oxygen Cylinders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Regulators and Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Hoses and Fittings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 v Copyright 2013 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. Torches and Tips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Backfire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Flashback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Eye Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Oxyacetylene Precautions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Adjustment of the Oxyacetylene Flame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Electric Arc Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Operator Protective Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Testing of OPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Rollover Protection System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Falling-Object Protection System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Who Uses OPS? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Shop Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Online Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Shop Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 CHAPTER 2 Hoisting and Rigging Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Hoisting and Rigging Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Introduction to Hoisting and Rigging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Elements Affecting Hoisting Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Factors that Reduce Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Rigging, Lifting, and Landing Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Determining Weight of the Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Hardware, Wire Rope, Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Sling Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Center of Gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Working Load Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Types of Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Wire Rope Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Chain Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Endless or Grommet Type Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Rigging Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Hoisting Hooks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Shackles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Eye Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Wire Rope Clips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Spreader and Equalizing Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Lever-Operated Hoists or Come-Alongs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Crane Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Electric Chain Hoists, Electric Wire Rope Hoists, and Pendant Cranes . . . . . . . . . 45 Online Task . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Shop Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 vi Copyright 2013 Cengage Learning. 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