close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

557. Строительные машины и оборудование

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Воронежский государственный архитектурно-строительный университет"
Кафедра строительной техники
и инженерной механики имени
доктора технических наук, профессора Н.А. Ульянова
Строительные машины и оборудование
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов 3 курса заочной формы обучения
специальности 08.03.01
"Промышленное и гражданское строительство"
Воронеж 2016
УДК 621.8 (07)
ББК 39.3я73
Составитель В.Н. Геращенко
Строительные машины и оборудование: метод. указания к выполнению
лабораторных работ для студентов 3 курса факультета заочного обучения специальности 08.03.01 «Промышленное и гражданское строительство» / Воронежский ГАСУ; сост.: В.Н. Геращенко. - Воронеж, 2016 – 32с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных
работ по курсу строительные машины и оборудование для студентов 3 курса
заочной формы обучения специальности 08.03.01 "Промышленное и гражданское строительство"
Ил. 17. Библиогр.: 7 назв.
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
УДК 621.8 (07)
ББК 39.3я73
Рецензент – Ю.В. Авдеев, канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизации
технологических процессов и производств Воронежского ГАСУ
2
Введение
Роль строительства была, есть и остаётся важной, ибо строительство в значительной степени обеспечивает развитие всех отраслей промышленного и
сельскохозяйственного производства.
Сокращение доли ручного труда в строительном производстве связано с
эффективным использованием средств механизации и автоматизации. От инженера - строителя требуется знание принципов действия основных устройств
строительных машин, особенностей их работы, методов расчёта производ ительности и факторов, влияющих на неё, основ правильной эксплуатации.
В процессе выполнения лабораторных работ студенты закрепляют знания,
полученные при изучении теоретического курса.
Данное методическое указание содержит 10 лабораторных работ. Каждая
работа содержит: название работы; цель работы; общие сведения к выполнению
работы; порядок проведения работы; эскизы и рисунки.
Инструкция по технике безопасности
1. К самостоятельной работе в лаборатории допускаются студенты, пр ошедшие инструктаж по технике безопасности.
2. Запрещается самостоятельно включать рубильник распределительного
щита.
3. Запрещается оставлять без присмотра включённые аппаратуру и оборудование.
4. Запрещается курить в помещении лаборатории.
5. Ответственность за соблюдение правил техники безопасности в лаборатории возлагается на зав. лабораторией.
3
Лабораторная работа № 1
Изучение соединений деталей машин и определение их параметров
1.1.
Цель работы
Целью работы является изучение различных видов неподвижных соединений, нашедших применение в строительно-дорожных машинах, а также
определение их основных параметров.
1.2.
Общие сведения к выполнению работы
Совокупность деталей, образующих машину, создаётся при помощи подвижных и неподвижных соединений. Подвижные соединения обеспечивают
требования кинематики машины; неподвижные соединения необходимы для
расчленения машины при изготовлении, ремонте и транспортировании.
В машиностроении принято называть соединениями только неподвижные
соединения, которые в свою очередь подразделяются на неразъёмные (не по зволяющие разобрать соединения без разрушения) и разъёмные (разборка которых не требует разрушения). Наибольшее распространение в СМ получили
резьбовые, шпоночные, шлицевые, заклёпочные и сварные [1, 2, 3, 4].
Виды разъёмных и неразъёмных соединений представлены на рис. 1.1.
Необходимо отметить, что прочностные качества узла в целом определяются нагрузкой наиболее слабого звена.
Расчет на прочность такого звена производится по формуле
P
F
M
W
где Р – действующая нагрузка в звене,
F – площадь, сечения воспринимающего эту нагрузку,
M – действующий в звене момент,
W – момент сопротивления сечения,
– допускаемые напряжения на рассчитываемый вид прочности,
зависящие от материала.
Заклёпочные соединения
Заклёпочные соединения представлены на рис. 1.2. Они широко применяются в местах ярко выраженной вибрационной нагрузки (кораблестроение,
самолётостроение) и там, где соединяются детали из трудносвариваемых и разнородных материалов. Такими узлами в СМ являются металлоконструкции,
муфты сцепления, тормозные устройства и др.
Недостатком их является большая трудоёмкость процесса клёпки и большая металлоёмкость (вес) заклёпок в соединении, составляющая 3,5-4%. При
диаметре заклёпок до 10 мм применяется холодная клёпка, свыше 10 мм гор ячая.
4
Рис. 1.1. Классификация соединений деталей
5
Заклепки рассчитываются на срез
и смятие.
Формула расчета заклепочного
соединения на срез:
P
d2
,
ср
i
4
где Р – действующая нагрузка;
i – количество заклепок, воспринимающих эту нагрузку;
d – диаметр заклепок;
ср - допустимое напряжение на
срез.
Рис. 1.2. Заклепочные соединения
где
см
Формула расчёта заклёпочного соединения на смятие:
P
d,
cм
i
- наименьшая толщина соединяемых деталей;
- допустимое напряжение на смятие.
Сварные соединения
Преимущество сварных соединений (рис. 1.3) перед заклепочными заключается в уменьшении трудоёмкости процесса сварки и уменьшении металлоёмкости сварных швов (вес сварных швов в соединении составляет 1-1,5
%). По сравнению с литыми изделиями сварные соединения дают экономию
металла до 40÷50 %.
Напряжения, действующие в сварном соединении, определяются приближённо по формуле
Р
,
0.7k
где Р - действующая нагрузка; - длинна сварного шва; k - катет сварного
шва.
6
Рис.1.3. Виды сварных соединений
Резьбовые соединения
К достоинствам резьбовых соединений (рис.1.4) относятся удобство
сборки и разборки их.
Недостатком такого соединения является наличие концентратов напряжений по поверхностям соединяемых деталей.
Расчет на прочность резьбового соединения производится по формуле
P
z
d2
p,
4
где Р - действующая нагрузка в узле; z - количество болтов, воспринимающих нагрузку; р - допустимая удельная нагрузка на болт; d - диаметр болта.
Рис.1.4. Виды резьб
7
Расчёт шпоночного соединения
Шпоночное соединение (рис. 1.5) рассчитывается на срез и на смятие.
Крутящий момент,
передаваемый шпоночным
соединением, определяется как произведение силы
на плечо:
М кр
р
d
,
2
где d - диаметр вала.
Рис. 1.5. Шпоночное соединение
Формула для определения напряжения на срез примет вид
2 M кр
Р
ср
ср .
b
b d
где в – ширина шпонки; – длина шпонки; ср - допускаемые напряжения
на срез.
Напряжения на смятие определятся формулой
Р
h
2
см
где h – высота шпонки;
см
4M кр
h
d
см
.
- допускаемое напряжение на смятие.
1.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются модели и плакаты типовых неподвижных соединений деталей строительно-дорожных машин, набор стандартных болтов (винтов с гайкой) и измерительный инструмент (штангенциркуль,
резьбомер, линейка).
Студенты должны:
изучить устройство и выполнить эскизы основных видов неразъемных
соединений деталей строительно-дорожных машин;
определить геометрические параметры резьбы предложенных болтов;
рассчитать предельно-допустимую нагрузку на шпоночное соединение
(по заданию преподавателя).
8
Лабораторная работа № 2
Изучение механических передач и определение параметров
многоступенчатой передачи
2.1. Цель работы
Целью работы является изучение устройства и принципа работы осно вных механических передач, применяемых в строительных машинах, а также
расчёт и определение на натурных образцах их основных кинематических параметров.
2.2. Теоретическая часть
В строительных машинах привод рабочих органов, ходовой части и др угих узлов осуществляется с помощью различных силовых механических передач, они передают движение обычно от силовой установки (электродвигателя,
двигателя внутреннего сгорания и т.д.), изменяют скорость этого движения, а
иногда характер и направление.
Механические передачи разделяются на передачи трением (фрикционные
и ремённые) и передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные). В каждой
передаче элемент, который передаёт мощность, называется ведущим, а элемент,
которому передаётся эта мощность, ведомым. Чаще всего скорость вращения
ведущего и ведомого элементов различны [2].
Передаточным отношением механической передачи называется отношение угловой скорости ω 1 или числа оборотов n1 ведущего вала соответственно к,
угловой скорости ω 2 или числу оборотов n2 ведомого вала:
i1,2
1
2
n1
.
n2
Здесь первый цифровой индекс у символа передаточного отношения указывает номер элемента, принятого за ведущий, второй индекс указывает номер
элемента, принятого за ведомый.
n2 , и повышаПередачи могут быть понижающие, когда i 1; 1
2 ; n1
ющие, если i 1; 1 2 ; n1 n2 .
Понижающие передачи имеют наибольшее применение, так как число оборотов привода чаще бывает больше числа оборотов исполнительного органа.
Ремённая передача
Для передачи вращения от одного вала к другому, находящемуся на значительном расстоянии, применяются ремённые передачи. Они состоят из двух
шкивов, на которые надет бесконечный ремень. Ремень может быть в сечении
плоским или трапецеидальным - клиновым. При вращении ведущего шкива в
результате сил трения, возникающих между шкивом и ремнём, последний движется в направлении вращения этого шкива. Благодаря силам трения между
ремнём и ведущим шкивом ремень увлекает за собой и приводит во вращение
ведомый шкив. Величина силы трения между шкивом и ремнём, т.е. величина
9
тягового усилия, зависит от натяжения ремня, которое осуществляется натяжным роликом или винтовым механизмом, раздвигающим шкивы.
Передаточное отношение ремённой передачи определяется из выражения
i1,2
n1
n2
D2
,
D1 (1 - )
где ε - коэффициент скольжения, который для нормальной работы передач равен 0,01-0,02 и характеризует степень проскальзывания ремня на шкивах;
D1 - диаметр ведущего шкива; D2 - диаметр ведомого шкива [5].
Цепная передача
Цепные передачи применяются для передачи вращения между двумя параллельными валами при большом расстоянии между ними, когда требуется
точно соблюдать передаточное отношение и невозможно осуществить передачу
зубчатыми колёсами. Передача обычно состоит из двух цепных звёздочек и
бесконечной цепи. По характеру работы передачи делятся на три основные
группы: а) приводные; б) грузовые; в) тяговые.
Приводные цепные передачи могут работать с большими скоростями (до
25-30 м/с) и используются, главным образом, для передачи движения от двигателя к рабочему органу машины.
Грузовые передачи служат для подвески и подъёма грузов при скорости
перемещения до 0,25 м/с. Они применяются на блоках, талях, лебёдках и других грузоподъёмных устройствах.
Тяговые передачи служат для перемещения грузов посредством специальных рабочих конструкций, присоединенных к цепям (пластин, скребков,
ковшей). Они применяются в элеваторах, конвейерах, подъёмниках и других
транспортирующих и погрузочных строительных машинах [1,3].
В приводных цепных передачах применяются следующие типы приводных цепей: а) зубчатые; б) втулочно-роликовые; в) втулочные.
Цепи могут быть однорядными и многорядными в случае передачи значительных усилий. Конструкция звёздочек цепных передач во многом по добна
конструкции зубчатых колёс.
Передаточное отношение цепной передачи равно
i1,2
n1
n2
Z2
Z1
D2
,
D1
где n1, Z1, D1- соответственно число оборотов, количество зубьев и диаметр делительной окружности ведущей звёздочки;
n2, Z2, D2 - те же параметры для ведомой звёздочки.
Делительная окружность звёздочки проходит через центры шарниров цепи и её диаметр равен
t
D1,2
sin
где t - шаг цепи.
10
Z1,2
,
Обычно i≤8 и в тихоходных передачах может достигать 15. Цепная передача со втулочно-роликовой цепью представлена на модели, а её кинематическая схема приведена в прил. 2.
Зубчатые передачи
Зубчатой передачей называется механизм, передающий движение от о дного вала к другому посредствам сопряжённых зубчатых колёс. Эти передачи
применяют в тех случаях, когда необходимо сохранить угловые скорости и
крутящие моменты на валах механизмов в требуемом соотношении по величине и направлению. Зубчатые передачи состоят из двух или нескольких зубч атых колёс с внешним или внутренним зацеплением. Меньшее колесо обычно
является ведущим и называется шестерней, большее, ведомое - колесом. Передача может происходить между параллельными, пересекающимися и перекр ещивающимися валами. В первом случае применяются цилиндрические зубчатые колёса, во втором и третьем - чаще конические, реже винтовые и червячные.
В строительных машинах обычно применяются зубчатые передачи, состоящие из системы зубчатых колёс. Наиболее распространёнными являются
рядовые, ступенчатые, планетарные и дифференциальные зубчатые передачи.
Они применяются в трансмиссиях автомобилей, тракторов, автогрейдеров,
скреперов, катков и других самоходных строительных машинах в виде коробок
передач, главных передач ведущих мостов, бортовых и колёсных передач. Они
также применяются в передаточных механизмах транспортёров, кранов, дробилок, бетоносмесительных и бетононасосных установок, а также в механизмах
управления рабочими органами в виде различного рода редукторов.
Передаточное отношение зубчатой передачи, состоящей из двух зубчатых
колёс, определяется выражением
i1,2
1
2
Z2
Z1
,
где ω1, Z1 - угловая скорость и число зубьев ведущего колеса;
ω2, Z2, - соответственно ведомого.
Знак минус принимается для внешнего зацепления, знак плюс - для внутреннего зацепления.
Для зубчатой передачи, состоящей из системы зубчатых колёс, передаточное отношение равно произведению передаточных отношений отдельных
пар зубчатых колёс или ступеней:
i1,n
i1,2 i3.4
i( n
1) n .
Червячные передачи
Передача состоит из винта, называемого червяком, обычно с трапециевидной резьбой, находящегося в зацеплении с зубчатым колесом. Для увеличения контакта наружная поверхность червячного колеса делается вогнутой. Для
этих же целей резьба на червяке может быть нарезана не на цилиндрической
поверхности, а на глобоидной. Передача представлена на модели. В этой пер е11
даче на каждый оборот червяка колесо поворачивается на один зуб при одноз аходной резьбе, на два зуба - при двухзаходной резьбе, на три зуба - при трёхзаходной резьбе и т.д. С помощью таких передач можно получить в одной ступени передаточное отношение до 500, обычно i = 6 ÷ 80.
Передаточное отношение передачи
nч Z к
i1,2
nк Zч
где Zч - число заходов червяка; Zк - число зубьев колеса; nч, nк - число оборотов червяка и колеса.
Благодаря компактности и бесшумности работы, червячные передачи
применяются в строительных машинах обычно как самотормозящие в механизмах ручных грузоподъёмных устройств. Также следует отметить, что червячные передачи при сравнительно малых габаритах имеют большое передаточное число, что их существенно отличает от других механических передач.
К недостаткам червячных передач следует отнести низкий коэффициент
полезного действия - , а также использование в передаче цветного метала, что
повышает ее стоимость.
2.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используется ремённая, цепная, зубчатая рядовая с кулачковой муфтой и червячная передачи, ГОСТ 2.770-68 «Обозначения
условные графические в схемах. Элементы кинематики» (прил. 2) и штангенциркуль.
2.3.1. Изучить устройство и принцип работы каждой передачи, обращая
внимание на характер соединения и крепления отдельных элементов передачи
между собой и с опорой.
2.3.2. Пользуясь обозначениями ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные
графические в схемах. Элементы кинематики», вычертить кинематические схемы каждой передачи.
2.3.3. Установить расчётные формулы для определения передаточных отношений отдельных передач. В соответствии с расчётными формулами определить путем измерения и подсчёта необходимые параметры передач (диаметры
шкивов, шаг цепи, число зубьев, заходов и т.д.).
2.3.4. Вычислить передаточное отношение каждой передачи.
2.3.5. Рассчитать передаточное отношение многоступенчатой передачи по
заданию преподавателя.
Лабораторная работа № 3
Изучение общего устройства автомобиля, назначения элементов
трансмиссии и исследование работы автомобильного дифференциала
3.1. Цель работы
Целью работы является изучение общего устройства автомобиля, элементов трансмиссии, принципа действия и основных кинематических свойств
12
конического автомобильного
риментально.
дифференциала
теоретически
и
экспе-
3.2. Теоретическая часть
На рис. 3.1. представлена схема трансмиссии автомобиля.
1
3
7
2
4
3
5
6
Рис. 3.1. Схема трансмиссии автомобиля:
1 силовая установка (двигатель); 2 муфта сцепления;
коробка переменных передач (КПП); 4 карданный вал; 5 задний
мост; 6 ведущие колеса; 7 управляемые колеса
Для передачи момента крутящего Мкр от вала двигателя к исполнительным органам машины (ходовому оборудованию, механизмам привода рабочего
органа и т.д.) служат трансмиссии, которые классифицируются на механические, гидромеханические, гидрообъёмные, электрические, комбинированные.
Элементы трансмиссии обеспечивают наивыгоднейшие условия работы двигателя за счёт изменения передаточного числа. Так, низшая ступень обеспечивает
при Nдв мощности двигателя меньшую скорость и большую силу тяги, а высшая
обеспечивает большую скорость и меньшую силу тяги.
К элементам трансмиссии относятся: сцепление, служащее для передачи
крутящего момента от двигателя к коробке передач, кратковременного раз ъединения двигателя и трансмиссии и плавного соединения их между собой; коробка передачи, обеспечивающая движение автомобиля с разными угловыми
скоростями, а также движение вперед, назад; карданная передача служит для
передачи момента от одного агрегата к другому в тех случаях, когда оси валов
не совпадают и могут изменять свои положения.
Наибольшее распространение в конструкциях передач ведущих мостов
получили дифференциалы с коническими или цилиндрическими зубчатыми колёсами.
На рис. 3.2 показана схема ведущего моста автомобиля с коническим
дифференциалом. Собственно дифференциальный механизм состоит из зубч атых колёс 1, 2, 3 с числами зубьев Z1, Z2, Z3 и звена Н, называемого водилом и
являющегося коробкой дифференциала.
13
Рис. 3.2. Схема ведущего моста с коническим дифференциалом
Геометрические оси одинаковых колёс Z1, и Z3 совпадают с общей осью
механизма 0-0, и поэтому эти колёса называются центральными или солнечными колёсами. Колесо Z2 свободно вращается в подвижном подшипнике водила
Н и вместе с ним движется вокруг обшей оси механизма 0-0, оставаясь в то же
время в постоянном зацеплении с колёсами Z1, и Z3. Колесо Z2 обычно называется сателлитом. Коробка Н дифференциала жёстко скреплена с большим коническим (ведомым) зубчатым колесом Z4. Центральные конические колёса Z1,
и Z3 жёстко посажены на отдельные валы, связанные с ведущими колёсами моста и называемые полуосями. Коническая зубчатая передача, состоящая из колёс Z4 и Z5, обычно называется главной передачей моста. Вращающий момент
от двигателя автомобиля через коробку передач, карданную передачу 8 и конические колёса Z5 и Z4 главной передачи передаётся к коробке Н дифференциала,
а затем от коробки через сателлит Z2 равномерно распределяется по полуосям 7
колёс К1 и К3. Второй сателлит, расположенный напротив сателлита Z2, показан
штриховыми линиями, ставится в механизм для возможности передачи большей мощности и разгрузки центральных подшипников и в кинематическом отношении не играет роли. В обращенном механизме, когда водило Н неподвижно вследствие добавления ко всем звеньям минус nн оборотов, обороты колеса
Z1 равны (n1-nн), а обороты колеса Z3 равны (n3-nн), поэтому передаточное отношение равно
н
i1,3
n1 nн
.
n3 nн
При движении автомобиля по прямому ровному участку дороги, при одинаковом сопротивлении движения ведущих колёс (правого и левого) и их одинаковых радиусах качения сателлиты, находящиеся в коробке дифференциала,
не будут иметь вращения вокруг своих осей, они кажутся как бы жёстко соединёнными с коробкой и полуосями, а следовательно, и с колёсами. При таком
положении сателлиты вместе с коробкой дифференциала будут вращаться с
14
числом оборотов n1 = n3 = nн =nср. В этом случае дифференциал ведущего моста
работает как жёсткая муфта, соединяющая карданный вал через главную пер едачу с полуосями колёс.
Движущие моменты М1 и М2 уравновешиваются при равномерном движении моментами сопротивления МС1 и МС3 на колёсах. Это свойство, с одной
стороны, является положительным качеством дифференциала, но, с другой причиняет большие помехи при эксплуатации автомобиля, снижает его проходимость и снижает тяговые качества самоходных землеройных машин при работе на неоднородной неровной поверхности. Например, если в гололедицу автомобиль одним колесом попал на обледенелую колею и, следовательно, это
колесо разгрузилось от момента сцепления, то по соотношению (3.6) от момента разгружается и второе колесо, исчезает вместе с тем и момент на карданном
валу, если пренебречь сопротивлением в трансмиссии. Автомобиль не в состоянии будет тронуться с места, пока искусственным путём (например, подсыпкой песка под буксующее колесо) не удастся повысить сцепление колеса с дорогой. При работе самоходных машин для земляных работ на неоднородной
неровной поверхности ведущие колёса, попадая в различные условия сцепления и под действием различных вертикальных нагрузок, пробуксовывают в
разной степени и в целом снижаются тяговые качества машины.
Аналогичная картина наблюдается и при движении автомобиля по пер есечённой местности. Для восстановления тяговых качеств и проходимости пр ибегают к блокировке дифференциала, т.е. приводят с помощью определённого
устройства, способного действовать автоматически, к остановке сателлит Z 2 на
своей оси. В этом случае работает только главная передача моста [6].
3.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются модель ведущего моста (лабор аторная установка), конструкция заднего моста автомобиля ГАЗ-51 и плакаты
элементов задней трансмиссии.
Изучить назначение и устройство элементов трансмиссии.
Изучить устройство модели ведущего моста и механизма дифференциала,
конструкцию заднего моста автомобиля ГАЗ-51.
Составить кинематическую схему механизма модели согласно ГОСТ
2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики». На схеме обозначить все звенья и отчётливо показать характер посадки
звеньев на валах.
Подсчитать числа зубьев всех колёс и записать их в отчёт.
н
Вычислить передаточные отношения i1,3
обращенного механизма.
Для дифференциальной передачи вычислить передаточные отношения от
карданного вала к левому и правому колёсам i5,1 и i5,3 при условии движения автомобиля по прямому участку дороги и при одинаковом сопротивлении движению ведущих колёс.
15
Для дифференциальной передачи вычислить передаточные отношения от
карданного вала к одному из колёс, если второе колесо неподвижно (например ,
1
определить i5,3
при n1 = 0, т.е. при заторможенном колесе Z1).
Полученные расчётом передаточные отношения проверить опытным путём. Для этого, поворачивая на один или несколько оборотов карданный вал,
определяют углы поворота и направление вращения колёс или одного колеса
при другом заторможенном.
Определение передаточных отношений по формулам и опытным путём.
Описание лабораторной установки
Установка состоит из подставки 1, на которой закрепляется задняя часть
рамы автомобиля 2.
К раме через рессоры 3 крепится корпус заднего моста. Вращение на колёса 4 передаётся от рукоятки 5 имитирующей карданный вал автомобиля через
угловую муфту 6, главную передачу, состоящую из конических зубчатых колёс
7, коробку дифференциала 8, жёстко прикреплённую к коническому колесу 9,
сателлита 10, центральные зубчатые колёса, жёстко связанные с полуосями. З атормаживание колёс 4 осуществляется рукоятками 13. Путём их нажатия.
Вывод формулы и определение
Экспериментальное значение
передаточных отношений
передаточных отношений
1. Передаточное отношение стуЗастопорим водило, вращаем
пеней обращенного механизма
одно колесо, наблюдаем, как вращается второе колесо, и определяем n1 и n3.
n1 nн n2 nн n1 nн
н
н
н
i1,3 i1,2 i2,3
n2 nн n3 nн n3 nн
Z3
n
н
если nн=0, то i1,3 1
n3
Z1
;
н
Находим i1,3
n1
n3
2. Передаточное отношение от
Вращаем шестерню Z5, делаем n5
кар- данного вала к левому и правому оборотов, находим число оборотов коколёсам при движении автомобиля по лёс n1 и n3 - левого и правого, при
прямому участку дороги
этом следим, чтобы сателлиты не имели вращения вокруг собственной оси.
n
Z4
Z 4 nн
i5,1 i5,4 iн,1 5 iн,1
iн,1
Находим
n4
Z5
Z 5 n1
i5,1
Точно так же
i5,3
Z 4 nн
Z5 n3
i5,3
n5
n1
n5
n3
n1+n3=2nн, тогда n1=n3=nн
3. Передаточное отношение от
Застопорим одно колесо, n1 = 0,
кар- данного вала к одному из веду- делаем n5 оборотов шестерёнки Z5,
щих колёс при застопоренном другом:
n5
1
i5,3
определяем
n
и
находим
3
n n n Z n n
1
1
i5,3
i5,4
iн1,3
5
н
1
n4 n3 n1
4
н
n3
1
Z 5 n3 n1
16
1
если n1 = 0, то i5,3
Z 4 nн
,
Z 5 n3
из формулы n1+n3=2nн получим
1
n3=2nн, тогда i5,3
Z4 1
Z5 2
Лабораторная работа № 4
Изучение устройства и классификация ходового оборудования
строительных машин
4.1. Цель работы
Целью работы является изучение ходового оборудования строительных
машин.
4.2. Общие сведения
Ходовая часть – это совокупность элементов шасси, образующих ходовую тележку самоходных и прицепных машин. Она предназначена для передвижения машин, передачи нагрузки на опорную поверхность, обеспечения
устойчивости машин, реализации тягового усилия через движитель. Движителем называют устройство, преобразующее энергию силовой установки в движение машины: у автомобиля это ведущие колеса, у гусеничного трактора – гусеничные тележки и т. д.
Для строительных машин характерными является пневмоколесный, гусеничный и рельсовый ход.
Пневмоколесный ход наряду с высокой универсальностью обеспечивает
не плохую маневренность, высокие скорости передвижения и проходимость.
Основным элементом пневмоколесных ходовых частей является пневматическая шина (рис. 4.1) [1].
По конструкции шины бывают диагональные и радиальные, шины высокого (0,5…0,7 МПа) и низкого (0,12…0,35 МПа) давления. В зависимости от
соотношения Н/В различают шины обычные (Н/В = 0,9…1,1), широкопрофильные (Н/В = 0,4…0,9), арочные (Н/В = 0,3…0,4) (рис. 4.1, д) и пневмокатки (Н/В
= 0,2…0,30) (рис. 4.1, е).
У обычной шины наружный диаметр D связан с высотой Н и диаметром
обода d зависимостью
D 2H d .
(4.1)
17
Рис. 4.1. Пневматические шины:
а – камерная; б – бескамерная; в – основные размеры шины;
г – типы рисунков протекторов; д – арочная; е – пневмокаток;
1 – покрышка; 2 – камера; 3 – ободная лента; 4 – вентиль;
5 – полость покрышки; 6 – обод колеса.
Шины диаметром свыше 1,5 м называют крупногабаритными. Маркировку шин наносят на боковины двумя числами. Например: 14,00-20. Первое число
характеризует ширину профиля В, а второе - внутренний диаметр (или посадочный диаметр) d в дюймах.
В пневмоколесные ходовые части входят элементы подвески (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Упругие подвески:
а – рессорная; б – пружинная; в – торсионная
Упругие подвески предназначены для снижения динамических нагрузок,
действующих на раму машины при передвижении.
Гусеничное ходовое оборудование по сравнению с пневмоколесным имеет большую поверхность опоры, что обеспечивает лучшее сцепление с грунтом,
повышенную проходимость в условиях бездорожья и слабонесущих грунтов.
Удельное давление на грунт гусеничного хода 0,04…0,1 МПа.
18
К недостаткам гусеничного хода следует отнести сложность конструкции,
интенсивность износа, большую массу (до 40 % общей массы машины), малые
транспортные скорости.
Разновидности гусеничного хода и их устройство показаны на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Гусеничный ход:
а – жесткий малоопорный; б – жесткий многоопорный; в – упругобалансирный;
1 – направляющее колесо; 2 – гусеница; 3 – ведущее колесо; 4 – поддерживающие катки; 5 – рама гусеничной тележки; 6 – опорные катки; 7 – балансир с
упругим элементом
Рельсовый ход характеризуется простотой конструкции, надежностью и
долговечностью. Рельсовый ход применяют для различных кранов (башенных,
мостовых, козловых). Недостатками рельсового хода являются малая маневренность, ограничение уклона пути, необходимость укладки рельсовых путей.
На рис. 4.4 показаны различные виды рельсового хода.
Рис. 4.4. Рельсовый ход:
а – вагонная ось с одноребордными колесами;
б – двухребордное колесо (крановое); в – рельсформа; г – монорельс с грузовой
тележкой; д – канатный монорельс
По назначению колеса разделяются на ведущие и ведомые. В результате
взаимодействия ведущего колеса с опорной поверхностью крутящий момент,
19
подводимый от двигателя к движителю, преобразуется в силу тяги. Ведомое
колесо является только поддерживающим элементом и вращается при движении машины под действием толкающей силы, приложенной к оси колеса. При
перекатывании колес возникают сопротивления, которые вызваны как дефо рмацией опорной поверхности, так и деформацией шины.
Приложенный к ведущему колесу крутящий момент определяется:
M кр M дв i ,
(4.2)
где M дв – крутящий момент на валу двигателя, кН·м;
– передаточное число и КПД трансмиссии.
i ,
Для характеристики взаимодействия ходового оборудования с опорной
поверхностью используют коэффициенты сопротивления качению f и коэффициент сцепления .
Pf
f
;
(4.3)
Gk
Pk max
,
Gk
(4.4)
где Pf – сила сопротивления качению, кН;
Pk max – максимальная сила тяги движителя, кН;
Gk – вертикальная нагрузка на ведущее колесо, кН.
На рис. 4.5 представлены схемы сил, действующих на колесо при работе в
различных режимах.
Рис. 4.5. Схемы сил, действующих на колесо:
а – «ведущее колесо»; б – «свободное колесо»; в – «ведомое колесо»
Для обеспечения качения к движителю подведен крутящий момент M кр .
Равнодействующая элементарных реактивных сил, возникающих в результате
взаимодействия шины и опорной поверхности, обозначена через N ; её вертикальная и горизонтальная составляющие обозначены R и T . При этом T Fk и
R Gk .
Уравнение равновесия колесного движителя:
20
M
T r
c
кр
R a,
(4.5)
где rc – силовой радиус колесного движителя, м;
a – снос реакции приложения силы N , м.
Разделив обе части уравнения на rc , получим
M кр
rc
где
T R
a
,
rc
(4.6)
M кр
– отношение, представляющее собой окружную силу Pk ;
rc
a
f – принят как коэффициент сопротивления качению.
rc
Тогда, обозначив Pk T Gk f и Gk f Pf , получим
(4.7)
Pk T Pf .
Таким образом, окружная сила колесного движителя в режиме «ведущего
колеса» равна сумме силы тяги и силы сопротивления качению.
4.3. Порядок проведения занятий
Студенты должны:
- изучить устройство и выполнить эскизы ходового оборудования машин;
- рассмотреть достоинства и недостатки всех видов ходового оборудования и
записать их.
Лабораторная работа № 5
Изучение конструкции грузоподъёмных машин, их классификации
и определение коэффициента устойчивости
5.1. Цель работы
Целью работы является изучение классификации, устройства и принципа
работы грузоподъёмных машин, а также определение некоторых их параметров.
5.2. Общие сведения к выполнению работы
Грузоподъёмные машины и краны предназначены для подъёма, опускания груза и транспортировки его к месту монтажа или складирования. Осно вным параметром грузоподъёмных машин является грузоподъёмность. Для кр анов важными показателями являются также вылет стрелы, высота подъёма и
грузоподъёмность при максимальном вылете.
Грузоподъёмные машины по назначению классифицируются на вспомогательные машины и механизмы и краны (рис. 5.1).
21
С поворотной
колонной
С неповоротной
колонной
Башенные краны
Самоходные
стреловые краны
Краны
Кабельные с неподвижными опорами
Козловые краны
Стреловой вантовый
кран
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ
МАШИНЫ
Стреловые лебедки
С неповоротной
колонной
Грузоподъемные
тали
Гидравлические
ДОМКРАТЫ
Винтовые
ПОДЪЕМНИКИ
Гидравлические
Реечные
Цепные
Канатно-блочные
Комбинированные
Рис. 5.1. Классификация грузоподъёмных машин
Рассмотрим устройство грузоподъёмных машин на примере башенного
крана с поворотной башней (рис. 5.2). Модель аналогичного крана установлена
в лаборатории.
22
Рис. 5.2. Схема башенного крана
Кран состоит из трубчатой или решётчатой башни 1, закреплённой на
опорно-поворотном устройстве 2, на котором установлен противовес 3. В верхней части башни монтируется распорка 4 для направляющих роликов и оголовок 5. На башне закреплена стрела 6. С помощью механизма хода крана (М.Х.)
осуществляется передвижение его (чаще краны выполняются на рельсовом ходу) в процессе эксплуатации. Поворот башни происходит за счёт работы поворотного механизма (М.П.), и, наконец, подъём и опускание груза осуществляется с помощью механизма подъёма и опускания (М.П. и О.).
При работе башенных и других кранов большое значение уделяется
устойчивости крана, которая определяется как отношение момента устойчивости к моменту опрокидывания и выражается формулой
К
23
М уст
М опр
Различают два вида коэффициентов устойчивости крана - собственный К с
и грузовой К г. Для безопасной работы грузоподъёмных машин величина этих
коэффициентов должна соответственно быть Кс ≥ 1,15; Кг ≥ 1,4.
Рассматривая схему нагружения крана (рис. 5.2), определим моменты
устойчивости и опрокидывания:
М уст.
Gкр а;
М опр.
Q в,
где G - вес крана; Q - приложенная нагрузка; а и в - плечи от точек приложения сил до ребра опрокидывания - А.
Эксплутационная производительность крана определяется по формуле
Пэ
60
Q K в K тех (т / ч)
tц
где tц - время цикла, мин.; Q2 - грузоподъёмность, Т; Ктех - коэффициент
технической производительности; Кв - коэффициент использования крана по
рабочему времени.
5.3. Порядок проведения работы
5.3.1. Используя лекционный материал, плакаты и другие источники изучить общее устройство и классификацию грузоподъёмных машин.
5.3.2. По заданию преподавателя произвести расчёт кинематических параметров лебёдки согласно схеме (рис. 5.3).
5.3.3. Определить положение центра тяжести макета крана и его вес.
Рис. 5.3. Кинематическая схема лебёдки
24
Лабораторная работа № 6
Изучение конструкции, рабочего процесса землеройных машин
и определение основных параметров одноковшового экскаватора
6.1. Цель работы
Целью работы является изучение общего устройства, принципа работы,
кинематических схем одноковшовых экскаваторов и определение их произ водительности.
6.2. Общие сведения к выполнению работы
Землеройные машины – это одно и многоковшовые экскаваторы, которые разрабатывают грунт активным рабочим органом.
Многоковшовые экскаваторы применяют для отрывки траншей в
трубопроводном строительстве при прокладке коммуникаций (траншейные экскаваторы), разработки карьеров, добычи полезных ископаемых и
вскрышных работах (карьерные экскаваторы). Они бывают продольного и
поперечного копания, разделяются по типу рабочего органа на роторные и
цепные и являются машинами непрерывного действия.
Производительность роторного экскаватора определяется по следующей формуле:
П=
V υ 3600 3
, м /ч,
t
(6.1)
где П – расчётная производительность, м3/ч; V – объём одного ковша ротора, м3; υ – скорость вращения ротора, м/с; t – шаг расположения ковшей ротора, м.
Одноковшовый экскаватор - это универсальная землеройная машина для
разработки грунта и полезных ископаемых и погрузки их в транспортные средства или в отвал.
Экскаваторы используются при рытье котлованов, траншей, для устройства насыпей, выемок и для погрузки грунта и других сыпучих материалов в
транспортные средства.
Экскаватор называется универсальной машиной, так как может быть оборудован различными видами сменного рабочего оборудования: прямой лопатой, обратной лопатой, грейфером, драглайном, крановым оборудованием.
Чаще всего строительные одноковшовые экскаваторы предназначены для
работы на грунтах I и IV категории. Основным параметром экскаватора является геометрическая вместимость ковша.
Поэтому вместимость ковша является одним из основных признаков, по
которому классифицируется одноковшовые экскаваторы.
Индексация экскаватора, который выпускался на ПО «ТЯЖЭКС» г. Воронежа, ЭО-5122 показывает, что данный экскаватор одноковшовый, V размерной группы, с ковшом ёмкостью 1-1,5 м3, на гусеничном ходу, с гидравлическим приводом, второй модели.
Общий вид одноковшового экскаватора представлен на рис. 6.1.
25
Рис. 6.1. Устройство одноковшового экскаватора:
1– ходовое оборудование; 2 – силовая установка; 3 – механизм поворота; 4 – стрела; 5 – силовой гидроцилиндр; 6 – рукоять; 7 – рабочее
оборудование (обратная лопата).
Чтобы разработать одноковшовым экскаватором порцию грунта, необходимо выполнить в определённой последовательности комплекс из четырёх о сновных технологических операций, составляющих рабочий цикл:
1) отделение грунта от массива и захват его ковшом - копание;
2) перемещение грунта в пределах досягаемости ковшом - поворот на выгрузку;
3) погрузка в транспорт или в отвал - выгрузка грунта из ковша;
4) возврат рабочего оборудования в исходное положение - поворот в забой. Время рабочего цикла определяется формулой
tц tкоп tпг t раз tпп ,
где tкоп- время копания; tпг - время поворота гружёного ковша; tраз - время
разгрузки; tпп - время поворота с порожним ковшом.
Эксплутационная производительность Пэ определяется по формуле
Пэ
3600
q Кн
К в , ( м3 / ч)
tц К р
где q - геометрическая вместимость ковша, м 3; tц - время цикла, с;
Кн - коэффициент наполнения ковша; К р - коэффициент разрыхления
грунта
(Кр > 1); Кв - коэффициент использования машины по рабочему времени.
26
Рис. 6.2. Общий вид одноковшового экскаватора
с рабочим оборудованием драглайн.
6.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются: модель гусеничного устройства,
плакаты и кинематическая схема привода хода и поворота платформы экскаватора.
6.3.1. Изучить устройство и выполнить схему гусеничного хода, дать его
характеристику.
6.3.2. По заданию преподавателя дать объяснения по предложенной индексации экскаватора.
6.3.3. По заданию преподавателя определить производительность предложенного вида экскаватора.
27
Библиографический список
1. Крикун В.Я. Строительные машины: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2005, 232 с.
2. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для вузов. – М.: Высш. шк.,
1991.–343 с.
3. Бауман В.А. и др. Механическое оборудование предприятий стро ительных материалов, изделий и конструкций: учебник для строительных вузов.
– М.: Машиностроение, 1981.-324 с.
4. Доценко А.И. Строительные машины и основы автоматизации: учебник для строит. вузов. М.: Высш. шк., 1995.
5. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу
"Строительные машины": ВГАСУ; сост.: В.Н. Геращенко - Воронеж, 2007,-42 с.
6. Геращенко В.Н. "Машины дорожного и коммунального хозяйства":
учеб.-метод. пособие; Воронежский ГАСУ - Воронеж, 2015 - 65 с.
7. Методические указания по дисциплине "Введение в специальность":
ВГАСУ; сост.: В.Н. Геращенко, В.Л. Тюнин. - Воронеж, 2014. - 33 с.
28
Приложение 1
Обозначения условные графические в схемах.
Вал, валик, ось, стержень, шатун и т.п.
Опора для стержня:
а) неподвижная
б) подвижная
Радиальный подшипник скольжения и качения на
валу (без уточнения типа)
Подшипник скольжения радиальный
Подшипник качения:
а) радиальный (общее обозначение)
б) радиальный роликовый
в) упорный
Соединение деталей с валом:
а) свободное при вращении
б)глухое
Соединение двух валов:
а) глухое
б)эластичное
в) шарнирное
Муфты сцепления фрикционные (без уточнения типа)
Тормоза колодочные
Соединение кривошипа с шатуном
Соединение коленчатого вала с шатуном
(с одним коленом)
Передачи фрикционные
29
Продолжение прил.1
Маховик на валу
Передачи с плоским ремнём
Передача с клиновым ремнём
Передача цепью (общее назначение без уточнения
типа)
Передача зубчатая (цилиндрическая) с внешним зацеплением
Передача зубчатая коническая
Передача зубчатая червячная с цилиндрическим червяком
Гайка на винте, передающим движение
Эксцентрик
Пружины:
а) сжатия
б) растяжения
в) спиральная
30
Оглавление
Введение..............................................................................................................
Инструкция по технике безопасности..............................................................
Лабораторная работа № 1 Изучение соединений деталей машин и определение их параметров......................................................................................
Лабораторная работа № 2 Изучение механических передач и определение параметров многоступенчатой передачи................................................
Лабораторная работа № 3 Изучение общего устройства автомобиля,
назначения элементов трансмиссии и исследование работы автомобильного
дифференциала..............................................................................................
Лабораторная работа № 4 Изучение устройства и классификация ходового оборудования строительных машин..........................................................
Лабораторная работа № 5 Изучение конструкции грузоподъёмных машин, их классификации и определение коэффициента устойчивости......
Лабораторная работа № 6 Изучение конструкции, рабочего процесса
землеройных машин и определение основных параметров одноковшового экскаватора.....................................................................................................
Библиографический список................................................................................
Приложение 1......................................................................................................
31
3
3
4
9
12
17
21
25
28
29
Строительные машины и оборудование
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов 3 курса заочной формы обучения
специальности 08.03.01
"Промышленное и гражданское строительство"
Составитель:
канд. техн. наук., доцент
Геращенко Вячеслав Николаевич.
Компьютерная верстка: Казакова А.В.
Отпечатано в авторской редакции
Подписано в печать 09.02.16г. Формат 60х84 1/16
Уч.-изд.л. 2,0. Усл.-печ.л. 2,1. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ №
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы
и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
32
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
19
Размер файла
1 543 Кб
Теги
оборудование, 557, машина, строительная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа