Строительные машины и механизмы. метод. указания к выполнению лабораторных работ. Жулай В.А

Федеральноеагентство пообразованию

Государственноеобразовательноеучреждение высшего профессиональногообразования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра строительных и дорожных машин

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов 3-го курса специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение»

Воронеж 2010

1

УДК 625.76.08 ББК 38.6-5я73

Составитель В.А. Жулай

Строительные машины и механизмы: метод. указания к выполнению лабораторных работ № 1 – 4 для студ. очной формы обучения спец. 270112 «Водоснабжение и водоотведение» / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.; сост.: В.А. Жулай. – Воронеж, 2010. – 34 с.

Методические указания содержат последовательность выполнения лабораторных работ по наиболее важным и трудным для восприятия разделам курса «Строительные машины и механизмы»: цель работы, соответствующие теоретические положения, способы обработки результатов и описание применяемых приборов.

Предназначены для студентов 3-го курса очной формы обучения специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение».

Ил. 14. Табл. 3. Библиогр.: 5 назв.

УДК 625.76.08 ББК 38.6-5я73

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного

университета.

Рецензент – А. Н. Ткаченко, канд. техн. наук, проф., зав. кафедрой технологии строительного производства.

2

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Строительные машины и механизмы» занимает важное место в инженерной подготовке студентов по направлению «Строительство». При изучении этого курса, будущий специалист получает основные сведения по строительным машинам и оборудованию и навыки, необходимые для организации механизированного производства работ на строительстве внешних систем водопроводно-канализационных сетей и сооружений. Цель проведения лабораторных работ – улучшить подготовку студентов за счет углубления теоретических знаний общего устройства и конструктивных особенностей основных типов машин, а также получения практических умений по анализу условий и режимов работы строительных машин и оборудования, расчету их технико-экономических показателей и определению способов рационального использования с наивысшей производительностью.

В данных методических указаниях приведены формы отчетов по лабораторным работам, охватывающим основные, наиболее важные и трудные для восприятия разделы курса «Строительные машины и механизмы» – механические передачи строительных машин, машины для дробления и сортировки нерудных каменных материалов, машины для приготовления бетонных смесей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИЗУЧЕНИЕМЕХАНИЧЕСКИХПЕРЕДАЧ ИОПРЕДЕЛЕНИЕИХПАРАМЕТРОВ

1.1. ЦЕЛЬРАБОТЫ Изучение назначения, принципа работы и устройства основных типов

механических передач, применяемых в трансмиссиях строительных машин, а также расчета и экспериментального определения их основных кинематических и энергетическихпараметров.

1.2. ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕИИНСТРУМЕНТЫ

Макетымеханическихпередачтрениемизацеплением. Штангенциркуль, линейка.

1.3.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕСВЕДЕНИЯ

1.3.1.Общие сведения

Встроительных машинах привод рабочих органов, ходового оборудования и других агрегатов осуществляется с помощью различных механических передач.

3

Для передач зацеплением используется следующее выражение:

где z1 и z2 – числа зубьев соответственно ведущих и ведомых колес. Параллельно с понятием передаточного отношения i используется

понятие передаточного числа u; для редукторов i = u. Передаточное число u

– это отношение большей угловой скорости к меньшей. Для зубчатых передач – это отношение числа зубьев колеса (z2) к числу зубьев шестерни

(z1). Передаточное число всегда больше единицы.

Связь между мощностями на ведущем Р1 и ведомом Р2 звеньях и КПД передачи η определяется из известных формул механики:

Известно, что передаваемая мощностьравна:

P = Тω или Р = Fυ, (1.4)

гдеT – вращающий(крутящий) момент; ω– угловаяскорость; F – сила; υ– скорость. Соотношения входных и выходных параметров передач:

угловая скорость

делятся на передачи с постоянным передаточным отношением (i > 1; ω1 > ω2

– редукторы, понижающие передачи; i < 1; ω1 < ω2 – мультипликаторы, повышающие передачи) и передачи с бесступенчатым регулированием скорости. В передачах с бесступенчатым регулированием скорости (вариаторы) передаточное число u – величина переменная.

Если в механизме необходимо значительное изменение скорости, то применяют многоступенчатые передачи.

Ступенью считают передачу одной парой колес, одним ремнем или одной цепью. Нумерация ступеней и колес начинается от двигателя. Как правило, нечетные элементы – ведущие, четные – ведомые.

Для многоступенчатой передачи общее передаточное число (отношение):

где u1, и2,u3, иn (i1, i2, i3, in) – передаточные числа (отношения) ступеней; k – число внешних зацеплений.

5

где η1, η2, ηn – КПД ступеней.

1.3.3. Ременные передачи

Ременная передача – фрикционная передача (нагрузка передается силами трения) с помощью гибкой связи (упругого ремня).

Ременная передача применяется для соединения валов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Достоинства ременных передач: смягчает толчки и удары, может демпфировать колебания, может служить предохранительным звеном при перегрузках, может использоваться для бесступенчатой регулировки скорости, возможность передачи движения на значительные расстояния (до 15 м и более).

Недостатки ременных передач: большие габаритные размеры, невозможно обеспечить постоянство передаточного отношения, малая долговечность ремня, значительные нагрузки на опоры, особенно у плоскоременных передач.

Классификация ременных передач

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи делятся на плоскоременные (рис. 1.1, а), клиноременные (рис. 1.1, б), поликлиновые (рис. 1.1, в) и с круглым ремнем (рис. 1.1, г).

Рис. 1.1. Типы ременных передач: а – плоскоременная; б – клиноременная; в – поликлиновая; г – с круглым ремнем

Клиноременнуюпередачувосновномприменяюткакоткрытую(см. рис. 1.2, а). По расположению валов в пространстве различают:

–передачиспараллельнымивалами– открытые(рис. 1.2, а), перекрестные(рис. 1.2, б);

–передачи со скрещивающимися валами – полуперекрестные (рис. 1.2, в);

–передачи с пересекающимися осями валов – угловые (рис. 1.2, г).

6

Предварительное натяжение ремня необходимо для нормальной работы передачи. Натяжение ремня может создаться за счет перемещения одного из шкивов, за счет натяжных роликов (рис. 1.2, д) или установки двигателя на качающейся плите.

Рис. 1.2. Ременные передачи: а – открытая; б – перекрестная; в – полуперекрестная; г – угловая; д – открытая с натяжным устройством

Клиноременная передача обладает большей тяговой способностью, требует меньшего натяжения, меньше нагружает опоры валов, допускает меньшие углы обхвата, применима при больших передаточных отношениях и меньших межосевых расстояниях.

Клиновые и поликлиновые ремни выполняют бесконечными и прорезиненными. Нагрузку несет корд или сложенная в несколько слоев ткань.

Поликлиновые ремни – плоские ремни с высокопрочным кордом и внутренними продольными клиньями, входящими в канавки на шкивах. Они более гибкие, чем клиновые, обеспечивают большее постоянство передаточного числа.

Кинематические зависимости ременной передачи.

Передаточное число:

где ε – коэффициент скольжения в передаче при нормальной работе;

ε= 0,01 ... 0,02, D1 – диаметр ведущего шкива; D2 – диаметр ведомого шкива

1.3.4.Цепные передачи

Цепная передача – передача зацеплением с гибкой связью. Гибкую связь образует шарнирная цепь 2, охватывающая зубчатые звездочки 1 и 3 (рис. 1.3).

Цепные передачи применяются для передачи вращения между

7

параллельными валами при большом расстоянии между ними, когда требуется точно соблюдать передаточное отношение.

Рис. 1.3. Схема цепной передачи

Цепи, применяемые в машиностроении, по характеру выполняемой ими работы, подразделяют на две группы: приводные и тяговые.

Тяговые цепные передачи служат для перемещения грузов посредством специальных, закрепленных на цепях (пластин, скребков, ковшей). Они применяются в элеваторах, конвейерах, подъемниках и других транспортирующих и погрузочных строительных машинах.

Приводные цепные передачи в строительно-дорожных машинах используются, главным образом, для передачи движения от двигателя к рабочему органу машины.

Достоинства приводных цепных передач: постоянство среднего передаточного отношения, устойчивая работа при малых межосевых расстояниях и больших передаточных отношениях, высокий КПД.

Недостатки приводных цепных передач: быстрый износ цепи при недостаточной смазке и плохой защите от грязи, сложный уход за передачей, повышенный шум, вибрация и неравномерность движения.

Классификация приводных цепных передач

В настоящее время в качестве приводных применяют шарнирные

втулочные (рис. 1.4, а), роликовые (рис. 1.4, б), и зубчатые (рис. 1.4, в) цепи. Цепи бывают однорядными и многорядными.

Геометрические и кинематические параметры цепной передачи.

Основной геометрический параметр цепи – шаг t, мм (см. рис. 1.4). Оптимальное межосевое расстояние а = (30 ... 50)t.

8

t

Рис. 1.4. Типы приводных цепей:

а – втулочные; б – роликовые; в – зубчатые

Диаметр делительной окружности звездочки:

где n1, z1 и n2, z2 – частота вращения и число зубьев ведущей и ведомой звездочек.

1.3.5.Зубчатые передачи

Взубчатых передачах движение передается за счет зацепления пары зубчатых колес. Меньшее колесо сцепляющейся пары называют шестерней, большее – колесом.

Достоинства зубчатых передач: малые габариты, высокий КПД,

большая надежность в работе, постоянство передаточного отношения, возможность применения в широком диапазоне моментов, скоростей и передаточных чисел.

Основные недостатки: высокие требования к точности изготовления, повышенный шум при работе со значительными скоростями.

Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи применяют при любом расположении осей колес. При параллельном расположении осей колес используют цилиндрическую передачу, при пересекающихся осях – коническую передачу, при скрещивающихся осях валов – винтовые, гипоидные, спироидные (рис. 1.5).

В зависимости от расположения зубьев на колесе различают прямозубые, косозубые, шевронные колеса и колеса с круговыми зубьями (рис. 1.5).

Зубчатые передачи выполняют в основном закрытыми – работающими

9

вкорпусе и со смазкой.

Встроительных машинах обычно применяются зубчатые передачи, состоящие из системы зубчатых колес. Наиболее распространенными являются рядовые, ступенчатые, планетарные и дифференциальные зубчатые передачи. Они применяются в трансмиссиях автомобилей, тракторов, экскаваторов, автогрейдеров, скреперов, катков и других самоходных строительных машинах в виде коробок передач, главных передач ведущих мостов и бортовых передач. Они также применяются в передаточных механизмах транспортеров, кранов, дробилок, бетоносмесительных и бетононасосных установок, а также в механизмах управления рабочими органами в виде различного рода редукторов.

Рис. 1.5. Типы зубчатых передач: цилиндрические с внешним зацеплением (а – с прямозубыми колесами; б – с косозубыми колесами; в – с шевронными колесами; г – шестерня – рейка; д – цилиндрические с прямыми зубьями и внутренним зацеплением; е – цилиндрическая винтовая, конические передачи; ж – с прямозубыми колесами; з – с косозубыми колесами; и – с круговыми зубьями; к – гипоидная передача со скрещивающимися валами)

10