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).

1.4. Содержание отчёта

Лабораторная работа № 1

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Классификация неподвижных соединений деталей машин.

4. Эскизы неразъёмных соединений деталей машин.

5. Геометрические размеры параметров резьбы болтов, предложенных преподавателем.

6. Прочностной расчёт предложенного шпоночного соединения.

7. Выводы.

Лабораторная работа № 2

Изучение механических передач и определение их параметров

2.1. Цель работы

Целью работы является изучение устройства и принципа работы основных механических передач, применяемых в строительных машинах, а также расчёт и определение на натурных образцах их основных кинематических параметров.

2.2. Общие сведения

В строительных машинах привод рабочих органов, ходовой части и других 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 или угол поворота ведущего и ведомого элементов различны [2].

Передаточным отношением механической передачи называется отношение угла поворота φ₁ угловой скорости ω₁ или числа оборотов n₁ ведущего вала соответственно к углу поворота φ₂, угловой скорости ω₂ или числу оборотов n₂ ведомого вала:

Здесь первый цифровой индекс у символа передаточного отношения указывает номер элемента, принятого за ведущий, второй индекс указывает номер элемента, принятого за ведомый.

Передачи могут быть понижающие, когда и повышающие, если

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 тягового усилия, зависит от натяжения ремня, которое осуществляется натяжным роликом или винтовым механизмом, раздвигающим опоры, на которых закреплены шкивы.

Передаточное отношение ремённой передачи определяется из выражения

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.

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 по­добна конструкции зубчатых колёс.

Передаточное отношение цепной передачи равно

где φ₁, n₁, Z₁, D₁ – соответственно угол поворота, число оборотов в минуту, количество зубьев и диаметр делительной окружности ведущей звёздочки; φ₂, n₂, Z₂, D₂ – те же параметры для ведомой звёздочки.

Делительная окружность звёздочки проходит через центры шарниров цепи и её диаметр равен

где t – шаг цепи.

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 одного вала к другому посредством 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 зубчатых колёс с внешним или внутренним зацеплением. Меньшее колесо обычно является ведущим и называется шестерней, большее, ведомое, ‑ колесом. Передача может происходить между параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися 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

, (2.5)

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:

(2.6)

Так, для рядовой зубчатой передачи, представленной на модели, а ее кинематическая схема приведена в прил.2, оно равно в общем виде

, (2.7)

где Z₁ – число зубьев на ведущем колесе; Z_n – число зубьев на ведомом колесе; k – количество внешних зацеплений.

Количество зубьев на промежуточных колёсах не оказывает влияния на величину передаточного отношения.

Ступенчатая зубчатая передача показана на рис. 2.1. Она представляет собой ступенчатую механическую коробку передач, которая входит в трансмиссию машины и предназначена для преобразования и передачи крутящего момента двигателя к ведущим колёсам, а также для изменения скорости и направления вращения колёс при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Коробка передач (рис. 2.1) состоит из корпуса 1, в котором на подшипниках размещены входной (ведущий) вал 2, промежуточные 3, 4 и выходной (ведомый) вал 5, на которых установлены неподвижные(Z₁, Z₂-Z₅,) и подвижные (Z₆-Z₇, Z₈-Z₉, Z₁₀) зубчатые колёса. Входной вал 2 соединяется через муфту сцепления с коленчатым валом двигателя. Выходной вал 5 соединяется с карданной передачей трансмиссии. Зубчатые колёса Z₂-Z₅, неподвижно соединены с валом 3 и образуют единый неподвижный блок, вращение которому от вала 2 передаётся через пару зубчатых колёс Z₁-Z₂.Зубчатое колесо Z₁₀ и блок колёс Z₈-Z₉, установленные на валу 5, являются подвижными и обеспечивают включение 1, 2, 3 и 4 передач движения вперёд. Блок подвижных зубчатых колёс Z₆-Z₇,установленный на валу 4, обеспечивает включение передачи заднего хода.

Включение той или иной передачи путём перемещения соответствующих подвижных зубчатых колёс осуществляется рычагом переключения 6.

На первой передаче в зацеплении находятся зубчатые колёса – Z₁,Z₂, Z₅, Z₈.

На второй передаче ‑ Z₁,Z₂, Z₄, Z₉.

На третьей передаче ‑ Z₁,Z₂, Z₃, Z₁₀.

Четвёртая передача является прямой и обеспечивается включением кулачковой муфты, полумуфтами которой являются зубчатые колёса Z₁ Z₁₀. На передаче задним ходом (З.Х.) в зацеплении находятся зубчатые колёса Z₁ Z₂, Z₅, Z₆, Z₇, Z₈.

Рис. 2.1. Кинематическая схема коробки переменных передач (КПП)

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 передаче на каждый оборот червяка колесо поворачивается на один зуб при однозаходной резьбе, на два зуба ‑ при двухзаходной резьбе, на четыре зуба ‑ при четырёхзаходной резьбе. С помощью таких передач можно получить в одной ступени передаточное отношение до 200, обычно i = 6…80.

Передаточное отношение передачи

где Z_ч – число заходов червяка; Z_к – число зубьев колеса; n_ч, n_к – число оборотов в минуту червяка и колеса.

Благодаря компактности и бесшумности работы, червячные передачи применяются в строительных машинах обычно как самотормозящие в механизмах ручных грузоподъёмных устройств.