Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог

m dнач / , мм.

Модуль зацепления равен числу миллиметров диаметра начальной окружности шестерни, приходящихся на один зуб.

Основные параметры зубчатых колес можно выразить через модуль следующими формулами:

h1 m; h2 1,2m; dia? mz; dai m(z 2,4); dia? m(z 2) .

В цилиндрических зубчатых передачах применяют прямозубые

(см. рис. 1.10 а), косозубые (см. рис. 1.10 е), шевронные (см.

рис. 1.10 ж) колеса. Передачи с косозубыми и шевронными колесами менее шумны, т.к. при их работе происходит плавное зацепление по длине зуба. В косозубых передачах возникают нежелательные усилия осевого направления; у шевронных колес эти усилия уравновешиваются.

Зубчатые передачи с цилиндрическими колесами могут быть как с внешним, так и с внутренним зацеплением (см. рис. 1.10 и).

Конические зубчатые передачи (см. рис. 1.10 б) позволяют пе-

редавать крутящий момент между валами, оси которых пересекают-

ся, а гипоидные, винтовые и червячные (см. рис. 1.10 в, г, д) – меж-

ду валами, оси которых перекрещиваются.

Передаточное число зубчатых пар определяется следующим образом:

Чаще всего для цилиндрических колес оно не превышает 10, для конических – 5. Для определения передаточного числа червячных передач в приведенную формулу вместо z2 подставляют число зубьев червячного колеса, а вместо z1 – число заходов червяка (которое редко превышает 3). Этим объясняются сравнительно большие значения передаточных чисел червячных пар, достигающие 80. КПД зубчатых передач составляет 0,96...0,98, червячных – 0,7...0,9 из-за значительных сил трения в зацеплении.

21

Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяются реечные передачи (см. рис. 1.10 з).

Для получения значительных передаточных чисел используются редукторы, предназначенные, как правило, для понижения частоты вращения и увеличения крутящего момента (рис. 1.12). Они представляют собой несколько пар зубчатых колес или червячных передач, объединенных в одном корпусе, чаще всего работающих в масляной ванне. Редукторы могут быть одно-, двух- и многоступенчатыми.

Рис. 1.12. Схемы зубчатых редукторов:

а – одноступенчатые; б – двухступенчатые; в – коробка передач; 1, 4 – цилиндрические; 2 – конический; 3 – червячный; 5 – коническоцилиндрический; 6 – червячно-цилиндрический

Редукторы, обеспечивающие изменение передаточного числа и направления вращения выходного вала, называют коробками передач. На рис. 1.12 в показана кинематическая схема коробки передач, позволяющей реализовать 6 передаточных чисел.

Цепные передачи относятся к передачам зацепления гибкой связью. Их используют для передачи движения между параллельными валами, оси которых отстоят одна от другой на расстояние до 8 м. Такие передачи состоят из двух звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья (рис. 1.13).

22

ные части осей и валов называются цапфами. Концевые цапфы называются шипами, промежуточные – шейками; опорные части валов и осей, передающие осевую нагрузку, – пятами (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Опорные части валов и осей:

а – цапфа; б – гребенчатая пята; в – конический шип; г – шаровой шип; 1 – шип; 2 – шейка; 3 – пята

Подшипники служат опорами осей и валов, передают нагрузку на опорные детали (рамы, станины, колеса). Опоры для пят называются подпятниками. По виду трения различаются подшипники скольжения и подшипники качения.

В подшипниках скольжения для уменьшения трения используются втулки (вкладыши) из антифрикционных материалов, а также различные смазочные материалы. В зависимости от размеров валов, конструкции опор и нагрузок подшипники скольжения выполняют-

ся с неразъемными корпусами (рис. 1.15 а, в) и с разъемными

(рис. 1.15 б), что упрощает монтаж и позволяет осуществлять регулирование. Расчет подшипников скольжения проводится по допускаемым давлениям.

Рис. 1.15. Подшипники скольжения:

а– с неразъемным корпусом; б – с разъемным корпусом;

в– фланцевый неразъемный

24

Широкое распространение в машиностроении получили подшипники качения (рис. 1.16), типы и размеры которых гостированы.

Рис. 1.16. Подшипник качения:

1 – наружное кольцо; 2 – внутреннее кольцо; 3 – сепаратор; 4 – тело качения

Подшипники качения по направлению воспринимаемой нагрузки делятся на радиальные, предназначенные, в основном, для восприятия радиальных нагрузок, упорные, воспринимающие осевые нагрузки, и радиально-упорные (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Виды подшипников качения:

а– радиальный; б – упорный; в – радиально-упорный; г – роликовый;

д– шариковый радиально-упорный; е – игольчатый; ж – шариковый двухрядный самоустанавливающийся

Взависимости от тел вращения подшипники качения бывают шариковые и роликовые. Роликовые подшипники допускают большую нагрузку, чем шариковые, но хуже работают при большой частоте вращения валов. Самоустанавливающиеся подшипники (см. рис. 1.17 ж) применяют в опорах длинных валов для компенсации возможных перекосов. Смазывание подшипников необходимо для уменьшения трения, предотвращения коррозии, попадания абразивных частиц в зазоры, теплоотвода.

25

Для соединения валов между собой и валов со свободно сидящими на них деталями служат муфты, которые по характеру работы бывают управляемые и самоуправляемые. Конструктивные схемы наиболее распространенных муфт показаны на рис. 1.18.

Рис. 1.18. Приводные муфты:

а– глухая втулочная: б – фланцевые; в – подвижная крестовая (плавающая);

г– сцепляемая управляемая кулачковая; д – сцепляемые управляемые фрикционные; е – подвижная шарнирная; ж – самоуправляемые предохранительные;

з– обгонная (свободного хода); 1 – глухая; 2 – подвижная упругая втулочнокольцевая (компенсирующая); 3 – конусная; 4 – однодисковая;

5 – многодисковая; 6 – шариковая; 7 – кулачковая

26

1.2.Привод

1.2.1.Классификация приводов

Привод – это устройство для приведения в действие машин и механизмов. Он состоит из источника энергии (энергетической установки), механизмов передачи энергии (движения) и аппаратуры управления.

По характеру распределения энергии приводы бывают группо-

выми, индивидуальными и многодвигательными. Привод, вклю-

чающий генератор и двигатель, называется комбинированным. Комбинированные приводы могут быть дизель-электрическими, дизельгидравлическими и т.д. Они получили большое распространение на машинах, имеющих несколько исполнительных механизмов.

Источником энергии (энергетической установкой) является двигатель (тепловой, электрический и др.) и системы, обслуживающие его. Установки, преобразующие энергию, черпаемую из природных ресурсов (химическая, энергия топлива), называются первичными. Установки, преобразующие в механическую энергию, вырабатываемую машинами-генераторами, называются вторичными. К первичным относятся паросиловые установки, двигатели внутреннего сгорания; к вторичным – электрические, гидравлические и пневматические двигатели, которые также называют моторами. Генераторами для них служат электрогенераторы (динамомашины), гидравлические насосы и компрессоры.

1.2.2. Силовые установки

Большинство строительных и дорожных машин используют на объектах и трассах, удаленных от источников энергии. Они, как правило, оснащены автономными силовыми установками.

Работа машин и инструментов при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог обеспечивается с помощью силовых установок – систем, преобразующих один вид энергии в другой (электрическую – в механическую, механическую– в тепловую и др.).

Режимы работы и условия эксплуатации дорожных и строительных машин имеют свою специфику. Условно можно выделить четыре режима работы:

27

1)легкий;

2)средний;

3)тяжелый;

4)очень тяжелый.

В соответствии с режимами работы дорожных машин к их силовым установкам предъявляются следующие требования:

1)мягкость внешней характеристики;

2)возможность пуска под нагрузкой и быстрота разгона (приемистость);

3)допустимость частых нагружений и способность выдерживать кратковременные перегрузки;

4)возможность реверсирования;

5)компактность конструкции (малые масса и размеры);

6)удобство эксплуатации (легкость пуска, простота технического обслуживания, ремонтопригодность);

7)устойчивость к внешним динамическим воздействиям, изменению погодных условий и загрязненности воздуха;

8)малая токсичность;

9)надежность.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми ко всем машинам, в том числе к силовым установкам, являются высокий КПД и экономичность.

Внешней характеристикой силовой установки (рис. 1.19) называются кривые, отражающие зависимость крутящего момента Мкр, развиваемого двигателем, от частоты вращения n его выходного элемента. Обычно на кривые этих характеристик наносят также кривые зависимости мощности, КПД и других характеристик двигателей.

Основными показателями этой характеристики являются: номинальный крутящий момент двигателя Мен, максимальная мощность двигателя Ne max , номинальная частота вращения коленчатого ва-

ла nен, максимальный крутящий момент двигателя M e max , частота

вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте двигателя nеm, частота вращения коленчатого вала при холостом ходе двигателя nеx.

28

Vh D2 Si , л,

4

где D – диаметр цилиндра, дм;

S – ход поршня, дм;

i – число цилиндров двигателя.

Общий объем цилиндра – это сумма объемов рабочего Vh и камеры сжатия Va.

Степенью сжатия называют отношение общего объема к объему камеры сжатия:

Va .

Vh

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси в цилиндре при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. Ее величина является одним из важнейших показателей двигателя, от которого зависят мощность, экономичность, характер работы. У карбюраторных двигателей степень сжатия – порядка 6...9, у дизельных – 15...20.

КПД карбюраторных двигателей обычно бывает 25...30 %, дизе-

ля – 30...45 %.

В двигателе внутреннего сгорания (рис. 1.20) рабочий процесс протекает в полости, образованной цилиндром 3, поршнем 4 и головкой 5, в которой установлены впускной и выпускной клапаны 6. Поршень соединяется шатуном 2 с коленчатым валом 1.

При вращении коленчатого вала поршень в цилиндре движется возвратно-поступательно вверх и вниз. Происходит заполнение цилиндра горючей смесью (т.е. смесью топлива и воздуха в определенном соотношении), сжатие ее и воспламенение. Газы, образующиеся при сгорании топлива, расширяясь, совершают механическую работу. Их давление воспринимается поршнем и через шатун передается на коленчатый вал. Полученный на коленчатом валу крутящий момент с маховика 7 передается на трансмиссию машины. После расширения цилиндр очищается от отработавших газов для нового заполнения его свежей горючей смесью. Все эти процессы и составляют периодически повторяющийся рабочий цикл ДВС.

30