4.4. Содержание отчета

1. Дать краткое описание принципа работы и конструкции механизмов трансмиссии, привести их классификацию, составить кинематическую схему трансмиссии автомобиля в соответствии с требованиями ГОСТ 2.703-2011 ЕСКД.

2. Определить передаточное число каждой ступени коробки перемены передач и заднего моста автомобиля ВАЗ – 2101.

3. Определить общее передаточное число трансмиссии на 1 и 4-й передачах движения ВАЗ - 2101.

4. Выводы.

Лабораторная работа № 5 Изучение конструкции ходового оборудования дорожно-строительных машин и определение основных технических параметров

5.1. Цель работы – изучить устройство, классификацию, принцип работы и определение основных технических параметров ходового оборудования, которые применяются в автотракторном и автомобильном машиностроении.

5.2. Общие сведения. Ходовое оборудование предназначено для передачи на опорную поверхность (грунт, дорожное покрытие, рельсы) веса машины и внешних нагрузок, действующих на нее при работе, для передвижения машины на рабочих (при выполнении рабочего процесса) и транспортных скоростях, а также стопорения машины при работе. Ходовое оборудование включает гусеничное, пневмоколесное, гусенично-колесное или рельсовое ходовое устройство и механизмы для его привода. Каждое ходовое устройство состоит из движителя и подвески. Движитель находится в постоянном контакте (сцеплении) с опорной поверхностью и обеспечивает поступательное движение машины. Подвеска соединяет движитель с опорной рамой машины и выполняется жесткой у тихоходных машин, полужесткой и упругой — у быстроходных. Самоходные строительные машины монтируют на базе серийных грузовых автомобилей, колесных и гусеничных тракторов, пневмоколесных тягачей и специальных гусеничных и пневмоколесных шасси с приводом от общей трансмиссии машины или от индивидуальных электрических и гидравлических двигателей. Специальные шасси современных строительных машин унифицированы.

Пневмоколесное ходовое оборудование обеспечивает машинам маневренность, мобильность, высокие скорости (до 60÷90 км/ч) и плавность передвижения. Пневмоколесный движитель состоит из ведомых и ведущих (приводных) колес, вращательное движение которых преобразуется в поступательное движение машины. У большинства строительных машин все колеса ведущие. Количество колес зависит от допускаемой на каждое колесо нагрузки, условий и режимов работы машины, требуемых скоростей ее движения. Основным элементом каждого пневматического колеса является накачанная воздухом упругая резиновая шина, смонтированная на ободе. Шины могут быть камерными и бескамерными. В камерных шинах (рис. 5.1, а) воздух накачивается в камеру 3, в бескамерных (рис. 5.1, б) – между герметично соединенными покрышкой и ободом 5.

Рис. 5.1. Типы шин

Взаимодействующий с дорогой протектор шин может иметь мелкий рисунок для дорог с твердым покрытием и крупный - для грунтовых дорог (рис. 5.1, в). Для повышения проходимости машин, работающих и передвигающихся по грунтам с пониженной несущей способностью, применяют шины с большой опорной поверхностью - широкопрофильные и арочные (рис. 5.1, г). Такие шины имеют высокие грунтозацепы, их удельное давление на грунт не превышает 0,05 ÷ 0,14 МПа. Многие машины оборудуют устройствами для регулирования давления в шинах из кабины машиниста (каждой в отдельности или всех вместе) в зависимости от условий работы и передвижения машины. С уменьшением давления в шинах до 0,05 ÷ 0,08 МПа увеличивается площадь контакта их с грунтом и соответственно уменьшается удельное давление на грунт и повышается проходимость машины; наряду с этим растут сопротивление движению машины и интенсивность износа шин. При движении в хороших дорожных условиях давление в шинах повышают до 0,5 ÷ 0,7 МПа. На пневмоколеса опираются приводные (ведущие) и неприводные мосты, соединяемые с рамой машины жесткой, балансирной или упругой подвеской. Общее количество мостов обычно не превышает трех. Наиболее нагруженные мосты имеют сдвоенные пневмоколеса. Направление движения машины меняется путем поворота управляемых колес, поворотом мостов с колесами в плане, наличием шарнирно-сочлененной рамы или седельно-сцепного устройства. Привод ведущих колес может быть общим от механической трансмиссии машины, от самостоятельного ходового электродвигателя или низкомоментного гидромотора через систему передач и валов, а также индивидуальным, встроенным в ступицу каждого колеса (мотор-колесо). Скорость машины с мотор-колесами можно плавно регулировать в широком диапазоне в зависимости от дорожных условий и действующих на нее нагрузок. Каждое мотор-колесо может быть поворотным, за счет чего улучшается маневренность машины. Для разгрузки ходовых устройств строительных экскаваторов, стреловых самоходных кранов, бурильных и других машин при работе применяют выносные опоры-аутригеры. Масса пневмоколесных ходовых устройств составляет 10 ÷ 12 % от общей массы машины.

Гусеничное ходовое оборудование характеризуется хорошим сцеплением с грунтом, высокой тяговой способностью, большой опорной поверхностью, низким удельным давлением на грунт (0,04 ÷ 0,1 МПа), определяющими в комплексе его высокую проходимость, и применяется в машинах, передвигающихся в условиях плохих дорог и бездорожья. Недостатки гусеничного оборудования - тихоходность (не более 10 ÷ 12 км/ч), сравнительно большая масса (30 ÷ 40 % от массы машины), сложность конструкции. Гусеничные машины обычно обслуживают объекты с большими объемами работ. Для транспортирования их с одного объекта на другой применяют пневмоколесные прицепы-тяжеловозы (трайлеры). Гусеничный движитель (рис. 5.2, а) состоит из гусеничной ленты (цепи в виде шарнирно соединенных между собой звеньев (пластин, траков), огибающей приводное и направляющее (натяжное) колеса. Последние установлены на концах рамы. Нагрузки от машины передаются на нижнюю ветвь гусеничной ленты через движущиеся по ней опорные катки. Холостую верхнюю ветвь гусеницы поддерживают и предохраняют от провисания ролики. Натяжение гусеничной ленты регулируют винтовым натяжным устройством, перемещающим натяжное колесо. Для машин, работающих и передвигающихся на слабых, переувлажненных и заболоченных грунтах, применяют уширенно-удлиненные движители с увеличенной опорной поверхностью гусениц и удельным давлением на грунт 0,02 ÷ 0,03 МПа.

Рис. 5.2. Гусеничное ходовое оборудование

По приспособляемости к неровностям опорной поверхности различают мягкие и полужесткие движители. У жестких движителей опорные катки соединяются непосредственно с рамой (рис. 5.2, а), у мягких - через пружины и рессоры. При полужесткой подвеске жесткие движители крепятся к раме машины шарнирно одним концом и через упругие элементы - другим (рис. 5.3). Скорость движения машин с жесткой подвеской 5 ÷ 8 км/ч. Рамы жестких движителей строительных экскаваторов, стреловых самоходных кранов, погрузчиков и других машин жестко соединены между собой поперечными балками, на которые опирается ходовая рама 7, несущая опорно-поворотный круг и воспринимающая вес и внешние нагрузки машины.

Рис. 5.3. Гусеничное ходовое оборудование полужесткое с балансирной подвеской

Привод ведущего колеса каждой гусеницы может быть общим (рис. 5.2, б, в) от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через систему передач, а также раздельным (индивидуальным) — от электродвигателя (рис. 5.2, г) или низкомоментного гидромотора через редуктор. Автоматические и управляемые тормоза привода гусениц обеспечивают торможение, остановку и маневрирование машины. Движение по кривой достигается притормаживанием одной из гусениц, а разворот — движением гусениц в противоположные стороны или полным торможением одной из гусениц.

Рельсовое ходовое оборудование имеют башенные, козловые, мостовые и специальные стреловые самоходные краны, электротали — тельферы, сваебойные установки и др. (рис. 5.4). Оно характеризуется простотой конструкции, небольшими сопротивлениями передвижению, а также малыми маневренностью и скоростью передвижения. Основными элементами рельсового ходового устройства являются размещаемые на рельсах стальные колеса с гладким ободом с одной или двумя ребордами. Привод ведущих колес может быть общим от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через систему валов и передач и индивидуального электродвигателя через редуктор. Приводы оборудуют управляемыми и автоматическими тормозами. Одно или несколько колес с общей рамой, двигателем, редуктором и тормозом образуют приводную ходовую тележку.

Рис. 5.4. Рельсовое ходовое оборудование

Количество колес в тележке определяется действующей нагрузкой. Приводные и неприводные (без привода) ходовые тележки кранов шарнирно соединяются с опорной рамой и оборудуются противоугонными клещевыми захватами.

Технические зависимости и параметры. По назначению колеса разделяются на ведущие и ведомые. В результате взаимодействия ведущего колеса с опорной поверхностью крутящий момент, 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 деформацией опорной поверхности, так и деформацией шины. Приложенный к ведущему колесу крутящий момент определяется:

, (5.1)

где – крутящий момент на валу двигателя, кН·м; , – передаточное число и КПД трансмиссии.

Для характеристики взаимодействия ходового оборудования с опорной поверхностью используют коэффициенты сопротивления каче­нию и коэффициент сцепления :

(5.2)

и , (5.3)

где – сила сопротивления качению, кН; – максимальная сила тяги движителя, кН; – вертикальная нагрузка на ведущее колесо, кН.

На рис. 5.5 представлены схемы сил, действующих на колесо при работе в различных режимах. Для обеспечения качения к движителю подведен крутящий момент .

Рис. 5.5. Схемы сил, действующих на колесо: а – «ведущее колесо»;

б – «свободное колесо»; в – «ведомое колесо»

Равнодействующая элементарных реактивных сил, возникающих в результате взаимодействия шины и опорной поверхности, обозначена через ; её вертикальная и горизонтальная составляющие обозначены и . При этом и .

Уравнение равновесия колесного движителя:

, (5.4)

где – силовой радиус колесного движителя, м; – снос реакции приложения силы , м.

Разделив обе части уравнения на , получим

, (5.5)

где – отношение, представляющее собой окружную силу ;

– принят как коэффициент сопротивления качению.

Тогда, обозначив и , получим

. (5.6)

Таким образом, окружная сила колесного движителя в режиме «ведущего колеса» равна сумме силы тяги и силы сопротивления качению.

Тяговые и экономические качества колесных и гусеничных ма­шин для любых режимов работы наиболее полно оцениваются с помощью тяговых характеристик, представляющих собой графическое выражение выходных тяговых параметров машин. К таким параметрам относят:

1) коэффициент буксования колесного движителя :

%, (5.7) где , , – коэффициенты, зависящие от типа шин, рисунка протектора, давления воздуха в шине, состояния и влажности грунта (табличные величины); – нормальная реакция грунта на ведущих колесах , кН; – текущее значение силы тяги, кН;

2) действительную скорость машины :

, км/ч, (5.8)

где – частота вращения вала ДВС, об/мин; – передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче; – текущее значение коэффициента буксования в зависимости от ;

3) тяговую мощность колесного движителя :

, кВт; (5.9)

4) тяговый коэффициент полезного действия:

, (5.10)

где – мощность двигателя внутреннего сгорания, кВт;

5) удельный расход топлива:

, г/(кВт·ч). (5.11)