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).

Лабораторная работа № 2 Изучение механических передач и определение параметров многоступенчатой передачи

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. Теоретическая часть

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 ведущего и ведомого элементов различны [2].

Передаточным отношением механической передачи называется отношение угловой скорости ω₁ или числа оборотов n₁ ведущего вала соответственно к, 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 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 [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 по­добна конструкции зубчатых колёс.

Передаточное отношение цепной передачи равно

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

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 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 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

,

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:

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 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

где Z_ч - число заходов червяка; Z_к - число зубьев колеса; n_ч, n_к - 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.