Материал: Машины дорожного и коммунального хозяйства. Геращенко В.Н., Нилов В.А

где Р – действующая нагрузка;

– длинна сварного шва;

– катет сварного шва.

Рис. 2.3. Виды сварных соединений

Резьбовые соединения

К достоинствам резьбовых соединений (рис. 2.4) относятся удобство сборки и разборки их.

Рис. 2.4. Виды резьб

Недостатком такого соединения является наличие концентраторов напряжений по поверхностям соединяемых деталей.

Расчет на прочность резьбового соединения производится по формуле

где Р – действующая нагрузка в узле;

Z – количество болтов, воспринимающих нагрузку;

р – допустимая удельная нагрузка на болт;

d – диаметр болта.

Расчёт шпоночного соединения

Шпоночное соединение (рис. 2.5) рассчитывается на срез и на смятие.

К рутящий момент, передаваемый шпоночным соединением, определяется как произведение силы на плечо:

где d - диаметр вала.

Рис. 2.5. Шпоночное соединение

Формула для определения напряжения на срез примет вид

где – ширина шпонки; l – длина шпонки; - допускаемые напряжения на срез.

Напряжения на смятие определятся формулой

где h – высота шпонки; - допускаемое напряжение на смятие.

2.3. Порядок проведения занятия

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.

Произвести расчет шпоночного соединения (по заданию преподавателя).

В прил. 2 приведены данные по призматическим шпонкам и допускаемым напряжениям для стали 45.

Для приближенного определения диаметра вала используем эмпирическую зависимость вида ,

где N - передаваемая мощность кВт;

n - частота вращения вала, об/мин;

d - диаметр вала, см.

Практическое занятие 3

Изучение механических передач и определение параметров многоступенчатой передачи.

3.1. Цель работы

Целью работы является изучение устройства и принципа работы основных механических передач, применяемых в машинах дорожного и коммунального хозяйства, а также расчёт и определение параметров многоступенчатой передачи.

3.2. Теоретическая часть

В машинах дорожного и коммунального хозяйства 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, 3, 6].

Передаточным отношением механической передачи называется отношение угловой скорости ω₁ или числа оборотов n₁ ведущего вала соответственно к угловой скорости ω₁ 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.

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 [6].

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 в минуту, 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, а в тихоходных передачах может достигать 15. Цепная передача и её кинематическая схема приведена в прил. 3.

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 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 и коммунальных машин 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.

3.3. Порядок проведения занятия

При выполнении работы используются ремённая, цепная, зубчатая рядовая и червячная передачи.

Изучить устройство и принцип работы каждой передачи, обращая внимание на характер соединения и крепления отдельных элементов передачи между собой и с опорой.

Пользуясь обозначениями ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики», вычертить кинематические схемы каждой передачи.

Установить расчётные формулы для определения передаточных отношений отдельных передач. В соответствии с расчётными формулами определить путем измерения и подсчёта необходимые параметры передач (диаметры шкивов, шаг цепи, число зубьев, заходов и т.д.).

Вычислить передаточное отношение каждой передачи.

Произвести расчет параметров многоступенчатой передачи по заданию преподавателя, согласно предложенной схемы.

Практическое занятие 4

Изучение общего устройства автомобиля, назначения элементов трансмиссии и исследование работы автомобильного дифференциала

4.1. Цель работы

Целью работы является изучение общего устройства автомобиля, эле­ментов трансмиссии, принципа действия и основных кинематических свойств конического автомобильного дифференциала теоретически и экспе­риментально.

4.2. Теоретическая часть

На рис. 4.1. представлена схема трансмиссии автомобиля.

Рис. 4.1. Схема трансмиссии автомобиля:

1  Силовая установка (двигатель); 2  муфта сцепления; 3  коробка переменных передач (кпп); 4  карданный вал; 5  задний мост; 6  ведущие колеса; 7  управляемые колеса

Для передачи момента крутящего М_кр от вала двигателя к исполнительным органам машины (ходовому оборудованию, механизмам привода рабочего органа и т.д.) служат трансмиссии, которые классифицируются на механические, гидромеханические, гидрообъёмные, электрические, комбинированные. Элементы трансмиссии обеспечивают наивыгоднейшие условия работы двигателя за счёт изменения передаточного числа. Так, низшая ступень обеспечивает при N_дв мощности двигателя меньшую скорость и большую силу тяги, а высшая обеспечивает большую скорость и меньшую силу тяги.

К элементам трансмиссии относятся: сцепление, служащее для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач, кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного соединения их между собой; коробка передачи, обеспечивающая движение автомобиля с разными угловыми скоростями, а также движение вперед, назад; карданная передача служит для передачи момента от одного агрегата к другому в тех случаях, когда оси валов не совпадают и могут изменять свои положения.

Коническая зубчатая дифференциальная передача входит в конструкцию ведущих мостов автомобилей, которые широко применяются в качестве транспортных средств на строительстве, а также в конструкцию мостов различных самоходных землеройно-транспортных машин-скреперов, землевозов, базовых тягачей, фронтальных ковшовых погрузчиков и других самоходных дорожно-строительных и коммунальных машин.

При помощи дифференциальной зубчатой передачи (конического дифференциала) осуществляется передача вращательного движения от двигателя к ведущим колёсам или колёсным редукторам. Эта передача обеспечивает качение колёс без буксования или юза при движении самоходной машины на поворотах (особенно крутых), по неровной поверхности и различных радиусах качения колёс из-за различной степени накачивания шин и различной нагрузки на колёса и др. Применение передачи уменьшает износ шин ведущих колёс на транспортном режиме.

Дифференциальная передача является общим случаем планетарных ме­ханизмов. Планетарными механизмами называются зубчато-рычажные ме­ханизмы, у которых геометрические оси одного или нескольких зубчатых колёс перемещаются в пространстве. Планетарные зубчатые механизмы, об­ладающие двумя или несколькими степенями подвижности, называются пла­нетарными дифференциальными механизмами или просто дифференциалами. Наибольшее распространение в конструкциях передач ведущих мостов получили дифференциалы с коническими или цилиндрическими зубчатыми колёсами.