СтройМаш. Лабораторные работы 1-2
.pdf
11
Рисунок 1.3 – Резьбовые соединения деталей: а – болтовое; б – винтовое; в – шпилечное
Шпилька – цилиндрический стержень, имеющий резьбу на обоих концах. Одним концом (посадочным) ее ввертывают в резьбовое отверстие одной из деталей, а на второй конец (стяжной) после установки соединяемой детали наворачивают гайку. В некоторых случаях шпильку используют с применением двух гаек (рисунок 1.3, в).
Рисунок 1.4 – Основные типы болтов и винтов: а – болт с шестигранной головкой; б – болт со шплинтовым отверстием в стержне; в - болт с отверстиями в головке для стопорения; винты с головками: г – потайной; д – полупотайной; е – цилиндрической; ж – полукруглой; и – цилиндрической с шестигранным углублением под ключ.
Гайка – крепежная деталь с внутренней резьбой. Гайки имеют различную форму и конструкцию. Наиболее распространены шестигранные, реже четырехгранные; применяют также специальные гайки – прорезные, корончатые, круглые, гайки-барашки и др.
12
Рисунок 1.5 – Типы гаек: а – шестигранные; б – шестигранные корончатые; в – шестигранные прорезные; г – гайка-барашек; д – колпачковая; е – круглая
Шайба – металлическая пластинка с отверстием. Устанавливается для увеличения опорной поверхности под гайкой, исключения перекоса гайки, когда поверхности соединяемых деталей имеют неровности; для предохранения поверхностей деталей от повреждения гранями гайки.
3.1.2 СТОПОРЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ. Несмотря на то,
что применяемая в крепежных деталях треугольная резьба обеспечивает самоторможение, иногда, особенно при вибрационных, динамических нагрузках, возможно самоотвинчивание.
Рисунок 1.6 – Способы стопорения резьбовых соединений: а – стопорной шайбой с лапкой; б – стопорной пластиной; в – установкой контргайки; г – пружинной шайбой; д – вязкой проволокой; е - установкой шплинта
13
Для предотвращения самоотвинчивания крепежных деталей, т.е. для повышения надежности резьбовых соединений, применяют различные способы их стопорения. Наиболее распространенные приведены на рисунке 1.6.
3.2 ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. Это разъемные соединения с помощью специальных деталей – шпонок, устанавливаемых в пазы вала и ступицы. Основное назначение шпонки – передача вращающего момента от вала к деталям. Шпонки делятся на клиновые, образующие напряженные соединения; призматические и сегментные – для ненапряженных соединений.
Клиновые шпонки запрессовывают (забивают) в пазы вала и ступицы, что смещает оси соединяемых деталей на величину δ. Это приводит к смещению центра масс и появлению неуравновешенной силы, создающей дополнительные нагрузки на опоры вала. Вращающий момент передается силами трения, возникающими при забивании шпонки.
Для передачи больших вращающих моментов при реверсивном движении применяют тангенциальные шпонки. Каждая шпонка состоит из двух клиньев, положение которых друг относительно друга после сборки должно быть зафиксировано, например, штифтом.
Рисунок 1.7 – Шпоночные соединения деталей: а – клиновой шпонкой; б – тангенциальными шпонками; в – призматической шпонкой; г – сегментной шпонкой; 1 – вал; 2 – ступица детали; 3 – шпонка
14
Тангенциальные шпонки ставят попарно под углом 120 или 180˚ и ориентируют их в противоположном направлении, т.к. каждая шпонка передает вращающий момент в одну сторону. Натяг между ступицей и валом у них создается не в радиальном (как у клиновых), а в касательном (тангенциальном) направлении.
Напряженные шпоночные соединения, как правило, деформируют соединяемые детали, вызывают неуравновешенность деталей и часто требуют индивидуальной пригонки шпонки по пазу. Это недопустимо в условиях массового производства.
Перечисленные недостатки ограничивают применение напряженных шпоночных соединений в современном машиностроении.
Призматические шпонки закладывают в паз вала (их называют закладными), они передают вращающий момент боковыми гранями.
Соединение не воспринимает осевые нагрузки, поэтому можно осуществить подвижное соединение деталей.
Рисунок 1.8 – Подвижные соединения призматическими шпонками: а – крепление шпонки на валу (направляющая шпонка); б - крепление шпонки в ступице (скользящая шпонка)
В этом случае для обеспечения правильного положения шпонок, их обычно крепят к валу или ступице.
Разновидностью призматических шпонок по принципу работы являются сегментные. Соединения этими шпонками технологичны, удобны при сборочных операциях. Однако глубокий паз значительно ослабляет вал, поэтому их применяют при передаче небольших вращающих моментов или для фиксации деталей на осях.
15
3.3 ЗУБЧАТЫЕ (ШЛИЦЕВЫЕ) СОЕДИНЕНИЯ. Это разъемные соеди-
нения, образованные зацеплением наружных зубьев (шлицев) на валу 1 с внутренними зубьями в отверстии ступицы 2 (рисунок 1.9, а).
Это соединение называют также многошпоночным, у которого шпонки выполнены заодно целое с валом.
Рисунок 1.9 – Разновидности шлицевых соединений: а - прямобочное; б – эвольвентное; в – треугольное; г – трапецеидальное; 1 – вал; 2 – ступица
Шлицевые соединения, по сравнению со шпоночными, имеют меньшее число деталей, значительно большую нагрузочную способность, лучше центрируют соединяемые детали и более надежны при динамических и реверсивных нагрузках.
По форме боковых поверхностей шлицев различают соединения: прямобочные, эвольвентные, треугольные, трапецеидальные.
3.4 ШТИФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. Это разъемные соединения деталей с применением штифта.
Рисунок 1.10 – Штифтовые соединения деталей: а – для фиксации взаимного положения деталей; б – для передачи вращающего момента; 1 – штифт цилиндрический; 2 – штифт конический
16
Их используют для фиксации взаимного положения деталей (при совместной механической обработке и последующей сборке), а также для передачи сравнительно небольших вращающих моментов.
Конструкция и размеры штифтов регламентированы стандартами, основные из них: гладкие цилиндрические или конические, насечные цилиндрические или конические, пружинные. Достоинствами штифтовых соединений являются технологичность, простота и низкая стоимость, недостатком – ослабление сечения вала отверстием.
17
РАБОТА 2
ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Цель работы: изучить виды, назначение и устройство основных узлов (частей) строительных машин:
1. Силового оборудования.
2. Рабочего оборудования.
3.Трансмиссии.
4.Ходового оборудования.
5.Системы управления.
Для лучшего понимания принципа работы и взаимодействия отдельных частей машин выделяют пять основных разновидностей узлов (рисунок 2.1). Реальное же количество узлов машин достигает десятков, а иногда и сотен единиц.
Рисунок 2.1 – Структурная схема подвижных строительных машин
Стационарные машины ходового оборудования не имеют, а транспортные – рабочего органа. Объединяющей отдельные узлы машины в единое целое (машину) является трансмиссия.
Совокупность силового оборудования, трансмиссии и системы управления называют приводом машины. Наименование ему дают чаще по виду трансмиссии, но иногда и по типу двигателя.
Применяют следующие виды приводов строительных машин, различающихся способом передачи механической энергии силового оборудования к исполнительным механизмам:
18
1.Механический, в котором энергия передается механической трансмиссией (движущимися деталями).
2.Гидравлический, в котором энергия передается гидравлической трансмиссией (потоком рабочей жидкости под давлением).
3.Электрический, в котором энергия передается электрической трансмиссией (электрическим током в системе электрооборудования). Применяют в основном только на крупных строительных машинах (краны стреловые самоходные большой грузоподъемности, шагающие экскаваторы и т.д.). Как правило, оборудование таких приводов имеет большую массу и стоимость.
4.Пневматический, в котором энергия передается пневматической трансмиссией (потоком сжатого воздуха).
5.Комбинированный, содержащий несколько разновидностей трансмиссии. Например, электрогидравлический, дизель-электрический, ди- зель-гидравлический и другие более сложные комбинации приводов.
По количеству двигателей привод строительных машин может быть одно- и многомоторным. В первом случае приведение в действие всех исполнительных механизмов машины осуществляется от одного двигателя механическими трансмиссиями (групповой привод). Во втором – каждый исполнительный механизм приводится в действие своим электро-, гидроили пневмодвигателем (привод индивидуальный).
Исполнительный механизм – часть машины, обеспечивающая рабочие движения для выполнения отдельных операций строительного процесса. Из основных узлов к ним относятся рабочее оборудование и ходовое устройство. Минимальное количество исполнительных механизмов равно числу рабочих движений машины.
1 СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В качестве силового оборудования строительных машин используют двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели и комбинированные силовые установки, состоящие из нескольких двигателей.
Силовое оборудование машин является источником механической энергии, предназначаемой для приведения в действие исполнительных механизмов.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС), называемые иначе тепловыми, преобразуют химическую энергию сгорающего в цилиндрах топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала. ДВС применяют, в основном, на самоходных машинах. Они могут быть одно- и многоцилиндровыми, работающими на тяжелом дизельном топливе – дизельные дви-
19
гатели или на легком топливе: бензине и сжиженном газе – карбюраторные двигатели.
В строительных машинах чаще применяют дизельные двигатели. По сравнению с карбюраторными, они имеют более высокий КПД (на 12...13%), меньший расход топлива (на 25...30%), более экологичны (меньше выброс в атмосферу токсичных веществ).
Достоинствами ДВС являются автономность, т.е. независимость от постороннего источника питания, надежность в работе и достаточно высокий КПД. Недостатки их обусловлены трудностью запуска при отрицательных температурах и малым сроком службы.
Электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, применяют в основном на стационарных или передвигающихся на небольшие расстояния машинах (башенные краны, дизельэлектрические самоходные стреловые краны), а также в ручных машинах (механизированных инструментах). Они могут быть постоянного и переменного тока, применимы при одно- и многомоторном приводе. Двигатели постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока обеспечивают плавное изменение скорости и вращающего момента с большим диапазоном регулирования (до 20 и более раз) в зависимости от внешней нагрузки, но имеют более сложную конструкцию и большую стоимость.
Электродивигатели переменного тока используют, главным образом, на стационарных и ограниченно подвижных машинах, а двигатели постоянного тока – на крупных подвижных машинах (экскаваторы, самоходные стреловые краны, земснаряды).
Электропривод машины отличается высокой экономичностью, постоянной готовностью к работе, а также, возможностью непосредственного реверсирования и автоматизации управления, установки рядом с исполнительными механизмами.
Недостатком электродвигателей переменного тока является необходимость в обязательном подключении к питающей сети, а постоянного тока в установке дополнительного тяжелого, дорогостоящего оборудования – генераторов постоянного тока, приводимых в действие двигателями внутреннего сгорания или электродвигателями переменного тока, а при питании от внешней сети переменного тока – выпрямителей.
Комбинированные силовые установки, например, дизельэлектрические, используют, в основном, на крупных самоходных машинах при многомоторном приводе (экскаваторы, краны большой мощности). Их основное назначение – повысить надежность машины, упростить ее кинематическую схему и систему управления.
20
2 РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Предназначено для выполнения конкретного строительного технологического процесса (работы). Оно состоит из рабочего органа (ковша, отвала, грузоподъемного крюка и др.) и устройств, обеспечивающих его перемещение в зоне работы машины (лебедки, полиспасты, канаты, стрелы и т.д.).
Рабочий орган – часть рабочего оборудования, непосредственно выполняющая рабочие операции (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 – Сменные рабочие органы одноковшовых погрузчиков: а – земле- ройно-погрузочные;б–грузоподъемные;в -вспомогательные;1–нормальныйковш; 2 – увеличенный ковш; 3 – уменьшенный ковш; 4 – скелетный ковш; 5 – двухчелюстной ковш; 6 – ковш с боковой выгрузкой; 7 – ковш с увеличенной высотой разгрузки; 8 – ковш с принудительной разгрузкой; 9 – бульдозерный отвал; 10 - экскаватор; 11
– грейфер; 12 – грузовые вилы; 13 – кран; 14 – челюстной захват; 15 – захват для столбов и свай; 16 – плужный снегоочиститель; 17 – роторный снегоочиститель; 18–кусторез;19–корчеватель-собиратель;20-асфальтовзламыватель
Различают специализированное, сменное и дополнительное рабочее оборудование (рабочие органы).
Машины, оснащенные специализированным рабочим органом, предназначены для выполнения какого-либо одного технологического процесса с максимальной производительностью.
Сменные рабочие органы предназначены не для замены специализированного, а для механизации выполнения небольших объемов работ, когда применение специализированной машины нецелесообразно по экономическим или каким-либо другим причинам.