Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов IV курса факультета заочного обучения специальности 270102

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра строительных и дорожных машин имени д.т.н., профессора Н.А. Ульянова Строительные машины Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов IV курса факультета заочного обучения специальности 270102 – «Промышленное и гражданское строительство» Воронеж 2007 Составитель В.Н. Геращенко УДК 621.8 (07) Строительные машины: метод. указания к выполнению лабораторных работ: Воронеж. гос. арх. – строит. ун-т; сост.: В.Н. Геращенко. – Воронеж, 2007- 42 с. Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу строительные машины для студентов 4-го курса факультета заочного обучения специальности 270102 - «Промышленное и гражданское строительство». Ил. 17. Табл. 7. Библиогр.: 4 назв. Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Рецензент: - В.А. Жулай, д.т.н., профессор кафедры транспортных машин ВГАСУ Введение Роль строительства была, есть и остаётся важной, ибо строительство в значительной степени обеспечивает развитие всех отраслей промышленного и сельскохозяйственного производства. Сокращение доли ручного труда в строительном производстве связано с эффективным использованием средств механизации и автоматизации. От инженера - строителя требуется знание принципов действия основных устройств строительных машин, особенностей их работы, методов расчёта производительности и факторов, влияющих на неё, основ правильной эксплуатации. В процессе выполнения лабораторных работ студенты закрепляют знания, полученные при изучении теоретического курса. Инструкция по технике безопасности К самостоятельной работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Запрещается самостоятельно включать рубильник распределительного щита. Запрещается оставлять без присмотра включённые аппаратуру и оборудование. Запрещается курить в помещении лаборатории. Ответственность за соблюдение правил техники безопасности в лаборатории возлагается на зав. лабораторией. Лабораторная работа № 1 Изучение соединений деталей машин и определение их параметров Цель работы Целью работы является изучение различных видов неподвижных соединений, нашедших применение в строительно-дорожных машинах, а также определение их основных параметров. Общие сведения к выполнению работы Совокупность деталей, образующих машину, создаётся при помощи подвижных и неподвижных соединений. Подвижные соединения обеспечивают требования кинематики машины; неподвижные соединения необходимы для расчленения машины при изготовлении, ремонте и транспортировании. В машиностроении принято называть соединениями только неподвижные соединения, которые в свою очередь подразделяются на неразъёмные (не позволяющие разобрать соединения без разрушения) и разъёмные (разборка которых не требует разрушения). Наибольшее распространение в СМ получили резьбовые, шпоночные, шлицевые, заклёпочные и сварные [1, 2, 3, 4]. Виды разъёмных и неразъёмных соединений представлены на рис. 1.1. Необходимо отметить, что прочностные качества узла в целом определяются нагрузкой наиболее слабого звена. Заклёпочные соединения Заклёпочные соединения представлено на рис. 1.2. Они широко применяются в местах ярко выраженной вибрационной нагрузки (кораблестроение, самолётостроение) и там, где соединяются детали из трудносвариваемых и разнородных материалов. Такими узлами в СМ являются металлоконструкции, муфты сцепления, тормозные устройства и др. Недостатком их является большая трудоёмкость процесса клёпки и большая металлоёмкость (вес) заклёпок в соединении, составляющая 3,5-4%. При диаметре заклёпок до 10 мм применяется холодная клёпка, свыше 10 мм горячая. Рис. 1.1 Классификация соединений деталей Заклепки рассчитываются на срез и смятие. Формула расчета заклепочного соединения на срез: где Р – действующая нагрузка; i – количество заклепок, воспринимающих эту нагрузку; d – диаметр заклепок; - допустимое напряжение на срез. Формула расчёта заклёпочного соединения на смятие: где - наименьшая толщина соединяемых деталей; - допустимое напряжение на смятие. Сварные соединения Преимущество сварных соединений (рис. 1.3) перед заклепочными заключается в уменьшении трудоёмкости процесса сварки и уменьшении металлоёмкости сварных швов (вес сварных швов в соединении составляет 1-1,5 %). По сравнению с литыми изделиями сварные соединения дают экономию металла до 40÷50 %. Напряжения, действующие в сварном соединении, определяются приближённо по формуле где Р - действующая нагрузка; 1 - длинна сварного шва; к - катет сварного шва. Рис.1.3. Виды сварных соединений Резьбовые соединения К достоинствам резьбовых соединений (рис.1.4) относятся удобство сборки и разборки их. Недостатком такого соединения является наличие концентратов 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. Рис.1.4. Виды резьб Расчёт шпоночного соединения Шпоночное соединение (рис. 1.5) рассчитывается на срез и на смятие. Крутящий момент, передаваемый шпоночным соединением, определяется как произведение силы на плечо: где d - диаметр вала. Рис. 1.5. Шпоночное соединение Формула для определения напряжения на срез примет вид где в – ширина шпонки; l – длина шпонки; - допускаемые напряжения на срез. Напряжения на смятие определятся формулой где h – высота шпонки; - допускаемое напряжение на смятие. 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). 1.4 Форма отчёта Лабораторная работа № 1 Цель работы. Классификация неподвижных соединений деталей машин. Эскизы неразъёмных соединений деталей машин. Геометрические размеры параметров резьбы, болтов, предложенных преподавателем. Прочностной расчёт предложенного шпоночного соединения Лабораторная работа № 2 Изучение механических передач и определение их параметров 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 или угол поворота ведущего и ведомого элементов различны [2]. Передаточным отношением механической передачи называется отношение угла поворота φ1 угловой скорости ω1 или числа оборотов n1 ведущего вала соответственно к углу поворота φ1, 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 [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 φ1, n1, Z1, D1- соответственно угол поворота, число оборотов в минуту, количество зубьев и диаметр делительной окружности ведущей звёздочки; φ2, 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: Так, для рядовой зубчатой передачи, представленной на модели, а ее кинематическая схема приведена в прил.2, оно равно в общем виде , где Z1 - число зубьев на ведущем колесе; Zn - число зубьев на ведомом колесе; К - количество внешних зацеплений. Количество зубьев на промежуточных колёсах не оказывает влияния на величину передаточного отношения. Ступенчатая зубчатая передача показана на рис. 2.1. Она представляет собой ступенчатую механическую коробку передач, которая входит в транс­миссию машины и предназначена для преобразования и передачи крутящего момента двигателя к ведущим колёсам, а также для изменения скорости и направления вращения колёс при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Коробка передач (рис. 2.1) состоит из корпуса 1, в котором на подшипниках размещены входной (ведущий) вал 2, промежуточные 3, 4 и выходной (ведомый) вал 5, на которых установлены неподвижные(Z1, Z2-Z5,) и подвижные (Z6-Z7, Z8-Z9, Z10) зубчатые колёса. Входной вал 2 соединяется через муфту сцепления с коленчатым валом двигателя. Выходной вал 5 соединяется с карданной передачей трансмиссии. Зубчатые колёса Z2-Z5, неподвижно соединены с валом 3 и образуют единый неподвижный блок, вращение которому от вала 2 передаётся через пару зубчатых колёс Z1-Z2.Зубчатое колесо Z10 и блок колёс Z8-Z9, установленные на валу 5, являются подвижными и обеспечивают включение 1, 2, 3 и 4 передач движения вперёд. Блок подвижных зубчатых колёс Z6-Z7,установленный на валу 4, обеспечивает включение передачи заднего хода. Включение той или иной передачи путём перемещения соответствующих подвижных зубчатых колёс осуществляется рычагом переключения 6. На первой передаче в зацеплении находятся зубчатые колёса – Z1,Z2, Z5, Z8. На второй передаче - Z1,Z2, Z4, Z9. На третьей передаче - Z1,Z2, Z3, Z10. Четвёртая передача является прямой и обеспечивается включением кулачковой муфты, полумуфтами которой являются зубчатые колёса Z1 Z10. На передаче задним ходом (З.Х.) в зацеплении находятся зубчатые колёса Z1 Z2, Z5, Z6, Z7, Z8. 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. Рис. 2.1. Кинематическая схема коробки переменных передач (КПП) Передаточное отношение передачи где Zч - число заходов червяка; Zк - число зубьев колеса; nч, nк - число оборотов в минуту червяка и колеса. Благодаря компактности и бесшумности работы, червячные передачи применяются в строительных машинах обычно как самотормозящие в механизмах ручных грузоподъёмных устройств. 2.3. Порядок проведения работы При выполнении работы используется ремённая, цепная, зубчатая рядовая с кулачковой муфтой и червячная передачи, разрез коробки передач автомобилей, плакат со схемой коробки передач, ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики» (прил. 2) и штангенциркуль. 2.3.1.Изучить устройство и принцип работы каждой передачи, обращая внимание на характер соединения и крепления отдельных элементов передачи между собой и с опорой. 2.3.2.Пользуясь обозначениями ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики», вычертить кинематические схемы каждой передачи (для коробки передач вычерчивают схемы всех передач). 2.3.3.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.). Соответственно пронумеровать элементы передач (табл.2.1.). 2.3.4.Вычислить передаточное отношение каждой передачи. 2.3.5.Опытным путём определить передаточное отношение передач. Для этого следует по отчётным лимбам измерить углы поворота или сосчитать число оборотов ведущего и ведомого элементов передачи. Рассчитать по соответствующим формулам и сравнить результаты с ранее рассчитанными по параметрам передач в п. 2.3.4 (табл.2.2) 2.4. Форма отчёта Лабораторная работа №2 Цель работы. Название передачи. Кинематическая схема передачи. Параметры передачи. Передаточное отношение передачи. Таблица 2.1 Номер элемента Диаметр шкива, диаметр делительной окружности звездочки, шаг цепи, число зубьев колеса 1 2 Таблица 2.2 Формула и расчёт передаточного отношения по измеренным пара­метрам Угол поворота или число оборотов, определённые опытным путём Формула и расчёт передаточного отношения по углу поворота или числу оборотов ведущего звена ведомого звена Лабораторная работа № 3 Изучение общего устройства автомобиля, элементов трансмиссии и исследование работы автомобильного дифференциала 3.1. Цель работы Целью работы является изучение общего устройства автомобиля, эле­ментов трансмиссии, принципа действия и основных кинематических свойств конического автомобильного дифференциала теоретически и экспе­риментально. 3.2. Теоретическая часть Для передачи момента крутящего Мкр 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 Nдв 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 (см. лабораторную работу №2); карданная передача служит для передачи момента от одного агрегата к другому в тех случаях, когда оси валов не совпадают и могут изменить 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 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. На рис. 3.1 показана схема ведущего моста автомобиля с коническим дифференциалом. Собственно дифференциальный механизм состоит из зуб­чатых колёс 1, 2, 3 с числами зубьев Z1, Z2, Z3 и звена Н, называемого водилом и являющегося коробкой дифференциала. Геометрические оси одинако­вых колёс Z1, и Z3 совпадают с общей осью механизма 0-0, и поэтому эти ко­лёса называются центральными или солнечными колёсами. Колесо Z2 сво­бодно вращается в подвижном подшипнике водила Н и вместе с ним движет­ся вокруг обшей оси механизма 0-0, оставаясь в то же время в постоянном зацеплении с колёсами Z1, и Z3. Колесо Z2 обычно называется сателлитом. Коробка Н дифференциала жёстко скреплена с большим коническим (ведо­мым) зубчатым колесом Z4. Центральные конические колёса Z1, и Z3 жёстко посажены на отдельные валы, связанные с ведущими колёсами моста и назы­ваемые полуосями. Коническая зубчатая передача, состоящая из колёс Z4 и Z5, обычно называется главной передачей моста. Вращающий момент от дви­гателя автомобиля через коробку передач, карданную передачу 8 и кониче­ские колёса Z5 и Z4 главной передачи передаётся к коробке Н дифференциа­ла, а затем от коробки через сателлит Z2 равномерно распределяется по полу­осям 7 колёс К1 и К3. Второй сателлит, расположенный напротив сателлита Z2, показан штриховыми линиями, ставится в механизм для возможности пе­редачи большей мощности и разгрузки центральных подшипников и в кине­матическом отношении не играет роли. В обращенном механизме, когда во­дило Н неподвижно вследствие добавления ко всем звеньям минус nн оборо­тов, обороты колеса Z1 равны (n1-nн), а обороты колеса Z3 равны (n3-nн), по­этому передаточное отношение равно Приведённая зависимость представляет собой основную формулу диф­ференциального механизма, позволяющую по заданным оборотам двух его звеньев определить число оборотов третьего звена. Для определения угловых скоростей колёс К1 и К3 воспользуемся формулой или (3.1) и окончательно (3.2) Рис. 3.1 Схема ведущего моста с коническим дифференциалом При движении автомобиля по прямому ровному участку дороги, при одинаковом сопротивлении движения ведущих колёс (правого и левого) и их одинаковых радиусах качения сателлиты, находящиеся в коробке дифференциала, не будут иметь вращения вокруг своих осей, они кажутся как бы жёстко соединёнными с коробкой и полуосями, а следовательно, и с колёсами. При таком положении сателлиты вместе с коробкой дифференциала будут вращаться с числом оборотов n1 = n3 = nн =nср. В этом случае дифференциал ведущего моста работает как жёсткая муфта, соединяющая карданный вал через главную передачу с полуосями колёс. На прямолинейном участке путь, проходимый ведущими колёсами в одну секунду, равен где rк - радиус качения ведущего колеса, ωк - угловая скорость ведущего колеса на прямолинейном участке пути. Если колесо К1 притормаживается, а его скорость вращения уменьшается, то число оборотов колеса К3 согласно уравнению (3.2) возрастает и, когда колесо остановится, т.е. n1 = 0, число оборотов колеса К3 будет равно удвоенному числу оборотов коробки дифференциала, т.е. n3=2nн. Такое положение возможно только в том случае, если одно колесо стоит на плотном грунте, а второе не касается грунта или слабо сцепляется (попало на лёд или переувлажнённый грунт и т.д.) с опорной поверхностью, т.е. буксует. Таким образом, дифференциальный механизм, встроенный в трансмиссию самоходной машины, обеспечивает автоматическое регулирование чисел оборотов колёс в зависимости от сил сопротивления на колёсах и их сцепления с опорной поверхностью. При движении автомобиля по криволинейной траектории (рис. 3.2) ведущие колёса за единицу времени пройдут разные пути: правое, катящееся по внешней кривой с числом оборотов nнар, проходит в одно и то же время больший путь, чем левое колесо, катящееся по внутренней кривой с числом оборотов пвн. На рис. 3.2 видно, что правое колесо пройдёт путь (3.3) и левое , (3.4) где R - радиус закругления траектории, b - колея колёс. В то же время средняя точка ведущего моста пройдёт путь , откуда . (3.5) Сложив почленно выражения (3.3) и (3.4), получим или Из уравнения (3.5) находим . Следовательно, . Сумма чисел оборотов ведущих колёс равна двойному числу оборотов коробки дифференциала. Из приведённого вывода можно заключить, что числа оборотов ведущих колёс автомобиля могут меняться в пределах от 0 до nср. При заторможенном карданном вале и поднятых над опорной поверхностью ведущих колёсах пн = пср = 0, если вращать одно из колёс с числом оборотов п1, то второе колесо будет вращаться в противоположную сторону с таким же числом оборотов согласно формуле (3.2) п1= -п3. Конический дифференциал рассматриваемого типа, помимо свойства распределять угловую скорость карданной передачи между ведущими колёсами в соответствии с формулой среднего арифметического (3.2), обладает ещё свойством поровну распределять между задними колёсами движущий момент, который действует на коробку дифференциала от ведомого зубчатого колеса главной передачи относительно оси 0-0. Сателлит Z2 является как бы равноплечим рычагом, распределяющим движущее усилие Рдв, передающееся с карданного вала, между двумя полюсами зацепления зубчатых колёс полуосей Z1 и Z3, рис. 3.3. Из расположения движущего усилия Рдв на составляющие по методу параллельных сил получаем окружные движущие силы Ра и Рв, действующие на зубчатые колёса полуосей: , но , где Rн – радиус начальной окружности колес Z1 и Z3 поэтому (3.6) Рис. 3.2. Схема движения автомобиля по криволинейной траектории Рис. 3.3. Схема к определению усилий на зубчатых колёсах дифференциала Движущие моменты М1 и М2 уравновешиваются при равномерном движении моментами сопротивления МС1 и МС2 на колёсах. Это свойство, с одной стороны, является положительным качеством дифференциала, но, с другой - причиняет большие помехи при эксплуатации автомобиля, снижает его проходимость и снижает тяговые качества самоходных землеройных машин при работе на неоднородной неровной поверхности. Например, если в гололедицу автомобиль одним колесом попал на обледенелую колею и, следовательно, это колесо разгрузилось от момента сцепления, то по соотношению (3.6) от момента разгружается и второе колесо, исчезает вместе с тем и момент на карданном валу, если пренебречь сопротивлением в трансмиссии. Автомобиль не в состоянии будет тронуться с места, пока искусственным путём (например, подсыпкой песка под буксующее колесо) не удастся повысить сцепление колеса с дорогой. При работе самоходных машин для земляных работ на неоднородной неровной поверхности ведущие колёса, попадая в различные условия сцепления и под действием различных вертикальных нагрузок, пробуксовывают в разной степени и в целом снижаются тяговые качества машины. Аналогичная картина наблюдается и при движении автомобиля по пересечённой местности. Для восстановления тяговых качеств и проходимости прибегают к блокировке дифференциала, т.е. останавливают с помощью определённого устройства, способного действовать автоматически, к остановке сателлита Z2 на своей оси. В этом случае работает только главная передача моста. 3.3. Порядок проведения работы При выполнении работы используются модель ведущего моста (лабораторная установка), конструкция заднего моста автомобиля ГАЗ-51 и плакаты элементов задней трансмиссии. 3.3.1.Изучить назначение и устройство элементов трансмиссии. 3.3.2.Изучить устройство модели ведущего моста и механизма дифференциала, конструкцию заднего моста автомобиля ГАЗ-51. 3.3.3.Составить кинематическую схему механизма модели согласно ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики». На схеме обозначить все звенья и отчётливо показать характер посадки звеньев на валах. 3.3.4.Подсчитать числа зубьев всех колёс и записать их в отчёт. 3.3.5.Вычислить передаточные отношения обращенного механизма. 3.3.6.Для дифференциальной передачи вычислить передаточные отношения от карданного вала к левому и правому колёсам при условии движения автомобиля по прямому участку дороги и при одинаковом сопротивлении движению ведущих колёс. 3.3.7.Для дифференциальной передачи вычислить передаточные отношения от карданного вала к одному из колёс, если второе колесо неподвижно (например, определить при n1 = 0, т.е. при заторможенном колесе Z1). 3.3.8.Полученные расчётом передаточные отношения проверить опытным путём. Для этого, поворачивая на один или несколько оборотов карданный вал, определяют углы поворота и направление вращения колёс или одного колеса при другом заторможенном. 3.4. Форма отчета Лабораторная работа №3 1. Кинематическая схема модели ведущего моста 2. Число зубьев зубчатых колёс Z1= , Z2= , Z3= ,Z4= , Z5= . 3. Определение передаточных отношений по формулам и опытным путём. Описание лабораторной установки Установка состоит из подставки 1, на которой закрепляется задняя часть рамы автомобиля 2. К раме через рессоры 3 крепится корпус заднего моста. Вращение на колёса 4 передаётся от рукоятки 5 имитирующей карданный вал автомобиля через угловую муфту 6, главную передачу, состоящую из конических зубчатых колёс 7, коробку дифференциала 8, жёстко прикреплённую к коническому колесу 9, сателлита 10, центральные зубчатые колёса, жёстко связанные с полуосями. Затормаживание колёс 4 осуществляется рукоятками 13. Путём их нажатия. Вывод формулы и определение передаточных отношений Экспериментальное значение передаточных отношений 1. Передаточное отношение ступеней обращенного механизма если nн=0, то Застопорим водило, вращаем одно колесо, наблюдаем, как вращается второе колесо, и определяем n1 и n3. Находим 2. Передаточное отношение от кар- данного вала к левому и правому колёсам при движении автомобиля по прямому участку дороги Точно так же n1+n3=2nн, тогда n1=n3=nн Вращаем шестерню Z5, делаем n5 оборотов, находим число оборотов колёс n1 и n3 - левого и правого, при этом следим, чтобы сателлиты не имели вращения вокруг собственной оси. Находим 3. Передаточное отношение от кар- данного вала к одному из ведущих колёс при застопоренном другом: если n1 = 0, то , из формулы n1+n3=2nн получим n3=2nн, тогда Застопорим одно колесо, n1 = 0, делаем n5 оборотов шестерёнки Z5, определяем n3 и находим Лабораторная работа № 4

Похожие: