Методичні вказівки до лабораторної роботи «Зубчасті передачі. Визначення кінематичних характеристик »
Методичні вказівки до ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТІ «зубчасті передачі. ВИЗНАЧЕННЯ кінематичних характеристик »
Мета роботи - освоєння методики визначення кінематичних характеристик зубчастих передач.
1. Короткі теоретичні відомості.
У промисловому і цивільному будівництві широко використовуються різні вантажопідйомні машини. Вони забезпечують підйом і переміщення в просторі штучних вантажів і сипучих матеріалів в межах будівельного майданчика. Вантажопідйомні машини відносяться до машин циклічної дії, у яких робочий хід (переміщення вантажу) чергується з холостим зворотним ходом і зупинками, необхідними для прийому і передачі вантажу.
За призначенням прості вантажопідйомні машини підрозділяються на наступні групи:
Домкрати - вантажопідйомні пристрої, що дозволяють переміщати вантажі на невелику відстань.
Лебідки - є, як самостійними механізмами, так і складовою частиною вантажопідйомних машин, які дозволяють піднімати, опускати, а також переміщати вантаж по горизонталі.
Талі і тельфери - вантажопідйомні пристрої, що застосовуються для підйому вантажу по вертикалі з одночасним переміщенням його по горизонталі.
Підйомники - вантажопідйомні пристрої, що забезпечують підйом вантажу на платформах, що рухаються в напрямних.
Крани - вантажопідйомні машини, що забезпечують підйом вантажу на велику висоту, що обслуговують великі площі різної форми.
До основних параметрів, що характеризують вантажопідйомні машини, відносяться вантажопідйомність, вантажний момент, висота підйому, виліт гака з вантажем, швидкості різних рухів - підйому, кругового повороту, пересування.
1.1 Домкрати бувають механічними і гідравлічними. Механічні домкрати підрозділяються на гвинтові і рейкові.
1.1.1Вінтовой домкрат (рис. 1) складається з корпусу 7, гвинта 3, гайки 4 і приводний рукоятки 2. Вантаж спирається на рифлену голівку 1, яка вільно обертається на верхній частині гвинта. Возвратновращательним рухом рукоятки гвинт виходить з гайки і піднімає вантаж. При роботі на слабкій основі під корпус домкрата підкладають дошки. Для роботи в природних умовах застосовують рукоятку з Трещетка. Трещетка складається з кріплення колеса 5 і засувки 6 розміщеної на осі 8. Для фіксації засувки в одному з крайніх положень в корпусі рукоятки розміщується стопор 9 з пружиною 10. Особливістю домкратів цього типу є те, що вони мають властивість саме гальмування, яке забезпечується кутом підйому гвинтовий лінії гвинта менше, ніж кут тертя в різьбі. ККД гвинтового домкрата = 0,3-0,4, вантажопідйомність до 50т. висота підйому вантажу до 0,4-0,6м.
Вантажопідйомну силу гвинтового домкрата визначають за формулою
Р - зусилля, яке необхідно докладати до рукоятки (Н);
Q - вантажопідйомна сила (Н);
α- кут підйому гвинтової лінії (4 ° - 5 °);
φ - кут тертя (6 ° - 9 °);
rcp - середній радіус різьби гвинта, см;
f - Коефіцієнт тертя опорної поверхні головки (0,2).
1.1.2Реечний домкрат (рис.2) має сталевий корпус 6, в напрямних якого переміщається зубчаста рейка 1 з вантажною головкою вгорі і лапою внизу. Переміщення рейки забезпечується спеціальною шестернею 2 і двома парами зубчастих передач 4, що приводяться в обертання рукояткою 5. Для утримання піднятого вантажу є вантажоупорне гальмо, на валу рукоятки встановлено храпове колесо 3, із засувкою 7.
Рейкові домкрати мають вантажопідйомність до 6т. висота підйому 0,5-0,6 м.
Вантажопідйомна сила рейкового домкрата:
l - довжина рукоятки, см;
Iобщ - загальне передавальне відношення зубчастих передач домкрата
r - радіус початкової окружності рейкової шестерні домкрата;
q - ККД домкрата (0,8).
1.1.3Гідравліческій домкрат (рис.3) застосовується при монтажних роботах, коли вантаж масою до 750т необхідно піднято на висоту 0,15-0,2м.
Вантажопідйомна сила домкрата:
D - діаметр великого плунжера домкрата, см;
d - діаметр плунжера насоса, см;
l - довжина малого плеча рукоятки, см;
L - довжина великого плеча рукоятки, см;
η - ККД домкрата.
При необхідності кілька домкратів об'єднують в батарею (з живленням від одного насоса), здатну підняти вантаж масою до 2-3 тис. Тонн. Принцип роботи гідравлічного домкрата показаний на рис. 3. До підйому поршень 2, що знаходиться в корпусі 1, підводиться під вантаж. Підйом поршня разом з вантажем відбувається внаслідок тиску рідини, що створюється в нижній частині циліндра плунжерним насосом. Плунжер 5 насоса приводиться в зворотно-поступальний рух рукояткою 6, перекачується рідина з корпусу 7 домкрата в порожнину під поршень. При русі плунжера вправо рідина з насосного відділення через всмоктуючий клапан 8 надходить у всмоктувальну порожнину, звідки при русі плунжера вліво, заштовхується через нагнітальний клапан 9 у порожнину підйомного циліндра. Для створення ущільнень плунжер насоса має манжету 4, а всмоктуючий і нагнітає клапани - пружини 10. Вантаж опускається при відкритті перепускного крана 5. Робочою рідиною гідродомкрата служать масла або суміш масел.
1.2 Будівельні лебідки - машини, за допомогою яких здійснюється переміщення вантажу, прикріпленого до гнучкого тягового навивати на барабан органу.
Розрізняють лебідки загального призначення, що застосовуються в якості самостійних машин, і спеціальні лебідки. Останні є складовою частиною кранів та інших будівельних машин. У кранах за допомогою лебідок здійснюється підйом і опускання вантажу, переміщення вантажних візків, монтаж і демонтаж кранових конструкцій. У бульдозерах лебідки застосовують для зміни положення відвалу. В екскаваторах лебідки служать для додання робочого руху наповнювальним органам і механізмам. У скреперах з канатним управлінням лебідки необхідні для підйому і опускання ковша, заслінки. Лебідки застосовують також в бетоно - і растворомешалках для підйому і опускання завантажувальних ємностей.
1.2.1Ручние лебідки застосовують для ведення монтажних робіт, коли переміщення вантажів проводиться рідко і з малою швидкістю. Такі лебідки можуть бути підлогові, настінні, підвісні.
Механізми вантажопідйомних машин складаються з блоків, поліспастів, сталевих канатів (тросів). Сталеві канати відповідно до державних стандартів виготовляються з високовуглецевого дроту з межею міцності від 70 до 200 кгс / мм2 (МПа). Дроту звивають в пасма, пасма - в канати. Канати бувають одинарному, подвійному і потрійному плетення. У напрямку обертання - лівої і правої плетення. Канати розрізняють односторонній (паралельної) і хресний плетення. Канати хрестової звивання більш жорсткі, мають точковий контакт (ТК) між дротами. Канат однобокого сукання більш довговічний і має лінійний контакт (ЛК) між дротами; недолік - прагнення до розкручування. Зараз освоєно виробництво не розкручуються канатів однобокого сукання шляхом додання дроті і пасма форми, яку вони повинні мати в готовому канаті. Розраховуються сталеві канати на розрив з урахуванням запасу міцності, режиму роботи і особливостей конструкції.
У вантажопідіймальних машинах широко застосовують поліспасти - найпростіші механізми, що складаються з рухомих і нерухомих блоків, огинає гнучким тяговим органом. Розрізняють поліспасти по виграшу і силі. Тип поліспаста визначає схему підвісу вантажу і розрахунок всіх елементів підвісного пристрою. Основна характеристика поліспастів - кратність. В одинарному поліспасті кратність дорівнює числу гілок каната, на якому висить тягар. Залежно від закладення кінців каната або від сходу його і блоку розрізняють запасовка від рухомого або нерухомого блоку (рис. 4,5).
1.2.2Монтажние ручні лебідки. Ручна типова монтажна лебідка (рис.6) складається з корпусу у вигляді двох щік, трьох розпірних стрижнів і двох куточків. Канатний барабан зазвичай з гладкою поверхнею. Передавальний механізм включає кілька пар зубчастих коліс. Наводиться в дію двома ручками з обох сторін ведучого вала, гальмо відповідає за плавний спуск вантажу, безпечну роботу забезпечує стопорний пристрій, зазвичай храпового типу.
1.2.3Пріводние лебідки. За конструкцією передавального механізму від двигуна до барабана лебідки поділяються на електрореверсівние (рис.7) і зубчато фрикційні (рис.8).
1.2.3. Зубчасто-фрикційні лебідки (рис.8). Ветіх лебідках передача обертання від електродвигуна на барабан здійснюється за допомогою пари зубчаток і фрикційного пристрою (муфти тертя), що дозволяє періодично по мірі необхідності відключати барабан (переривати обертання його) від продовжує обертатися валу двигуна. Від мотора обертання (зазвичай за допомогою пасової передачі) передається провідною шестерні, на одному валу з якою знаходиться ведений шків пасової передачі. У постійному зачепленні з шестірнею знаходиться зубчасте колесо, вільно встановлений на головному валу лебідки. На цьому ж валу вільно сидить барабан лебідки, який має незначне осьове переміщення. На торцевій поверхні колеса виконується фрикціон у вигляді виступаючого кільцевого припливу, на якому кріпляться кільцеві фрикційні колодки, барабан має відповідну виточку. Барабан отримує обертання, коли поверхня його виточки буде стикатися з фрикційними колодками. Це досягається зміщенням барабана уздовж осі вала за допомогою натискної гайки, виконаної спільно з рукояткою на протилежному кінці вала. Лебідка має стрічковий гальмо і храповой останов (запобіжної пристрій). Опускання вантажу у цих лебідок проводиться під дією сили тяжіння вантажу. Наявність рознімною зв'язку барабана і двигуна не забезпечує відповідної безпеки при роботі, тому використання зубчато-фрикційних лебідок при монтажних роботах не практикується.
1.2.4 Електрореверсіонние лебідки (рис.7). Ці типи лебідок мають жорсткий кінематичний зв'язок електродвигун-барабан, т. Е. Підіймання та опускання вантажу відбувається на режимі електродвигуна, (на відміну зубчато-фрикційних, які мають такий зв'язок через фрикційну муфту), і застосовуються в багатьох галузях промисловості і будівництва.
У електрореверсівних лебідок вал електродвигуна через сполучну муфту постійно з'єднаний з вихідним валом редуктора, вихідний вал якого через муфту з'єднаний з барабаном лебідки. Зовнішня поверхня муфти, що з'єднує швидкохідні вали (двигун - редуктора), використовується найчастіше в якості шківа Двоколодкове електромагнітного гальма.
При включенні електромагніта в разі подачі струму відбувається розчеплення колодок, т. Е. Розгальмовування, в разі відключення струму колодки стискаються з розрахунковим нормальним зусиллям, яке створює пружина, т. Е. Відбувається загальмування. Зміна напрямку обертання барабана досягається реверсированием напрямку обертання електродвигуна за допомогою пускової електроапаратури (магнітні пускачі, контактори та т. Д.).
1.3 Талі, електротельфери.
1.3.1 Талі - малогабаритні переносні або нерухомі вантажопідйомні машини, які можуть застосовуватися при монтажних і ремонтних роботах невеликого масштабу.
Залежно від приводу бувають ручні і приводні талі. Основні вузли - верхня підвісна обойма, що включає передавальний механізм, приводний пристрій, приводний механізм, рухлива нижня обойма.
Для підвішування талів застосовують триноги, козлові опори, підвісні шляхи монорельс). По конструкції розрізняють черв'ячні і шестерні талі. Як вантажного тягового органу в талях застосовують зварні (кільцеві) і пластичні ланцюга. Вантажопідйомність від 0,25-10т.
Широко застосовуються талі з черв'ячною передачею (рис.9). Така таль підвішується під вантажем на гаку 6, укріпленому в щоках. Між щоками на осі розташовується колесо 5 черв'ячної пари з черв'яком 8. Черв'ячне колесо виконано заодно (або пов'язане з колесом) із зірочкою 4, на якій розташовується ланцюг 2. Один кінець ланцюга закріплений на щоці (щоках), + інший, - обігнувши вантажну обойму з гаком 1, звисає вільно. Від довжини ланцюга залежить висота підйому вантажу. На черв'яка встановлено тягове колесо 7 (блок з ребристим струмком - ланцюг кільцева), яке приводиться в обертання (а, отже, і черв'як) при русі нескінченної (кінці з'єднані) ланцюга. Вантаж утримується гальмом - грузоупором 3 на валу черв'яка. На цьому валу насаджені диски 10, 11 між якими на втулці встановлюється храпове колесо 13. Диск 11 впирається в корпус 12 (нерухомий), де укріплена собачка, застопарівающая автоматично храпове колесо в разі зворотного руху вантажу. При переміщенні вантажу храпове колесо обертається разом з дисками і собачка пропускає зуби храповика; якщо ж вантаж піде у зворотний бік, в черв'ячної передачі виникає осьове зусилля, вал черв'яка 8 і диск 10 зміщуються по осі і притискають храпове колесо 13 до диска 11. При цьому обертанню колеса перешкоджає засувка храповика. Щоб опускати вантаж, необхідно докласти зусилля до тягового ланцюга для подолання тертя між дисками і храповим колесом.
Шестерні талі з планетарним редуктором мають більш високий ККД, компактні і мають можливість підйому вантажу на підвищених швидкостях.
1.3.2 Електротельфери - це електричні талі, які підвішуються до візків, що пересуваються по полицях двутавра. Візки в більшості випадків також мають електропривод. Управління здійснюється знизу за допомогою звисає пульта з кнопками (вгору, стоп, вниз, вперед, стоп, тому) розташованого на гнучкому кабелі, який з'єднує пульт управління з електроапаратурою тельфера електрореверсіонной лебідкою (рис.10).
Барабан 1 тельфера, який намотує трос, являє собою корпус електродвигуна, обертання йому передається через редуктор 2 за допомогою вала (ротор електродвигуна) 4, що проходить всередині барабана. З іншого боку приводного вала встановлюється або диски електромагнітного гальма 5, або стрічковий електрогальмами. Трос, що сходить з барабана, огинає блок вантажний обойми і зачіпається на корпусі тельфера. Для запобігання від удару вантажу об корпус при підйомі його встановлено кінцевий вимикач. Гальмо електромагнітний, причому магніти гальма, які зазвичай в замкнутому стані (гальмування) включаються в мережу електродвигуна (обертання барабана) розмикають гальмівні диски або стрічку, що дозволяє барабану здійснювати обертання. Візок 3, до якої підвішується електроталь, має свій електродвигун 6 і редуктор, через який приводиться в дію механізм пересування.
2. Розрахунок механізму підйому вантажу.
З огляду на вихідні дані (дод. №1), побудувати кінематичну схему механізму підйому вантажу, схему приводу і розрахувати електрореверсівную лебідку з поліспастом.
Маса вантажу, що піднімається - Q
Висота підйому - Н, м;
Швидкість підйому - V м / хв;
Режим роботи - легкий, середній, важкий.
У разі запасування каната від нерухомого блоку