Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов 3 курса заочной формы обучения специальности 08.03.01. Геращенко В.Н

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Воронежский государственный архитектурно-строительный университет"

Кафедра строительной техники и инженерной механики имени доктора технических наук, профессора Н.А. Ульянова

Строительные машины и оборудование

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов 3 курса заочной формы обучения

специальности 08.03.01

"Промышленное и гражданское строительство"

Воронеж 2016

УДК 621.8 (07)

ББК 39.3я73

Составитель В.Н. Геращенко

Строительные машины и оборудование: метод. указания к выполнению лабораторных работ для студентов 3 курса факультета заочного обучения специальности 08.03.01 «Промышленное и гражданское строительство» / Воронежский ГАСУ; сост.: В.Н. Геращенко. - Воронеж, 2016 – 32с.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу строительные машины и оборудование для студентов 3 курса заочной формы обучения специальности 08.03.01 "Промышленное и гражданское строительство"

Ил. 17. Библиогр.: 7 назв.

Печатается по решению учебно-методического совета

Воронежского ГАСУ

УДК 621.8 (07)

ББК 39.3я73

Рецензент – Ю.В. Авдеев, канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского ГАСУ

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.

Данное методическое указание содержит 10 лабораторных работ. Каждая работа содержит: название работы; цель работы; общие сведения к выполнению работы; порядок проведения работы; эскизы и рисунки.

Инструкция по технике безопасности

1. К самостоятельной работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. Запрещается самостоятельно включать рубильник распределительного щита.

3. Запрещается оставлять без присмотра включённые аппаратуру и оборудование.

4. Запрещается курить в помещении лаборатории.

5. Ответственность за соблюдение правил техники безопасности в лаборатории возлагается на зав. лабораторией.

Лабораторная работа № 1 Изучение соединений деталей машин и определение их параметров

1. Цель работы

Целью работы является изучение различных видов неподвижных соединений, нашедших применение в строительно-дорожных машинах, а также определение их основных параметров.

2. 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.

Расчет на прочность такого звена производится по формуле

где Р – действующая нагрузка в звене,

F – площадь, сечения воспринимающего эту нагрузку,

M – действующий в звене момент,

W – момент сопротивления сечения,

– допускаемые напряжения на рассчитываемый вид прочности, зависящие от материала.

Заклёпочные соединения

Заклёпочные соединения представлены 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

З аклепки рассчитываются на срез и смятие.

Формула расчета заклепочного соединения на срез:

где Р – действующая нагрузка;

i – количество заклепок, воспринимающих эту нагрузку;

d – диаметр заклепок;

Рис. 1.2. Заклепочные соединения

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; - длинна сварного шва; k - 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.

К рутящий 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; – 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).

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