Введение. Студенты выполняют предлагаемые задачи на практических занятиях в установленное расписанием время

Студенты выполняют предлагаемые задачи на практических занятиях в установленное расписанием время. В начале занятия преподаватель выдает вариант каждому студенту и дает краткое пояснение по выполнению задачи.

В методические указания включены задачи по пяти основным разделам курса, в частности по разделу приводы машин – кинематический расчет привода; в разделе грузоподъемные устройства: расчет полиспастных систем, расчет и выбор каната, расчет лебедки; в разделе транспортирующие машины-расчет ленточного конвейера; в разделе дробление каменных материалов - расчет щековой дробилки; в разделе машины для приготовления бетонных и растворных смесей рассматриваются задачи по определению основных эксплуатационных показателей бетоносмесителей гравитационного и принудительного действия.

Благодаря многовариантности задач, каждый студент выполняет свое индивидуальное задание. Работа оформляется в виде отчета, состоящего из рукописной расчетной части и необходимых схем. Каждая выполненная работа должна быть подписана исполнителем, защищена и принята преподавателем на занятиях по СРС.

Студенты, не присутствовавшие на занятиях, обязаны само­стоятельно решить задачи, которые рассматривались на пропущенных заня­тиях, и после защиты сдать их преподавателю.

Студенты, не защитившие и не сдавшие отчеты по практическим занятиям, к рейтинговому контролю не допускаются.

_______________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________1 Приводы строительных машин

1.1 Кинематический расчет привода

Привод – это энергосиловое устройство, приводящее в движение машину. Привод состоит из силовой установки (двигателя), механизма передач (трансмиссии) и системы управления для включения и отключения механизмов машины, а так же изменения режимов их движения.

Основные характеристики привода: мощность, передаточное отношение, КПД, кинематические и силовые факторы, которые определяются при кинематическом расчете привода.

Мощность привода (кВт) двигателя в общем случае определяют из выражения

Р = F υ / η или Р = Т ω / η,

где F и υ – усилия (кН) и линейная скорость (м/с), соответственно, при поступательном движении;

Т и ω – крутящий момент (кНм) и угловая скорость (с^-1), соответственно, при вращательном движении;

η – коэффициент полезного действия (КПД) привода. По физической сущности этот параметр показывает потери энергии (мощности) на преодоление трения в движущихся элементах привода.

Общий КПД привода равен произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему привода:

η = η₁ η₂ η₃ …η_к.

Значения КПД передач отдельных типов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Значения КПД механических передач

Передача	КПД
Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами Зубчатая открытая Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: Z 1 = 1 Z2 = 2 Z3 = 4 Цепная закрытая Цепная открытая Ременная: плоским ремнем клиновыми ремнями	0,97… 0, 98 0,96 … 0,97 0,95 … 0,96     0,70 … 0,75 0,80 … 0,85 0,85 … 0,95 0,95 … 0,97 0,90 … 0,95   0,96…0,98 0,95…0,97
Примечание: Потери на трение в подшипниковых опорах каждого вала учитываются множителем ηо = 0,99 … 0,995.

По таблицам ГОСТ подбираем электродвигатель, мощность которого не ниже расчетной. В приводах строительных машин применяют в основном электродвигатели с синхронной частотой вращения n_с = 1000; 1500 об/мин.

Номинальная частота вращения двигателя с учетом скольжения s = 2 … 5% составит n _ном = (0,98 … 0,95) n_с.

Передаточное отношение привода показывает, во сколько раз снижаются кинематические факторы: скорость (линейная или угловая) и увеличиваются силовые факторы (усилия или моменты) на рабочем органе или исполнительном механизме машины.

i_пр= n _ном / n_р

Общее передаточное отношение привода равно произведению частных передаточных отношений передач, входящих в привод

i_пр.общ. = i₁ i₂ i₃ … i_к

Средние значения i_¡ для зубчатых передач равны 2 … 6, для червячных передач 8 … 80, цепных 3 … 6, ременных 2 … 4. Уточненные значения передаточных отношений конкретных видов передач приводятся в соответствующих ГОСТах.

При проектировании приводов обычно задаются требуемыми кинематическими факторами (скорость, частота вращения) и силовыми факторами (сила, момент) на ведомом (выходном) звене.

При оценке эффективности приводов строительных машин предпочтение отдают приводам, имеющим меньшие габариты и массу, высокий КПД, более приспособлены к автоматизации управления, обеспечивают независимость рабочих движений и возможность их совмещения.

ЗАДАЧА №1

Произвести кинематический расчет привода ленточного конвейера (рис. 1.1). Исходные данные приведены таблице 1.2.

Рис. 1.1 Кинематическая схема привода ленточного конвейера

Таблица 1. 2

Исходные данные

№№ вариантов
Скорость ленты υ, м/с	0,5 2,0	0,6 2,1	0,7 2,2	0,8 2,3	0,9 2,4	1,0 2,5	1,1 2,6	1,2 2,7	1,3 2,8	1,4 2,9	1,5 3,0	1,6 3,1	1,7 3,2	1,83,3	1,9 3,4

Примечание: Для всех вариантов принять: диаметр барабана D = 500 мм;

тяговая сила F = 4 кН.

Решение

Анализ кинематической схемы (рис. 1.1) показывает, что привод ленточного конвейера состоит из двигателя 1, клиноременной передачи 2, одноступенчатого зубчатого редуктора 3, цепной передачи 4 и приводного барабана 5. Опорами валов являются подшипники качения.

1. Принимаем значения КПД передач, входящих в кинематику привода по таблице1.1: ременной передачи η₁ = 0,97; зубчатой пары η₂ = 0,98; цепной передачи η₃ = 0,95; коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах трех валов η³_о = 0,99³ (подшипники качения).

Общий КПД привода

η _пр = η₁ η₂ η₃ η³_о = 0,97 0,98 0,95 0,99³ = 0,87.

2. Определяем требуемую мощность электродвигателя, кВт

Р = F υ / η _пр ,

где F – тяговая сила на ленте конвейера, кН; υ – скорость ленты, м/с.

3. По таблицам выбираем электродвигатель, мощность которого не ниже

расчетной с синхронной частотой вращения n_с = 1000; 1500 об/мин.

Номинальные частоты вращения этих двигателей с учетом скольжения s % составят соответственно:

а) n _ном.а = (1 – s / 100) 1000 об/мин;

б) n _ном.б = (1 – s / 100) 1500 об/мин.

4. Частота вращения вала барабана, об/мин

n _р = 60 υ / π D,

где D – диаметр барабана, м.

5. Определяем передаточное отношение привода для каждого из вариантов:

а) i_а = n _ном.а / n _р; б) i_б = n _ном.б / n _р.

6. Разбиваем общее передаточное отношение привода между передачами, входящими в привод для каждого варианта с учетом ранее указанных рекомендаций так, чтобы произведение их было равно общему передаточному отношению привода, т.е. i₁ i₂ i₃ … i_к = i_пр.общ.

Отклонения принятого значения передаточного отношения передач и всего привода не должны превышать ± 3 % от расчетного. Из сравниваемых вариантов принимаем тот привод, у которого суммарная масса двигателя и редуктора окажутся наименьшими.

Контрольные вопросы

1. Как определяется мощность привода?

2. Как определяется КПД системы передач?

3. Как определяется передаточное отношение системы передач?