Гальперин - Строительные машины
Учебник составлен в полном соответствии с утвержденной программой. В изложены общие сведения о деталях машин и их расчете, основные принципы работы и устройства строительных машин, показана физическая сущность их рабочего процесса и особенности технологических процессов, для выполнения или участия в которых они предназначены, приведены технические параметры, технико-экономические показатели работы, основные тенденции развития и области применения строительных машин.
По сравнению с предыдущими изданиями в учебник внесены следующие изменения: приводятся схемы машин с гидравлическим приводом, расширен раздел о грузоподъемных устройствах и сокращен объем раздела о машинах для земляных работ. Введены новые разделы о ручных машинах и машинах для отделочных работ.
Первое издание книги вышло в
Учебник предназначен для студентов инженерно-строительных вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Строительству в нашей стране уделяют особое внимание, так как оно в значительной степени обеспечивает развитие других отраслей народного хозяйства и повышает уровень благосостояния населения. Парк строительных машин России в
Создание отечественных строительных машин было начато в 1921—1927 гг., и в настоящее время их выпускается более 700 наименований. В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976 — 1980 гг., принятых на XXV съезде КПСС, предусмотрено значительное увеличение парка машин, выпуск их повышенной единичной мощности, переход от создания отдельных агрегатов к разработке и внедрению систем машин, охватывающих весь технологический процесс, механизацию и автоматизацию трудоемких видов производства. Осуществление комплексной механизации в строительстве позволяет значительно увеличить производительность труда и снизить трудоемкость и стоимость работ. Перечисленные мероприятия требуют от инженеров знания принципов действия основных устройств машины; особенностей основных классов, групп и типов машин и принципов их действия; факторов, влияющих на производительность, и методов расчета производительности; основ правильной эксплуатации машин.
В СССР создан ряд научных школ, разрабатывающих основы теории рабочих процессов, осуществляемых строительными машинами, а также особенности расчета конструкции их машин. В этой области наиболее существенные результаты достигнуты профессорами Н. Г. Домбровским, Д. П. Волковым, Д. И. Федоровым, Ю. А, Ветровым, А. Н. Зелениным, М. И. Гальпериным, В. И. Баловпевым и др. Данный учебник написан в соответствии с программой курса для специальности «Промышленное и гражданское строительство». первое издание книги вышло в
Авторами приведен минимум материала, которого достаточно для того, чтобы студенты могли изучить принципы устройства и работы машин, физическую сущность явлений, происходящих при их эксплуатации, технические параметры машин и технико-экономические показатели их работы, а также на практике правильно выбрать машину для выполнения заданных технологических операций, оценить влияние отдельной машины и условий работы на ее производительность и т. д.
Курс «Строительные машины» содержит общие вопросы конструкций строительных машин, где излагаются основные характеристики отдельных машин — проходимость, маневренность и др., а также системы управления, силовые установки, ходовая часть машин, методы расчета тяговых усилий, определение сил сопротивления рабочих органов при разрушении грунтов и пород и т. д.
На основе опыта использования этого учебника в различных вузах, а также требований, которые предъявляют на данном этапе строители, авторы в третьем издании изменили объемы некоторых разделов: сокращен объем материала по машинам для земляных работ, увеличен объем материала по ручным машинам, так как они получают все большее применение (ими пользуются около 60% строителей и монтажников).
Для облегчения изучения курса студентами заочных вузов в учебник включены контрольные вопроси. За основу написания гл. «Детали машин» был принят учебник проф. Д. Н. Решетова «Детали машин». Главы с 1 по 10 написаны докторами техн. наук профессорами М. И. Гальпериным и II. Г. Домбровским, гл. 11, 12 — инж. Л. М. Местечкиным.
Авторы выряжают глубокую благодарность руководителю кафедры эксплуатации и ремонта строительных машин Киевского инженерно-строительного института профессору А. Ф. Чубуку за ценные методические рекомендации и уточнения в материале, излагаемом в учебнике, и инж. И. А. Смолиной за оказанную помощь при переработке учебника.
ГЛАВА 1 ДЕТАЛИ МАШИН
§ (.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕТАЛЯХ МАШИН
Машины и механизмы состоят из отдельных деталей. Деталь представляет собой одно целое (вал, винт и др.). Группа деталей, работающих в комплексе и объединенных общим назначением; называется узлами (коробка передач, редуктор и др.). Различают детали простые (гайка, шпонка, винт и т. д.) и сложные (коленчатый вал, корпус ковша экскаватора, корпус редуктора).
В курсе деталей машин изучаются детали и узлы общего назначения, встречающиеся почти во всех машинах: болты, валы, муфты, механические передачи и др.
Эффективная работа машин, срок их службы определяются прочностью, жесткостью, виброустойчивостью, износостойкостью, теплостойкостью и надежностью деталей этих машин. V Прочность — свойство детали сопротивляться разрушению под действием на нее внешних нагрузок. Прочность детали зависит от характера приложения нагрузки, от формы детали, а также от материала, из которого они изготовлена.
На детали могут действовать нормальные, случайные и аварийные нагрузки. Нормальные нагрузки по величине и характеру соответствуют паспортным условиям работы машины. По ним ведется расчет на долговечность. Случайные нагрузки — наименее выгодные сочетания одновременно действующих на деталь нагрузок, которые возможны во время работы при исправных механизмах, правильном управлении и эксплуатации машины и очень тяжелых условиях; они вызывают максимальные напряжения в детали. Расчет детали на прочность ведут, исходя из этих нагрузок. Размеры, форма детали, материал и его обработка должны быть такими, чтобы напряжения, возникающие при работе детали, от этих нагрузок не превосходили допустимых величин. Аварийные нагрузки могут возникнуть в случае неисправной работы механизмов или нарушения правил управления и эксплуатации. По этим нагрузкам рассчитывают предохранительные устройства с тем, чтобы нагрузка на деталь не превосходила случайной нагрузки.
С точки зрения изменения напряжений во времени их можно разделить на постоянные и переменные (рис. 1.1). Переменные напряжения могут быть симметричными (рис. 1.1,6), асимметричными, знакопостоянными (рис. 1.1, в), знакопеременными (рис, 1.1, г) или пульсирующими (рис. 1.1, д).
Постоянное по времени напряжение (рис. 1.1 о) характеризуется максимальным значением.
Для машин, работа с которыми опасна для жизни, коэффициент запаса прочности регламентирован нормами Гостехнадзора.
Жесткость детали характеризуется величиной ее упругой деформации под влиянием действующих на нее нагрузок. Для обеспечения необходимой жесткости материал и размеры детали выбирают такими, чтобы величина ее деформации не превышала допустимую, иначе работа машины нарушится. 11анример, при недостаточной жесткости вала, т. е. при его изгибе, может нарушиться работа зубчатого зацепления. Различают собственную жесткость деталей, когда деформируется весь объем материала (изгиб вала), и контактную жесткость, когда деформируются поверхностные слои материал, (смятие поверхностей зубьев зубчатых колес в местах их контакта).
Потеря устойчивости характеризуется необратимой деформацией детали или конструкции (фермы), они теряют первоначальную форму, становятся неработоспособными.
Виброустойчивость — работоспособность деталей в условиях вибрации. Вибрации быстро выводят детали из строя вследствие усталостных напряжений, поэтому при проектировании машин, на которых устанавливают вибраторы, особое внимание уделяют расчету деталей на виброустойчивость. Одновременно подбирают условия, при которых предотвращается возможность появления вибрации в тех деталях, где они не требуются.
Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию. Изнашивание — это процесс постепенного изменения поверхностных размеров деталей, происходящего при трении. Износ — результат изнашивания в виде изменения размеров детали и свойств ее поверхности.
Основные виды изнашивания: 1) механическое — абразивное изнашивание при хрупком разрушении поверхности; 2) молекулярно- механическое — схватывание поверхностей двух сопряженных деталей и проникновение металла одной детали на другую; 3) коррозионно - механическое — результат воздействия агрессивной среды на поверхность деталей; 4) молекулярно-тепловое — возникает в результате трения между деталями, а также воздействия тепловых процессов, которые происходят в отдельных узлах машин.
Износ снижает прочность и жесткость, долговечность и надежность детали, может увеличить динамические нагрузки вследствие увеличения зазоров в деталях. Износ уменьшается при смазке трущихся поверхностей, снижении давления между ними, предохранении деталей от попадания на трущиеся поверхности абразивных частиц и агрессивных сред.
Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность можно определять для машины в целом или для отдельных агрегатов, узлов и деталей.
Ремонтоспособность характеризуется отношением времени простоя в ремонте к рабочему времени, доступностью узлов и деталей для осмотра или замены, процентом деталей и узлов, которые взаимозаменяемы с запасными деталями. Чем больше этот процент, в особенности целых узлов (ремонтные узлы), тем меньше время простоев в ремонте.
Трение вызывает износ поверхностей деталей, их нагрев. На износ и нагрев расходуется энергия, и чем больше сила трения, тем больше этот расход и меньше КПД машины. Для уменьшения сил трения производят смазку трущихся поверхностей сплошным слоем смазки.
Такое трение называют жидкостным. Трение, происходящее между поверхностями без смазки, называют сухим. Коэффициент жидкостного трения (в 10 раз меньше коэффициента сухого трения).
Ряд механизмов (тормозные устройства, винтовые домкраты, ременные и фрикционные передачи и др.) работает па принципе использования силы трения.
Для значительного уменьшения силы трения в некоторых конструкциях относительное скольжение одной поверхности, но другой заменяют перекатыванием. Если одно из тел катится по поверхности другого без скольжения, то возникает сопротивление, вызываемое силами трения качения.
Тело качения (каток) в опорной поверхности деформируется, в результате чего возникает площадка контакта.
...