機(jī)械與液壓傳動基礎(chǔ)知識

機(jī)械與液壓傳動基礎(chǔ)知識1.機(jī)械基礎(chǔ)知識在起重作業(yè)中，要使用各種各樣的起重機(jī)械，如起重機(jī)、汽車等。起重機(jī)械是由許多構(gòu)件裝配成整體的，構(gòu)件是機(jī)器中運(yùn)動的單元。各類起重機(jī)械的構(gòu)造、性能和用途是不一樣的，但它們都具有以下三個(gè)共同特征：(1)都是由零部件組合而成；(2)都具有一定的傳動方式，各構(gòu)件之間具有確定的相對運(yùn)動；(3)都能利用機(jī)械能來完成有用功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。2.常用機(jī)械連接(1)螺紋連接利用螺栓、螺母等零件，把需要相對固定在一起的零件連接在一起的方式，稱為螺紋連接。1)螺紋連接的種類①螺栓連接圖7-11為螺栓連接。它的特點(diǎn)是被連接件上無螺紋，只需制成光孔。螺栓連接主要用于被連接件都不太厚并能在連接件兩邊進(jìn)行裝配的場合。螺栓連接分為普通螺栓連接、鉸制孔螺栓連接和高強(qiáng)螺栓連接三種。圖7-11(a)所示為普通螺栓連接，被連接的通孔與螺栓桿間有一定間隙，在這種情況下螺栓受到拉伸作用。普通螺栓連接加工精度較低，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，應(yīng)用廣。圖7-11(b)所示為鉸制孔螺栓連接，螺栓的光桿和通孔間采用基孔制過渡配合，這種連接的螺桿工作時(shí)受到剪切和擠壓作用，主要承受橫向載荷。其用于載荷大、沖擊嚴(yán)重、要求良好對中的場合。但加工精度高，裝配難度大。高強(qiáng)度螺栓的栓體和螺母均用高強(qiáng)度鋼材制造，被連接件的螺孔直徑一般比螺栓直徑大2mm,安裝時(shí)，要用力矩扳手對螺栓施以很大的預(yù)緊力，從而在被連接面間產(chǎn)生很大的摩擦力來傳遞載荷，其可承受拉壓和剪切載荷，裝配工藝簡單。②雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接常用于被連接件之一較厚或?yàn)榱耸菇Y(jié)構(gòu)緊湊必須采用不通孔的場合。雙頭螺柱螺紋較短的一端可旋入被連接件，不適宜常拆卸。而無螺紋孔的被連接件、螺母及墊圈均可多次拆裝。③螺釘連接如圖7-12(a)所示，螺釘連接不用螺母，它適用于被連接件較厚而不常拆裝的場合。④緊定螺釘連接緊定螺釘連接是用緊定螺釘旋入被連接件之一的螺紋孔中，如圖7-12(b)所示。其用末端頂緊另一個(gè)被連接件，使兩個(gè)零件位置固定，并可傳遞不太大的力或力矩。⑤特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接圖7-13(a)為將機(jī)座或機(jī)架固定在地基上的地腳螺栓連接。圖7-13(b)為起吊機(jī)器或大型零部件的吊環(huán)螺釘連接。圖7-13(c)為用于工裝設(shè)備的T形槽螺栓連接。2)螺紋連接的防松受靜載荷作用、采用標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件的螺紋連接，由于自鎖而不會松動。在變載荷、振動、連續(xù)沖擊荷載或溫度較高的情況下，螺紋連接會松動。連接發(fā)生松動的危害很大，輕則使工作不正常，重則會引起嚴(yán)重事故。因此，用于變載荷的螺紋連接必須采取防松措施。螺紋連接的防松裝置類型很多，按防松原理可分為靠摩擦力防松、機(jī)械方法防松和永久止動。①靠摩擦力防松靠摩擦力防松的原理是使互相旋合的內(nèi)外螺紋中存在壓力，靠螺紋間的摩擦力和支承面與螺母間的摩擦力來防松，常用型式有雙螺母防松、彈簧墊圈防松。②機(jī)械方法防松機(jī)械方法防松最可靠，常應(yīng)用于高速動載的螺紋連接，如運(yùn)輸車輛，工程機(jī)械等均常采用。其常用型式有槽形螺母與開口銷防松、止動墊圈防松。③永久止動防松當(dāng)螺紋連接不需要再拆卸時(shí)，可應(yīng)用永久止動防松，如鐵塔地腳螺栓的防松。永久止動常用沖點(diǎn)法、黏結(jié)法或焊接法。(2)銷連接1)銷的類型銷主要用于零件之間的連接與定位。常用的銷有圓柱銷、圓錐銷和開口銷2)銷連接的作用圓柱銷和圓錐銷的作用：一是定位，二是連接并傳遞轉(zhuǎn)矩三是安全保護(hù)。開口銷的作用主要是防止被連接件松脫。3.常用機(jī)械傳動的種類(1)帶傳動1)帶傳動的工作原理帶傳動是一種應(yīng)用很廣的機(jī)械傳動，一般多用于減速傳動帶傳動由主動帶輪、從動帶輪和緊套在兩帶輪上的傳動帶組成如圖7-15所示。帶傳動的工作原理是：傳動帶緊套在兩帶輪上使帶與帶輪接觸面之間產(chǎn)生壓力。當(dāng)主動輪回轉(zhuǎn)時(shí)，帶與帶輪的接觸面便產(chǎn)生摩擦力，摩擦力使傳動帶運(yùn)動，而傳動帶又靠它與從動輪之間的摩擦力，使從動輪運(yùn)動。2)帶傳動的類型按傳動帶的橫截面形狀，帶傳動分為平帶傳動、V帶傳動、圓帶傳動和同步帶傳動。①平帶傳動平帶的橫截面為長方形，其工作面為內(nèi)表面。常用的傳動帶以橡膠帆布帶為最多，另外還有質(zhì)量較高的絲織帶和錦綸編織帶等多種。②V帶傳動V帶舊稱三角帶，新標(biāo)準(zhǔn)稱V帶。V帶的橫截面為梯形，它的工作面為兩側(cè)面。與平帶相比，在相同條件下，V帶的傳動能力要強(qiáng)3倍左右，因此應(yīng)用廣泛。平帶只用一根，而V帶可用多根，所以V帶傳遞功率的范圍也更廣。③圓帶傳動圓帶的橫截面為圓形。圓帶一般用皮革或合成纖維制成，常用于功率很小的場合，如縫紉機(jī)和醫(yī)療設(shè)備等。④同步帶傳動嚙合型帶傳動一般也稱為同步帶傳動。它通過傳動帶內(nèi)表面上等距分布的橫向齒和帶輪上的相應(yīng)齒槽的嚙合來傳遞運(yùn)動。傳動帶一般用聚氨酯或氯丁橡膠制成。同步帶傳動除了保持帶傳動的緩沖、吸振、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)外，還能保證傳動比恒定。目前，這種傳動已應(yīng)用在機(jī)床、通風(fēng)設(shè)備和電子計(jì)算機(jī)設(shè)備等之上。(2)鏈傳動1)鏈傳動的組成鏈傳動是具有撓性件(鏈條)的嚙合傳動。鏈傳動主要是由主動鏈輪、從動鏈輪和跨繞兩鏈輪的鏈條所組成，如圖7-16所示，其工作時(shí)依靠鏈條和鏈輪的嚙合而傳遞動力。2)鏈傳動的應(yīng)用范圍鏈傳動既可用于減速傳動，也可用于增速傳動。它最適合用于兩軸相距較遠(yuǎn)，又不適合用帶傳動的場合。如工作現(xiàn)場溫度高，灰塵大，不允許打滑等。運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)械上常應(yīng)用鏈傳動。鏈傳動的傳動比i一般小于6,傳遞的功率P≤100kW,鏈速v≤15m/s,效率為0.95～0.98。3)鏈傳動的類型鏈傳動的類型主要是齒形鏈和套筒滾子鏈。套筒滾子鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)件，它的主要參數(shù)是節(jié)距。節(jié)距是指相鄰兩軸銷軸線間的距離。(3)齒輪傳動1)齒輪傳動的特點(diǎn)齒輪傳動的傳動比準(zhǔn)確，傳動功率范圍大，可以從幾瓦到幾萬千瓦；適應(yīng)的速度范圍廣，可從低到300m/s;傳動率高，可達(dá)0.98～0.99;結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、使用壽命長。2)齒輪傳動的分類齒輪傳動的類型很多，分類方法也有多種。①按嚙合方式分類，可分為外嚙合齒輪傳動、內(nèi)嚙合齒輪傳動和齒輪齒條傳動；②按輪齒的形態(tài)和兩齒輪軸線的相互位置分類，可分為兩軸線平行的齒輪傳動、兩軸線相交的齒輪傳動、兩軸線交錯(cuò)的齒輪傳動；③按齒廓曲線分類，可分為漸開線傳動、擺線傳動和圓弧線傳動；④按傳動是否封閉分類，可分為開式傳動、閉式傳動。一般不重要、較簡單的傳動用開式傳動，重要而較復(fù)雜的傳動用閉式傳動。3)蝸桿傳動蝸桿傳動是特殊的齒輪傳動，其由蝸桿和蝸輪組成，主要用于傳遞空間交錯(cuò)軸的運(yùn)動和動力，如圖7-17所示。兩軸間的交錯(cuò)角一般為90°。通常蝸桿傳動都是以蝸桿為主動件。蝸桿傳動廣泛應(yīng)用于電力、工程機(jī)械、機(jī)床和起重等機(jī)械設(shè)備。蝸桿傳動具有以下特點(diǎn)：①傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。②傳動平穩(wěn)、噪聲小。蝸桿的齒形是連續(xù)的螺旋齒，傳動時(shí)它連續(xù)推動蝸輪齒，無振動和沖擊，非常平穩(wěn)。③具有自鎖性能。有些蝸桿傳動，當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角(螺旋升角)小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動能自鎖。也就是只能由蝸桿帶動蝸輪，而蝸輪不能帶動蝸桿。自鎖性能在一些設(shè)備上應(yīng)用不會引起設(shè)備反轉(zhuǎn)。④傳動效率低。因蝸桿與蝸輪的齒面間存在著相當(dāng)大的滑動摩擦，所以發(fā)熱嚴(yán)重，功率損失大，效率低，一般為0.7~0.8。當(dāng)具有自鎖性時(shí)，效率低于0.5。⑤適用功率范圍小。因效率低，蝸桿傳動不適合傳遞較大功率，一般應(yīng)用在40kW以下，不長期連續(xù)工作的場合。⑥需用貴重材料制造蝸輪。蝸桿傳動中，為了減輕磨損，蝸輪要用貴重的減摩材料制造。4.液壓傳動基礎(chǔ)知識(1)液壓傳動的工作原理液壓傳動是利用密封容器內(nèi)的液體(常用油)傳遞動力或控制動作的一種傳動方式。目前，在各類機(jī)械設(shè)備中已普遍應(yīng)用液壓技術(shù)。液壓傳動的原理是：以油液為工作介質(zhì)，通過密封容器的容積變化傳遞運(yùn)動，依靠油液的壓力傳遞動力。(2)液壓傳動的基本組成油壓千斤頂(圖7-18)的液壓工作原理是：手動液壓泵是動力裝置，它將人力產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能；升舉液壓缸是執(zhí)行裝置，它將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，舉起重物；油液流動方向的變換是由單向閥和控制閥實(shí)現(xiàn)的，它們是控制裝置；此外，油管、油箱等也必不可少，它們屬于輔助裝置?？傊?，液壓傳動除工作介質(zhì)油液外，主要由四部分組成，它們是：①動力裝置——-液壓泵動力裝置的作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，將原動機(jī)(主要是電動機(jī))輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能。②執(zhí)行裝置——液壓缸或液壓馬達(dá)執(zhí)行裝置的作用是在壓力油的推動下，對外做功，滿足使用要求。③控制裝置-各種控制閥控制裝置分別控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、速度及流動方向，使其按要求進(jìn)行工作。④輔助裝置——油箱、油管、壓力表、濾油器等輔助裝置在液壓系統(tǒng)中起連接、貯油、過濾及檢測等作用。5.主要機(jī)械零部件(1)軸軸是機(jī)械設(shè)備中主要的零件之一。它的作用是支持回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件(齒輪、葉輪等),并傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。軸和旋轉(zhuǎn)零件的配合部分稱為軸頭，軸頭為圓柱形或圓錐形。軸和軸承配合部分稱為軸頸。(2)軸承軸承是支承軸的部件，在機(jī)械設(shè)備中起重要作用。按摩擦性質(zhì)，軸承分為滑動摩擦軸承(簡稱滑動軸承)和滾動摩擦軸承(簡稱滾動軸承)兩大類。1)滑動軸承滑動軸承工作可靠、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小，承載能力強(qiáng)，在要求低的設(shè)備中應(yīng)用廣泛。按滑動軸承能承受的載荷方向，可分為承受徑向載荷的向心軸承和承受軸向載荷的推力軸承兩類。由于推力滑動軸承不如推力滾動軸承使用方便，一般機(jī)械均選用推力滾動軸承。向心滑動軸承應(yīng)用較多。2)滾動軸承①滾動軸承的結(jié)構(gòu)除極少數(shù)外，絕大多數(shù)滾動軸承都是由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架四部分組成的，如圖7-19所示。外圈和內(nèi)圈分別與軸承座孔和軸頸裝配在一起，工作時(shí)，滾動體在內(nèi)、外圈之間滾動。保持架的作用是把滾動體均勻分開，不讓它們之間產(chǎn)生摩擦和磨損。②滾動軸承的分類按滾動體的形狀分類，可將滾動軸承分為球軸承、短圓柱滾子軸承、長圓柱滾子軸承、球面滾子軸承、圓錐滾子軸承和滾針軸承。按滾動軸承能承受的載荷方向分類，可將軸承分為向心軋承、推力軸承和角接觸軸承三類。(3)聯(lián)軸器將兩聯(lián)軸接在一起，只有在機(jī)器停止轉(zhuǎn)動后，才能將兩軸拆卸開的裝置稱為聯(lián)軸器。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。1)剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器又分為固定式和可移式兩類。固定式剛性聯(lián)軸器在安裝和工作(運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)，要求兩軸線嚴(yán)格同心，而可移式剛性聯(lián)軸器允許有一定限度的偏斜和偏移。①固定式剛性聯(lián)軸器中最簡單的固定式剛性聯(lián)軸器為套管聯(lián)軸器。它由套筒和銷釘或鍵所組成。套筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，裝拆不太方便，常用于機(jī)床、