化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)1

1、化工機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn),匯報(bào)人/部門：孫榮杰 2013年7月29日,藍(lán)星系統(tǒng)內(nèi)部使用，請(qǐng)勿外傳,一、機(jī)械零件的常用材料,碳素鋼,合金鋼,鑄鋼,碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于受力不大且基本上是承受靜載荷的零件,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：,用于受力較大，且受變載荷或沖擊載荷的零件,普通低合金鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼：常用,合金工具鋼,特殊合金鋼,碳素鑄鋼,合金鑄鋼,通常只用于制造重要的或具有特殊性能要求的零件,鋼,制造承受重載荷的大型零件或形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求較高的零件，如聯(lián)軸器等,鑄鐵,灰鑄鐵：用于制造受壓狀態(tài)下的零件,球墨鑄鐵：可用來制造曲軸、齒輪等，成本低于鍛鋼件,銅合金,黃銅：制造管件、散熱器、墊片以及化工、船用等零件,青

2、銅：,普通青銅：制造蝸輪、對(duì)開螺母、滑動(dòng)軸承中的軸瓦等,特殊青銅：制造蝸輪、在蒸汽和海水條件下工作的齒輪等,非金屬材料：橡膠、塑料、皮革、陶瓷、木材、紙板等,復(fù)合材料：兩種或兩種以上的金屬或非金屬材料復(fù)合而成的新型材料,二、機(jī)械常見重要零部件,2.1軸 2.1.1軸的材料 2.1.2軸的功能與類型 2.1.3軸的分類,一、軸的失效：多為疲勞損壞,二、軸的材料要求：足夠的疲勞強(qiáng)度、 對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小、以及良好的加工性能等。,碳素鋼：35、45、50鋼（優(yōu)質(zhì)碳素鋼： 一般正火）； Q235、Q275（普通碳素鋼：不重要或者受力較?。?合金鋼：40CrNi、38CrMoAlA；20Cr、20Cr

3、MnTi； （重載、要求減輕重量時(shí)、要求提高耐磨性；淬火、調(diào)質(zhì)）,球墨鑄鐵：鑄鐵 QT、合金鑄鐵、形狀復(fù)雜軸,2.1.1 軸的材料,鋼種和熱處理對(duì)彈性模量影響很小，對(duì)增大軸剛度無效 （增大軸徑、減小跨距） 合金鋼強(qiáng)度高，但對(duì)應(yīng)力集中敏感，如果結(jié)構(gòu)上和表面上 不注意，軸強(qiáng)度得不到改善,軸,2.1.2軸的功用 用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪,類型,轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩,按承受載荷分,2.1.3軸的分類,按軸的形狀分,傳動(dòng)軸-只傳遞扭矩,心軸-只承受彎矩,直軸,曲軸,撓性鋼絲軸,1. 轉(zhuǎn)軸,組成：軸頸、軸頭、軸身； 特點(diǎn)：傳遞扭矩又承受彎矩。,2.1.3 軸的分類,2. 傳動(dòng)軸

4、,組成：軸頸、軸頭、軸身； 特點(diǎn)：只傳遞扭矩，不承受彎矩或彎矩很小。,2.1.3 軸的分類,2.1.3 軸的分類,3. 心軸,分類：固定心軸、轉(zhuǎn)動(dòng)心軸； 特點(diǎn)：只承受彎矩，不傳遞扭矩。,2.1.3 軸的分類,1. 直軸,分類：階梯軸、光軸；,2. 曲軸,2.1.3 軸的分類,3. 撓性鋼絲軸,由幾層緊貼在一起的鋼絲層構(gòu)成，可以把轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置，常用于振搗器等設(shè)備中。,2.1.3 軸的分類,2.2 齒輪,2.2.1 齒輪材料及熱處理 2.2.2 齒輪概述 2.2.3 齒輪分類 2.2.4 齒輪的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,一、齒輪材料,1. 鋼,1) 鍛鋼,中(碳、合金)鋼整體、表面淬

5、火+低溫回火,低(碳、合金)鋼滲碳、淬火、回火(20Cr),氮化鋼(如30CrMoAlA)調(diào)質(zhì)、滲氮,氰化鋼碳、氮共滲,2) 鑄鋼 ZG270-500(ZG35)、ZG310-570(ZG45)、 ZG40Cr,2. 鑄鐵 常用HT250、HT350、QT500-7、QT600-3,3. 工程塑料 小齒輪用夾布膠木、尼龍制造,2.2 .1 輪齒材料及熱處理,二、齒輪的熱處理,2.2 .1 輪齒材料及熱處理,熱處理方法,表面淬火,滲碳淬火,調(diào)質(zhì),正火,滲氮,1. 表面淬火,- 高頻淬火、火焰淬火,一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。 表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá) 5256

6、HRC，面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。,2. 滲碳淬火,滲碳鋼為含碳量0.150.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)5662HRC，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重要傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。,調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220260HBS 。因?yàn)橛捕炔桓?，故可在熱處理后精切齒形，且在使用中易于跑合。,3. 調(diào) 質(zhì),2.2 輪齒材料及熱處理,4. 正火,正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。,滲氮是

7、一種化學(xué)處理。 滲氮后齒面硬度可達(dá)6062HRC。 氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難以磨齒的場合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.,5. 滲氮,2.2.1 輪齒材料及熱處理,特點(diǎn)及應(yīng)用： 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS 350，屬軟齒 面，工藝簡單、用于一般傳動(dòng)。 當(dāng)大小齒輪都是軟齒面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng) 度低，故在選材和熱處理時(shí)，小輪比大輪硬度高: 2050HBS,表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，屬 硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于 結(jié)構(gòu)緊湊的場合。,2.2.1 輪齒材料及熱處理,一、主要特點(diǎn),1) 瞬時(shí)傳動(dòng)比 i 恒定,2) 適用的節(jié)圓圓周速度范圍大,

8、3) 傳動(dòng)效率 高,4) 結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近距離傳動(dòng),5) 傳動(dòng)比范圍大,2.2.2 齒輪概 述,二、分類,按齒輪對(duì)數(shù),按工作條件,按齒面硬度,2.2.3 齒輪分類,2.2.4 輪齒的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,2.3 軸承,一、軸承的作用 二、軸承的分類 三、滑動(dòng)軸承 四、滾動(dòng)軸承 五、軸承的選型 六、軸承的安裝與拆卸,2.3.1 軸承的作用,軸承的作用,1、支撐軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度； 2、減少轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦和磨損；,2.3.2 軸承的分類,根據(jù)摩擦性質(zhì)，軸承分為：滑動(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承,按受載方向不同，分為：,向心軸承（徑向軸承）：,向心推力軸承 （徑向止推軸承）：,推力軸承

9、（止推軸承）：,承受徑向力,承受軸向力,承受徑向力和軸向力,徑向滑動(dòng)軸承,推力滑動(dòng)軸承,滾動(dòng)軸承（向心軸承）,滾動(dòng)軸承（推力軸承）,軸承的分類,2.3.2.1 滑動(dòng)軸承,主要用于工作轉(zhuǎn)速特高、支承要求特精、特重型、承受具大沖擊、須成剖分式等特殊工作條件。,滑動(dòng)軸承,1.滑動(dòng)軸承的構(gòu)造與特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)：由軸承座、軸承蓋、軸瓦、連接螺栓等組成 特點(diǎn)： 、承載能力大，耐沖擊； 、工作平穩(wěn)，噪音低； 、結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，軸向尺寸大。 滑動(dòng)軸承的應(yīng)用場合： 、高速、高精度、重載的場合；如汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、機(jī)床等； 、極大型的、極微型的、極簡單的場合； 、結(jié)構(gòu)上要求剖分的場合；如曲軸軸承； 、受沖擊

10、與振動(dòng)載荷的場合；如軋鋼機(jī)。,滑動(dòng)軸承,常用徑向滑動(dòng)軸承分2類, 整體式徑向滑動(dòng)軸承, 剖分式徑向滑動(dòng)軸承,螺紋孔,軸承座,軸承蓋,聯(lián)接螺栓,剖分軸瓦,軸承,軸承座,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但軸套磨損后軸承間隙過大無法調(diào)整，不便裝拆粗重的軸。 應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)械中。,特點(diǎn)：軸承裝拆方便，軸瓦磨損后便于調(diào)整軸承間隙。 應(yīng)用：工作轉(zhuǎn)速特高、支承要求特精、承受具大沖擊、須成剖分式等,滑動(dòng)軸承,1.滾動(dòng)軸承的構(gòu)造 滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)如圖所示,通常由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架4組成。內(nèi)圈裝在軸頸上, 外圈裝在軸承座孔內(nèi), 多數(shù)情況下內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng), 外圈保持不動(dòng)。 工作時(shí), 滾動(dòng)體在

11、內(nèi)外圈間滾動(dòng), 保持架將滾動(dòng)體均勻地隔開, 以減少滾動(dòng)體之間的摩擦和磨損。,四、滾動(dòng)軸承,滾動(dòng)軸承,滾動(dòng)軸承,1、 球軸承 承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高 滾子軸承承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低,在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小、高速性能好。,球軸承,滾子軸承,滾動(dòng)軸承,2、圓錐滾子軸承,可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。一般成對(duì)使用。,滾動(dòng)軸承,3、推力軸承,只能承受軸向載荷。為了防止鋼球與滾道之間的滑動(dòng)，工作時(shí)必須加一定的軸向載荷。高速時(shí)離心力大，鋼球與保持架摩擦，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限轉(zhuǎn)速很低。,滾動(dòng)軸承,4、推力圓

12、柱滾子軸承,推力圓柱滾子軸承可以用于承受單向的軸向載荷，它比推力球軸承的軸向承載能力大得多。并且剛性大，占用軸向空間小。推力圓柱滾子軸承適用于轉(zhuǎn)速低的場合。推力圓柱滾子軸承與推力調(diào)心滾子軸承、推力圓錐滾子軸承和推力滾針軸承常統(tǒng)稱為推力滾子軸承。,滾動(dòng)軸承,5.常用滾動(dòng)軸承的代號(hào),滾動(dòng)軸承代號(hào)是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號(hào)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-93規(guī)定軸承的代號(hào)由三部分組成：,前置代號(hào)（字母） 基本代號(hào)（數(shù)字、字母） 后置代號(hào)（字母+數(shù)字）, 軸承分部件代號(hào), 密封與防塵代號(hào),五 四 三 二 一, 類型代號(hào), 寬度系列代號(hào), 直徑系列代號(hào), 內(nèi)徑代號(hào),

13、 保持架及材料代號(hào), 特殊軸承材料代號(hào), 公差等級(jí)代號(hào), 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào), 游隙代號(hào), 其他代號(hào),滾動(dòng)軸承,常見軸承的基本類型代號(hào),滾動(dòng)軸承,6103：,6深溝球軸承，1特輕系列，03內(nèi)徑d=17mm，公差等級(jí)為0級(jí)，游隙組為0組；,6308：,6深溝球軸承，3中系列，08 內(nèi)徑d=40mm， 公差等級(jí)為0級(jí)，游隙組為0組；,7214AC/P4：,7角接觸球軸承，2輕系列，14內(nèi)徑d=70mm，公差等級(jí)為4級(jí)，游隙組為0組；,N105/P5：,N圓柱滾子軸承，1特輕系列，05內(nèi)徑d=20mm，公差等級(jí)為5級(jí)，游隙組為0組；,30213：,3圓錐滾子軸承，2輕系列，13內(nèi)徑d=65mm，0正常寬度

14、(0不可省略)，公差等級(jí)為0級(jí)；,滾動(dòng)軸承,選用原則： 1、球軸承比滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速高，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承； 2、在高速時(shí)，以選用超輕、特輕及輕系列的軸承（內(nèi)徑相同 時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體就越輕小，產(chǎn)生的離心慣性力也?。?3、保持架的材料對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大，實(shí)體保持架比沖壓保持架允許有更高一些的轉(zhuǎn)速； 4、推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷不是十分大，可以采用角接觸球軸承來承受純軸向力； 5、若工作轉(zhuǎn)速超過了軸承樣本，可以用提高公差等級(jí)、適當(dāng)增大游隙、選用循環(huán)冷卻等方法。,軸承選型,五、滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸,裝拆滾動(dòng)軸承時(shí)，要特別注意以下兩點(diǎn)： 1、不允許通過滾動(dòng)體來傳力，以免

15、使?jié)L道或滾動(dòng)體造成損傷。 2、由于軸承的配合較緊，裝拆時(shí)應(yīng)使用專門的工具。,軸承拆卸,拉拔器應(yīng)卡住軸承內(nèi)環(huán)均勻用力,如果拉拔器不能卡在軸承內(nèi)環(huán)，就很可能對(duì)軸承造成傷害，為了盡量小損壞軸承，可以一邊拉拔軸承一邊旋轉(zhuǎn)拉拔器,軸承拆卸,軸承拆卸,一、螺栓的材料,一般螺紋聯(lián)接件常用材料為低碳鋼和中碳鋼， 如 Q215、Q235、15、35、45 等。,受沖擊、振動(dòng)和變載荷作用的螺栓可用合金鋼， 如 15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB 等。,10.7 螺栓的材料和許用應(yīng)力,公差等級(jí)：A、B、C，其中A級(jí)最高。,力學(xué)性能：10個(gè)等級(jí)， 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8

16、 9.8 10.9 12.9 小數(shù)點(diǎn)前，代表強(qiáng)度極限的1/100; 小數(shù)點(diǎn)后，代表屈服極限與強(qiáng)度極限比值 的10倍。,聯(lián)接的分類 ：,動(dòng)聯(lián)接 靜聯(lián)接,10.1 螺紋聯(lián)接,二、螺紋的分類,10.1 螺紋聯(lián)接,按螺紋的牙型分：,螺紋的分類,按螺紋的旋向分：,按螺旋線根數(shù)分：,按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分：,按螺旋的作用分：,按母體的形狀分：,矩形螺紋、三角形螺紋 梯形螺紋、鋸齒形螺紋,右旋螺紋、左旋螺紋,單線螺紋、多線螺紋,外螺紋 內(nèi)螺紋,聯(lián)接螺紋、傳動(dòng)螺紋,圓柱螺紋、圓錐螺紋,螺紋的牙型,10.1 螺紋聯(lián)接,左旋螺紋和右旋螺紋,左旋,右旋,10.1 螺紋聯(lián)接,雙線螺紋,單線螺紋,S = 2P,S =P,

17、一般: n 4,n線螺紋: S = n P,單線螺紋、多線螺紋,10.1 螺紋聯(lián)接,螺紋副,10.1 螺紋聯(lián)接,二、螺紋緊固件,10.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件,螺母,螺釘、緊定螺釘,雙頭螺柱,螺栓,螺紋緊固件,墊圈,螺母的結(jié)構(gòu)形式,10.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件,墊圈的結(jié)構(gòu)形式,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,作用：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭 矩， 或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。,類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。,1. 平鍵聯(lián)接,特點(diǎn)：定心好、 裝拆方便。,種類：,普通平鍵,導(dǎo)向平鍵,一、鍵聯(lián)接的類型,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,普通平鍵,單圓頭(C型),圓頭

18、(A型),方頭(B型),用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。,用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。,用于軸端,普通平鍵應(yīng)用最廣。,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,導(dǎo)向平鍵,零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長度較長，需用螺釘固定。,為便于裝拆，制有起鍵螺孔。,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,2. 半圓鍵聯(lián)接,優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。,缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，只適 用于輕載聯(lián)接。,特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度， 輪轂槽的底面也有1:100的斜度。,缺 點(diǎn)：定心精度不高。,應(yīng) 用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。,3. 楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。 鉤頭是用來拆卸用的,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,在重型機(jī)械中常采用切向鍵-一對(duì)楔鍵組成。,裝配時(shí)將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時(shí)，需要兩對(duì)切向鍵分布成120130 。,鍵被剪斷,二、平鍵連接的強(qiáng)度校核,10.11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,鍵的材料：B 370 Mpa的碳素鋼，常用45鋼。,鍵的選?。航孛娉叽鏱、h查表選取； 長度L參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。,主要失效形式：壓潰、磨損(動(dòng)聯(lián)接)、剪斷。,一般不會(huì)出現(xiàn),三、花鍵連接,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沿周