機(jī)械與液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

機(jī)械與液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)1.機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)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(chē)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(dòng)的單元。各類(lèi)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(dòng)方式，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；(3)都能利用機(jī)械能來(lái)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(duì)固定在一起的零件連接在一起的方式，稱(chēng)為螺紋連接。1)螺紋連接的種類(lèi)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(wú)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(chǎng)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(jiǎn)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(guò)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(duì)中的場(chǎng)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(duì)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(lái)傳遞載荷，其可承受拉壓和剪切載荷，裝配工藝簡(jiǎn)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(chǎng)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(wú)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(chǎng)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(huì)松動(dòng)。在變載荷、振動(dòng)、連續(xù)沖擊荷載或溫度較高的情況下，螺紋連接會(huì)松動(dòng)。連接發(fā)生松動(dòng)的危害很大，輕則使工作不正常，重則會(huì)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(lèi)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(dòng)。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(lái)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(dòng)載的螺紋連接，如運(yùn)輸車(chē)輛，工程機(jī)械等均常采用。其常用型式有槽形螺母與開(kāi)口銷(xiāo)防松、止動(dòng)墊圈防松。③永久止動(dòng)防松當(dāng)螺紋連接不需要再拆卸時(shí)，可應(yīng)用永久止動(dòng)防松，如鐵塔地腳螺栓的防松。永久止動(dòng)常用沖點(diǎn)法、黏結(jié)法或焊接法。(2)銷(xiāo)連接1)銷(xiāo)的類(lèi)型銷(xiāo)主要用于零件之間的連接與定位。常用的銷(xiāo)有圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)和開(kāi)口銷(xiāo)2)銷(xiāo)連接的作用圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)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(kāi)口銷(xiāo)的作用主要是防止被連接件松脫。3.常用機(jī)械傳動(dòng)的種類(lèi)(1)帶傳動(dòng)1)帶傳動(dòng)的工作原理帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用很廣的機(jī)械傳動(dòng)，一般多用于減速傳動(dòng)帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪和緊套在兩帶輪上的傳動(dòng)帶組成如圖7-15所示。帶傳動(dòng)的工作原理是：傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)帶運(yùn)動(dòng)，而傳動(dòng)帶又靠它與從動(dòng)輪之間的摩擦力，使從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)。2)帶傳動(dòng)的類(lèi)型按傳動(dòng)帶的橫截面形狀，帶傳動(dòng)分為平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)。①平帶傳動(dòng)平帶的橫截面為長(zhǎng)方形，其工作面為內(nèi)表面。常用的傳動(dòng)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(dòng)V帶舊稱(chēng)三角帶，新標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)合，如縫紉機(jī)和醫(yī)療設(shè)備等。④同步帶傳動(dòng)嚙合型帶傳動(dòng)一般也稱(chēng)為同步帶傳動(dòng)。它通過(guò)傳動(dòng)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(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)帶一般用聚氨酯或氯丁橡膠制成。同步帶傳動(dòng)除了保持帶傳動(dòng)的緩沖、吸振、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)外，還能保證傳動(dòng)比恒定。目前，這種傳動(dòng)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(dòng)1)鏈傳動(dòng)的組成鏈傳動(dòng)是具有撓性件(鏈條)的嚙合傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)主要是由主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)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(dòng)力。2)鏈傳動(dòng)的應(yīng)用范圍鏈傳動(dòng)既可用于減速傳動(dòng)，也可用于增速傳動(dòng)。它最適合用于兩軸相距較遠(yuǎn)，又不適合用帶傳動(dòng)的場(chǎng)合。如工作現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)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(dòng)的類(lèi)型鏈傳動(dòng)的類(lèi)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(xiāo)軸線(xiàn)間的距離。(3)齒輪傳動(dòng)1)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)功率范圍大，可以從幾瓦到幾萬(wàn)千瓦；適應(yīng)的速度范圍廣，可從低到300m/s;傳動(dòng)率高，可達(dá)0.98～0.99;結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。2)齒輪傳動(dòng)的分類(lèi)齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型很多，分類(lèi)方法也有多種。①按嚙合方式分類(lèi)，可分為外嚙合齒輪傳動(dòng)、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)；②按輪齒的形態(tài)和兩齒輪軸線(xiàn)的相互位置分類(lèi)，可分為兩軸線(xiàn)平行的齒輪傳動(dòng)、兩軸線(xiàn)相交的齒輪傳動(dòng)、兩軸線(xiàn)交錯(cuò)的齒輪傳動(dòng)；③按齒廓曲線(xiàn)分類(lèi)，可分為漸開(kāi)線(xiàn)傳動(dòng)、擺線(xiàn)傳動(dòng)和圓弧線(xiàn)傳動(dòng)；④按傳動(dòng)是否封閉分類(lèi)，可分為開(kāi)式傳動(dòng)、閉式傳動(dòng)。一般不重要、較簡(jiǎn)單的傳動(dòng)用開(kāi)式傳動(dòng)，重要而較復(fù)雜的傳動(dòng)用閉式傳動(dòng)。3)蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)是特殊的齒輪傳動(dòng)，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(dòng)和動(dòng)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(dòng)都是以蝸桿為主動(dòng)件。蝸桿傳動(dòng)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(dòng)具有以下特點(diǎn)：①傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。②傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。蝸桿的齒形是連續(xù)的螺旋齒，傳動(dòng)時(shí)它連續(xù)推動(dòng)蝸輪齒，無(wú)振動(dòng)和沖擊，非常平穩(wěn)。③具有自鎖性能。有些蝸桿傳動(dòng)，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(dòng)能自鎖。也就是只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿。自鎖性能在一些設(shè)備上應(yīng)用不會(huì)引起設(shè)備反轉(zhuǎn)。④傳動(dòng)效率低。因蝸桿與蝸輪的齒面間存在著相當(dāng)大的滑動(dòng)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(dòng)不適合傳遞較大功率，一般應(yīng)用在40kW以下，不長(zhǎng)期連續(xù)工作的場(chǎng)合。⑥需用貴重材料制造蝸輪。蝸桿傳動(dòng)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(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)(1)液壓傳動(dòng)的工作原理液壓傳動(dòng)是利用密封容器內(nèi)的液體(常用油)傳遞動(dòng)力或控制動(dòng)作的一種傳動(dòng)方式。目前，在各類(lèi)機(jī)械設(shè)備中已普遍應(yīng)用液壓技術(shù)。液壓傳動(dòng)的原理是：以油液為工作介質(zhì)，通過(guò)密封容器的容積變化傳遞運(yùn)動(dòng)，依靠油液的壓力傳遞動(dòng)力。(2)液壓傳動(dòng)的基本組成油壓千斤頂(圖7-18)的液壓工作原理是：手動(dòng)液壓泵是動(dòng)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(dòng)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簤簜鲃?dòng)除工作介質(zhì)油液外，主要由四部分組成，它們是：①動(dòng)力裝置——-液壓泵動(dòng)力裝置的作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，將原動(dòng)機(jī)(主要是電動(dòng)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(dòng)下，對(duì)外做功，滿(mǎn)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(dòng)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(guò)濾及檢測(cè)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(dòng)的零件(齒輪、葉輪等),并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。軸和旋轉(zhuǎn)零件的配合部分稱(chēng)為軸頭，軸頭為圓柱形或圓錐形。軸和軸承配合部分稱(chēng)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(dòng)摩擦軸承(簡(jiǎn)稱(chēng)滑動(dòng)軸承)和滾動(dòng)摩擦軸承(簡(jiǎn)稱(chēng)滾動(dòng)軸承)兩大類(lèi)。1)滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承工作可靠、壽命長(zhǎng)、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(dòng)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(lèi)。由于推力滑動(dòng)軸承不如推力滾動(dòng)軸承使用方便，一般機(jī)械均選用推力滾動(dòng)軸承。向心滑動(dòng)軸承應(yīng)用較多。2)滾動(dòng)軸承①滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)除極少數(shù)外，絕大多數(shù)滾動(dòng)軸承都是由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)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(dòng)體在內(nèi)、外圈之間滾動(dòng)。保持架的作用是把滾動(dòng)體均勻分開(kāi)，不讓它們之間產(chǎn)生摩擦和磨損。②滾動(dòng)軸承的分類(lèi)按滾動(dòng)體的形狀分類(lèi)，可將滾動(dòng)軸承分為球軸承、短圓柱滾子軸承、長(zhǎng)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(dòng)軸承能承受的載荷方向分類(lèi)，可將軸承分為向心軋承、推力軸承和角接觸軸承三類(lèi)。(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(dòng)后，才能將兩軸拆卸開(kāi)的裝置稱(chēng)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(lèi)。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(xiàn)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(jiǎn)單的固定式剛性聯(lián)軸器為套管聯(lián)軸器。它由套筒和銷(xiāo)釘或鍵所組成。套筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆不太方便，常用于機(jī)床、