机械与液压传动基础知识

机械与液压传动基础知识大庆石化建设公司四川分公司第一节机械基础知识一、齿轮传动机器是由原动、传动、执行和控制四个基本部分组成。传动部分介于原动和执行部分之间，是将原动机的运动和动力传递分配给执行部分的中间装置，其传动方式有：（1）机械传动（2）液压传动（3）电气传动（4）气动传动。注意：（1）机械传动是机械设备中最主要和应用最广泛的一种传动方式。（2）机械传动按传递运动和动力的方式分为磨察传动和齿合传动两类。（一）齿轮传动的类型、特点及要求1、齿轮传动的类型（1）齿轮传动的概念利用主从两齿轮轮齿的相互齿合来传递运动和动力的传动机构，用以改变机构的速比及运动方向。（2）齿轮传动的类型（分类）根据齿轮传动轴的相对位置可分为：A、两轴平行（见15、16）B、两轴相交（见14）C、两轴交叉根据牙齿排列方向分为：A：直齿齿轮传动B：斜齿齿轮传动C：人字齿齿轮传动根据齿轮齿合方式分为：A：外齿轮齿合传动（见15）B：内齿轮齿合传动（见16）C：齿轮齿合传动（见17）2、齿轮传动的特点（1）齿轮传动的应用特点大部分齿轮是用来传递旋转运动的，但也可以把旋转运动变为直线运动。（2）齿轮传动的性能特点a、能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高。B、传递运动准确可靠。C、传递的功率、速度范围较大。d、结构紧凑、工作可靠，可实现较大的传动比。E、传动效率高，使用寿命长。F、齿轮制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜传距较大的场合。（唯一的缺点）3、齿轮传动的要求（1）传动要平稳。任何瞬间的传动比保持恒定不变，避免传动中的噪声、冲击和震动。（2）承载能力强。要求强度高、耐磨性好、寿命长。（二）齿轮失效的形式齿轮传动失效即齿轮失效。1、轮齿的折断。2、齿面疲劳点蚀。3、齿面胶合。4、齿面磨损。5、塑性变形。（三）齿轮传动轮系1、轮系的概念。由一系列相互齿合的齿轮组成的传动系统称为轮系。2、轮系的分类。（1）定轴轮系。传动系统中各齿轮的几何轴线位置都是固定的的轮系。（2）周转轮系。在齿轮传动轮系中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定，而是绕另一个齿轮的固定轴线回转。注意：1、周转轮系由中心轮、行星轮架、行星轮三种基本构件组成。2、周转轮系分为行星轮系和差动轮系。其中行星轮系在采掘机械中应用极为广泛（如采煤机螺旋滚筒最后一级齿轮传动。）二联接联接的概念：将2个或2个以上的零件连结成一体的装配方式。联接的分类：根据联接件之间是否存在相对运动，可分为：动联接和静联接。根据联接后是否可拆，可分为：可拆联接和不可拆联接。注意：可拆联接有螺纹联接、键联接、销联接。不可拆的联接有焊接、铆接、铰接或过盈联接。（其中，可拆联接应用最广泛）过盈联接•1、过盈连接的概念：过盈连接是一种以包容件（孔）和被包容件（轴）配合后的过盈来达到紧固连接的一种连接方法。2、过盈联接的特点：过盈连接有对中性好和承载能力强.并能承受一定冲击力等优点,但对配合面的精度要求高,加工和装拆都比较困难。3、过盈连接的装配法：（1）压入法可用锤子加垫块敲击压入或用压力机压入。（2）热胀法利用物体热胀冷缩的原理，将孔加热使孔径增大，然后将轴装入孔中。其常用的加热方法是把孔放入热水中（80~100℃）或热油（90~320℃）中进行。（3）冷缩法利用物体热胀冷缩的原理，将轴进行冷却，待轴缩小后在把轴装入孔中。常用的冷却方法是采用干冰和液氮进行冷却。4、过盈联接的工作原理：过盈联接之所以能传递载荷，原因在于零件具有弹性和联接具有装配过盈。装配后包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。注意：当配合面为圆柱面时，可采用压入法或温差法（加热包容件或冷却被包容件）装配。当其它条件相同时，用温差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。采用哪一种装配法由工厂设备条件、过盈量大小、零件结构和尺寸等决定。（一）螺纹联接1、螺纹联接的概念：依靠螺纹起作用的联接称为螺纹联接。2、联接零件。（1）螺栓。(2)双头螺柱。（3）螺钉和紧定螺钉。（4）螺母。（5）垫圈。3、螺纹联接的类型。（1）螺栓联接。（见图18）（2）双头螺柱联接。（见图19）（3）螺钉联接。（见图20）（4）紧定螺钉联接。（见图21）4、螺纹联接防松。螺纹联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。预紧的目的在于曾强联接的紧密性和可靠性。联接螺纹都能满足自锁条件，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹不会自动松脱。但在冲击、震动或变载荷的作用下，以及在高温或温度变化的情况下，就会使联接失去自锁作用而松脱。常用的防松脱的方法有：（1）摩擦防松。a、双螺母放松b、弹簧垫圈放松（2）机械元件防松.a、开口销与槽型螺母放松（见图22）b、制动垫圈防松（见图23）c、串联钢丝防松（见图24）（3）永久制动防松.a、焊接防松b、冲边防松c、黏结防松（二）键、销联接1、键联接主要用来联接轴和轴上的旋转零件或摆动零件，实现周向固定并传递转矩。键联接包括：（1）平键联接（见图25)（2）半圆键联接(见图26）（3）锲键联接（4）切向键联接（见图28）（5）花键联接。（见图29）2、销联接。销主要用来固定零件之间的相对位置，也用于轴与毂的联接或其他零件的联接，并可传递不大的载荷。两轴相交齿轮传动外齿合齿轮传动内齿合齿轮传动齿轮齿条齿合传动螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧固螺钉联接开口销与槽型螺母防松制动垫片防松串联钢丝防松平键联接半圆键联接普通锲键联接切向键联接花键联接三、联轴器、离合器和制动器（一）联轴器。联轴器是用来连接两根轴或轴和回转件，使他们一起回转，传递转矩和运动。（特殊的联轴器还具有安全保护功能）机械联轴器的种类：（1）刚性联轴器不能补偿两轴有相对位移的联轴器。常用的有凸缘联轴器和套筒联轴器。（套筒联轴器见图31）（2）挠性联轴器能补偿被连接轴间相对位移的联轴器称为挠性联轴器。有无弹性元件联轴器和弹性元件联轴器两种。其中无弹性元件联轴器分为十字轴式万向联轴器和滑块联轴器。弹性联轴器分为弹性套住销联轴器（常用于高速、小转矩启动频繁和转向经常改变的场合）和弹性柱销联轴器（适应于轻载、频繁启动、转向常变的场合）（图见32-35）（3）安全联轴器具有过载安全保护功能的联轴器。套筒联轴器万向联轴器滑块联轴器弹性套住销联轴器弹性柱销联轴器（二）离合器1、离合器的概念：从主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。2、对离合器的要求：（1）接合、分离、迅速、平稳；（2）调节和修理方便；外廓尺寸小。（3）耐磨性好和有足够的散热能力；（4）操作方便省力。3、离合器的类型：1）牙嵌离合器（见图37）2）磨檫离合器（见图38）牙嵌离合器磨檫离合器（三）制动器1、制动器的概念：利用磨察阻力矩降低机器运动部件的运转速度或使其停止的装置。2、制动器应满足的要求：1）能产生足够的制动力矩。2）结构简单，外形紧凑。3）制动迅速、平稳、可靠。4）制动器零件有足够的强度和刚度，制动带、鼓应具有较高的耐磨性和耐热性。5）调整、维修要方便。3、制动器的工作状态：1）常闭式。未操纵是处于制动状态，当机构需要运转时，使制动器松开。2）常开式。在未操纵时处于非制动状态，当机构需要时，才使制动器制动。四轴承1、轴承的概念：支持心轴和转轴的部件。2、轴承的作用：1）支撑轴和轴上的零件。2）减少旋转轴和静止轴之间的磨察和磨损。3、轴承的分类：1）根据轴承中摩擦性质的不同，分为滑动轴承和滚动轴承。2）按其所承受的载荷方向不同，可分为称受径向载荷的向心轴承、承受轴向载荷的推力轴承和同时承受径向和轴向载荷的向心推力轴承。4、滚动轴承的构造。一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座来装配。5、滑动轴承的特点。运转平稳可靠，径向尺寸小，承载能力大，抗冲击能力小，能获得很高的旋转精度，可实现液体润滑以及能在较恶劣的条件下工作，适用于低速、重载或转速特别高、对轴的支撑精度要求高以及径向尺寸受限制等部位。圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承第二节液压传动基础知识一、液压传动原理。（一）液压传动的组成及其优缺点1、液压传动的组成。1）液压传动的概念利用密闭系统中的压力液体实现能量传递和转换的传动称为液压传动。2）液压系统的组成：2）液压系统的组成：（1）动力元件。将原动机提供的机械能转换成工作液体液压能得元件（液压泵）（2）执行元件。将动力元件提供的工作液的压力能转变为机械能的元件（液压缸和液压（3）控制元件。通过对液体的压力、流量和方向的调节、控制以改变元件的运动速度、方向和作用力等得元件（各种阀类元件）（4）辅助元件。除动力、执行和控制元件以外的元件（邮箱、管路、接头、密封、滤油器、冷却器等）（5）工作液。液压系统中能量转换和传递的介质，同时具有润滑运动部件和冷却传动系统的作用。3）液压传动的优缺点（1）优点：a、传动动力具有灵活性，不受传递距离和方向的限制，可以在很大范围内实现无极调速；b、传递动力具有可靠性，传动平稳，吸震能力强，便于实现频繁换向，易于实现过载保护；c、防爆等安全性能较好；d、操作简便，易于采用电气、液压联动控制以实现自动化；（2）缺点。A、液压系统存在泄漏、压力损失，致使液压传动的效率较低。B、由于泄漏及油液具有一定的可压缩性，使传动比不能恒定，不实用于传动比要求严格的场合。C、工作性能与效率受温度变化影响较大。对液压元件的制造工艺较高，成本高。D、刚性差，易产生震动和噪音。（二）液压传动的特点和基本参数1、液压传动的特点（1）液压系统中力的传递靠液体压力的传递来实现（2）运动速度的传递按“容积变化相等”的规律进行。2、液压传动的基本参数。（1）工作液体的压力。液压泵出口的液体压力，其大小取决于外载，一般由液流阀调定。（2）流量。单位时间内流过的液体体积。（三）液压元件的职能符号液压系统是由很多不同功能的液压元件通过管路连接起来构成的。二、液压元件（一）液压泵1、液压泵的工作原理和类型1）液压泵的工作原理（1）密封容积的变化是液压泵实现吸、排液的根本条件。液压泵所产生的流量与其密封容积的变化量与单位时间内容积变化的次数成比例。（2）具有隔离吸液腔和排液腔（即隔离高压和低压的液体）的装置。使液压泵有规律的吸入和排出工作液。（3）邮箱内德工作液体始终具有不低于一个大气压得绝对压力，是为了保证液压泵能从邮箱吸液的必要外部条件。2）液压泵的类型2、液压泵的主要参数（1）排量、流量和容积效率。排量：液压泵主轴每旋转一周所排出的液体体积。流量：液压泵单位时间内所排出的液体体积。容积效率：液压泵的实际排量与理论排量之比值。（2）压力和转速。1）压力。液压泵通常有两种压力，即额定压力和最大压力。额定压力：泵在额定转速和最大排量下能联系运转的压力。最大压力：泵在短时间内超载所允许的极限压力。实际工作压力：液压泵在工作时所达到的具体压力值。2）转速。液压泵的转速有额定转速、最高转速、最低转速三种。额定转速：泵在额定压力下，连续长时运转的最大转速。最高转速：泵在额定压力下，允许短暂运行的最大转速。最低转速：允许泵正常运行上网最小转速。（3）输出功率、输入功率和总效率。输出功率的计算公式：当液压泵输出压力为P的实际流量为Q时，其实际输出功率为：N0=PQ／60输入功率：电动机作用在液压泵主轴上的机械功率。总效率：实际输出功率与输入功率功率之比。（二）液压马达1、液压马达的特点。1）液压马达应能正、反转运行，其内部结构具有对称性，而液压泵是通常是单向旋转的，结构上没这一要求。2）液压泵通常必须自吸能力，为改善吸液性能和避免出现气蚀现象，通常把吸液口做的比排液口大，而液压马达没有这一要求。3）为适应调速需要，液压马达的调速范围应足够大，特别是对它的最低稳定转速有一定的要求；液压泵都是在高速运转下稳定工作的。4）由于马达一般具有背压，故必须设置独立的泄露口，将马达的泄露液体引回油箱。2、液压马达的主要性能参数。（1）排量（2）输入流量（3）输出转速（4）实际输出扭矩（5）输出功率和总效率（三）