机械传动基本知识

一、设备基础知识1常见的几种机械传动方式/^!U5K2v5{机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。1.1皮带传动皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动轴的动力传给从动轴。皮带传动分为平皮带传动和三角皮带传动1_*J!_.l'S3W8x7P(Q9X-A.i皮带传动的特点：*I%d5v:?:D0F;J1）可用于两轴中心距离较大的传动。!lh'a6Q/Z9~9b*F,c;J!W3d2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小。+n8`$`;N0e/D,q1E9^!b+Rw;{3z0L8f(Z8}&r+i%R3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。.|j!Tj2P#h$@+Y9C'@+h+t&l/H2{*z3mn4）结构简单、维护方便。0f0?3w*^9Z,I:C5J#h6c5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。2h7},^;v5^:C$R;Y4G6）外廓尺寸大，传动效率低，皮带寿命短。三角皮带的断面国家规定为O、A、B、C、D、E、F、T等8种，从O到T皮带剖面的面积逐渐增大，传动的功率也逐渐增大。)E%m;F)z#D8}8S&|在机械传动中常碰到传动动比的概念，什么是传动比呢？它是指主动轮的转速n1与从动轮的转速n2之比，用I表示：即I=n1/n2。)gb5W:T%N;L}由于皮带传动中存在“弹性滑动”现象，上述传动比公式只是个近似公式，那么皮带传动中这种“弹性滑动”现象是怎样表现的呢？概括如下：在主动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向后收缩：在从动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向前伸展。.y8q'c%T(C4J2`2G-c?Z(E+t6q1.2齿轮传动齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式，它有如下特点#H(g1I2j9i/}）能保证传动比稳定不变。4D+v)}.^2H0m2）能传递很大的动力。.Z,i+U9GE:n'W(?3）结构紧凑、效率高。)^1F0T/g!L5IU7x4)制造和安装的精度要求较高。!UM#m;L6s3E0s(Y9o5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重;a#Z,Y7m6p7Y3_*W&E齿轮的种类很多，按其外形可分为圆柱齿轮和圆锥齿轮两大类。5c8od)A/v4P;M@0z4c6）圆柱齿轮的外形呈圆柱形、牙齿分布在圆柱体的表面上，按照牙齿与齿轮轴的相对位置，圆柱齿轮又分为直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，（现在出现了人字形齿轮），圆柱齿轮多用于外啮合齿轮传动，也可以用作内啮合传动和齿轮齿条传动。在我们所用的许多转动设备的减速器内部使用圆柱齿轮传动结构。圆锥齿轮又叫伞齿轮，他的牙齿分布在圆锥体表面上。常用于相交轴之间的运动，轴线夹角可以是任意的，但最常见的是90度。;l2_(J$E+?一对齿轮的传动比计算如下式：I=n1/n2=z2/z1$[+[%c1k1m1k!M4an1、n2分别表示主动轮和从动轮转速rpm+`*C;n&t-o4I-S&v1s;K6]b/u${6@z1、z2分别表示主动轮和从动轮的牙齿数7}&C2_2^2R%B#v2N:b/[$~(e'Z1J)A;O1.3链传动链传动是由两个具有特殊齿形的的齿轮和一条闭合的链条所组成，工作时主动连轮的齿与链条的链节相啮合带动与链条相啮合的从动链轮传动。这就是我们常见的自行车链轮链条传动原理。链传动的特点如下：H3[%k+_0E1）能保证较精确的传动比（和皮带传动相比较）,B1Y4Q!Z2g/D+t9Hpe.^'L9?8V2）可以在两轴中心距较远的情况下传递动力（与齿轮传动相比）1J9P(C(a,F'r3）只能用于平行轴间传动)DK]%\7T%p+m&]!e5r!T0J5])s7f3[4）链条磨损后，链节变长，容易产生脱链现象。7M%P5[9V8M,q7P/E链条传动主要用于传动比要求较准确，且两轴相距离较远，而且不宜采用齿轮的地方。链传动的传动比计算与齿轮传动相同。1.4蜗轮蜗杆传动%\&_,~.p$@7\#E/Y/P5h$V$g9b,d蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下，通常在蜗轮传动中，蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。(u5G5\0e9D1r(U(V-I!N/g%M5~3{:yc,w!~*y*I蜗轮蜗杆传动有如下特点：7w5[,M)n$L9V1）结构紧凑、并能获得很大的传动比，一般传动比为7-80。)AF:M8@4Z2)工作平稳无噪音^4c3s3?8N1P:Y)G*T'j+?.s*A3)传动功率范围大#TU1n(|$H,N1{'[0]1Bd6I4）可以自锁%I/I5t#a4E5）传动效率低，蜗轮常需用有色金属制造。蜗杆的螺旋有单头与多头之分。传动比的计算如下：;E-Z,_'q%c!~2}&i2QI=n1/n2=z/K8[;s2k-l*c1a1In1-蜗杆的转速n2-蜗轮的转速K-蜗杆头数Z-蜗轮的齿数&I7E*p#R*b6T6_&o@$p3u6D,}:a6A1.5螺旋传动6s1o1S0d~'^(z.s#{^k螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动变为直线运动，同时传递运动和动力。!i8B:k3_.Y:M#Z#r&r6_;T螺旋传动的分类：$`0G0Y4t3|/~&tC7d1）传力螺旋：以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，用于克服工作阻力。如各种起重或加压装置的螺旋。这种传力螺旋主要是承受很大的轴向力，一般为简写工作，每次工作时间较短，工作速度也不高。0V8u5a9N!R&I2)传导螺旋：以传递运动为主，有时也承受较大的轴向载荷。如机床进给机构的螺旋等。传导螺旋主要在较长的时间内连续工作，工作速度较高，因此，要求具有较高的传动精度。)I0\&^0a0p4l,@6a3）调整螺旋：以调整、固定零件的相对位置。如机床、仪器、及测试装置中的微调机构的螺旋。调整螺旋不经常转动，一般在空载下调整。螺旋传动的特点：传动精度高、工作平稳无噪音，易于自锁，能传递较大的动力等特点。-s2z)@:T7a5QT:g)T;f二、流体机械设备,m/y/O&o1c#_8c8y9O7\1FR,Q1概述;i,N1y,`,v.q3l1I-@/X'u9d*u7F/\-S0X2U%A/a5Q在化工的储存和运输过程中，广泛使用了各种流体机械，以用来增加流体的能量，克服流动阻力，达到沿管路输送的目的，其中用于输送液体介质并提高其能量的称为泵，用来输送气体介质并提高其能量的称为风机或压缩机。6_9O1\:oK'w)z在化工生产中，原料、半成品或产品大多是流体，而泵、风机或压缩机是连接管道和目的地的输送动力，因此流体机械在生产过程中占有极其重要的地位。%y*O*^7[&x+d!d5?1.1分类：容积式（往复式、活塞式、隔膜式、回转式）*^2`G!o.h$x%r8C)r3K4Nm+[-i叶片式（离心式、轴流式、混流式）6v1J'V5e']%N$E喷射式:|4W&_)O8z+p1.2流体机械的工作原理6v+a7]%~V+^9Y2e*u8j!@容积式：是依靠工作容积的周期性变化来实现流体的增压和输送的。其中活塞式是依靠活塞在汽缸内做往复运动而实现工作容积的周期性变化，例如往复泵和活塞式压缩机、隔膜式属于液压驱动，利用膜片来代替活塞的作用，回转式是借助于转子在在缸内做回转运动来实现工作容积的周期性变化，例如螺杆泵、齿轮泵和螺杆压缩机等。)}6i&r2_n!y#L叶片式：是依靠旋转的工作叶轮，将机械性能传递给流体介质，并转化为流体的动能量，根据介质在叶轮内的流动方向分为离心式、轴流式、混流式，如离心泵、轴流泵、和离心风机等。喷射式：无工作叶轮，依靠一种介质的能量来输送另一种流体介质，如喷射泵等。$x#y*h&F2T-N8t$y0Y2流体力学基础2.1液体的物理性质1）液体的密度、重度：ρ=m/v;Y=G/v;Y=ρ*g%_,f3D(Z&Y4^0SA(L0?0`1q#D9x2）液体可压缩性：在受压后，液体的容积会缩小，密度会增大。3p5u)g3n-k.S-x4J9H5L9c;?'I!~3）液体的粘性：当液体在外力作用下流动时，一般液体各层的运动速度不相等。由于分子间有内聚力，因此在液体的内部产生内摩擦力，以阻止液层间的相对滑动，物体的这种性质称为粘性。液体粘性的大小用粘度表示。一般情况下，温度升高，粘度降低；温度降低，粘度升高。$l3\;r2V/n!F2H2.2液体的静力学性质y7Y/D'|1|3S4M1）液体的静压力：液体在单位面积上所受的力，它垂直于其承受压力的表面，方向和该面的内法线方向一致。静止液体内任意点处所受的静压力在各个方向上都相等。&}.^5_5O1n3@+`+S2）帕斯卡定律：在密闭容器中的平衡液体中，任意一点的压力如有变化，这个压力的变化值将传给液体中的所有各点，其值不变。8O$_;q'N6S5Zx8\%k3M:w)p9H%H2.3液体的动力学性质&u,W6i%_,A5N.U$z/z.E1）理想液体和稳定流动(\%h#z2G-[8v+l4V7d)X3W2）流体的连续性：当理想液体在管中作稳定流动时，根据物质不灭定律，液体在管内既不能增多，也不能减少，因此在单位时间内流过管内每一个横截面的液体质量一定是相等的，这就是流体连续性定律。)Z/A+X+O-e+E+_'G3）伯努力定律：在密封管道内作稳定流动的理想液体，具有三种形式的能量：压力能、动能、势能，它们之间可以相互转化，并且液体在管道内任一处，这三种能量的总和是一定的，因此伯努力定律也可以称为理想液体作稳定流动时的能量守恒定律。6u(?;X9R-d#A2s0Z;U8S,d2.4液体流动中的压力损失一种是液体在不变的直管中流动因摩擦而产生的沿程压力损失，另一种是由于管线截面形状突然变化，液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起局部压力损失。液体流动中的压力损失就是两者之和。$z6jH4b7@'K0l2^2.5气体的基本规律：8@'Vv~/v7D~$`即理想气体状态方程：PV=nRT。%y0Hv/x#i.im:o*P-B:k!J*O*G,g)c'[9LP是压强，V是体积，n是物质的量，R是个常数，T是开氏温度6Y$x9Z/v3\E!L3流体机械9}$`6t&k8Z6?+s:w'`:`/v3.1通用离心泵/~K1}(m:c,T1}3N.r2F3.1.1工作原理：在启动泵之前，泵内应灌满液体，此过程为灌泵，工作时做功元件——叶轮中的液体跟着叶轮旋转，产生离心惯性力，在此离心惯性力作用下液体自叶轮甩出，提高了压力和速度，液体经过泵的导轮、压液室和扩压管，进一步提高压力后，从泵的排液口流到泵外管路中。与此同时，由于轮内液体被抛出，在叶轮中间的吸液口造成了低压，于吸入液面的压力形成压力差，于是液体不断被吸入，并以一定的压力排出。)O/K8H1h/I)T!A*O#B3.1.2主要部件：泵壳、叶轮、密封环、轴和轴承、轴封:N&}*A;\6]3^{!q-T3.1.3主要性能参数：流量Q、扬程H、转速n、功率P、效率n2g&]$K*s;U)h0h'|.B-v/G.U%e%X6e,m3.1.4分类：,l3D1A5F+T&y1）按吸入方式分：单吸泵（液体从一侧流入叶轮，存在轴向力）、双吸泵（液体从两侧流入叶轮，不存在轴向力，泵的流量几乎比单吸泵增加一倍）*g3z6u7?(t7j/t{2）按级数分：单级泵（泵轴上只有一个叶轮）、多级泵（同一根轴上装两个或多个叶轮，液体依次流过每级叶轮，级数越多，扬程越高）N0t'T8v;d2z&qW3）按泵轴方位分：卧式泵（轴水平放置）、立式泵（轴垂直于水平面）#|6W4?&Q0y!P1N$Va%a&\4）按泵壳形式分：分段式泵（壳体按与轴垂直的平面剖分，节段于节段之间用长螺栓联接）、F