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1、机械设备点检员培训教材 能源环保部大师工作室2018年7月 主要内容 第8章轴承的工作情况分析 8 1 滚动轴承的工作情况分析8 2 滑动轴承情况分析8 3 滚动轴承与滑动轴承性能的对比 本章主要内容 8 1 1滚动轴承的受载情况分析 1 单列向心轴承中的径向载荷分布轴承转动时 承受径向载荷Fr 外圈固定 当内圈随轴转动时 滚动体滚动 内 外圈与滚动体的接触点不断发生变化 其表面接触应力随着位置的不同作脉动循环变化 滚动体在上面位置时不受载荷 滚到下面位置受载荷最大 两侧所受载荷逐渐减小 所以轴承元件受到脉动循环的接触应力 点击上图观看动画演示 8 1滚动轴承的工作情况分析 滚动轴承的失效形式
2、主要有三种 疲劳点蚀 塑性变形和磨损 8 1 3滚动轴承的失效形式 p66 8 1滚动轴承的工作情况分析 8 1 4滚动轴承疲劳寿命 8 1滚动轴承的工作情况分析 1 轴承寿命轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前轴承所经历的总转数 2 可靠度在同一条件下运转的一组相同的轴承能达到或超过某一规定寿命的百分率 称为轴承寿命的可靠度 3 基本额定寿命一批同型号的轴承在相同条件下运转时 90 的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转数 按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态 滑动轴承可分为 液体摩擦轴承 非液体摩擦轴承 处于干摩擦 边界摩擦及液体摩擦的混合摩擦状态 液体动压润滑轴承 液体静压润滑轴承 按滑
3、动轴承承受载荷的方向可分为 径向滑动轴承 推力滑动轴承 8 2滑动轴承的情况分析 8 2 1滑动轴承的特点 应用及分类 滚动轴承绝大多数都已标准化 故得到广泛的应用 但是在以下场合 则主要使用滑动轴承 工作转速很高 如汽轮发电机 要求对轴的支承位置特别精确 如精密磨床 承受巨大的冲击与振动载荷 如轧钢机 特重型的载荷 如水轮发电机 根据装配要求必须制成剖分式的轴承 如曲轴轴承 在特殊条件下工作的轴承 如军舰推进器的轴承 径向尺寸受限制时 如多辊轧钢机 工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的轴承 称为滑动轴承 8 2滑动轴承的情况分析 常用轴承材料有 金属材料 粉末冶金材料 非金属材
4、料 轴承合金 巴氏合金 白合金 是由锡 铅 锑 铜等组成的合金 铜合金分为青铜和黄铜两类 铸铁有普通灰铸铁 球墨铸铁等 由铜 铁 石墨等粉末经压制 烧结而成的多孔隙轴瓦材料 有塑料 硬木 橡胶和石磨等 其中塑料用的最多 8 2滑动轴承的情况分析 8 2 1滑动轴承的失效形式 p67 8 2滑动轴承的情况分析 磨损胶合疲劳破坏轴衬脱落 8 3滚动轴承与滑动轴承的性能比较 第9章联轴器 离合器与制动器 9 1 联轴器9 2 离合器9 3 制动器9 4 联轴器 离合器和制动器的选择 本章主要内容 联轴器 离合器 工作特点 联轴器用于刚性静态联接 而离合器则用于两轴之间的动态联接 作用 主要用于将两根
5、轴联接在一起 使它们一起旋转 并传递扭矩 制动器 是对机器的运动件施加阻力或阻力矩 使其迅速减速或停止运动 以满足机械工作要求的装置 联轴器 离合器大都已经标准化了 可直接选用 工作条件和使用要求 选类型 联轴器 离合器与制动器 9 1联轴器 刚性联轴器 弹性联轴器 固定式刚性联轴器 要求被联接两轴轴线严格对中 可移式刚性联轴器 可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两轴的相对位移 机械式联轴器 液力联轴器 电磁式联轴器 无弹性元件的饶性联轴器 无弹性元件的饶性联轴器 机械式联轴器 1 套筒联轴器 组成 套筒 键或销 特点 各零件间不能作相对运动 零件也都是刚性的 优点 结构简单紧凑 径向
6、尺寸小 组成零件少 缺点 装拆不方便 径向尺寸不能太大 应用 载荷不大 工作平稳 两轴严格对中的场合 9 1联轴器 9 1 1刚性联轴器 9 1联轴器 9 1 1刚性联轴器 结构 半联轴器通过键与轴相联 用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接在一起 2 凸缘联轴器 型式 有对中榫的凸缘联轴器 靠铰制孔螺栓对中 靠榫头对中 普通凸缘联轴器 制造与安装要求 半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直 安装时应使两轴精确对中 材料 一般用铸铁 当重载或V 30m s时 用铸钢或锻钢 特点 结构简单 使用方便 传递扭矩较大 但不能缓冲减振 应用 用于载荷较平稳 中高速或传动要求较高的场合的两轴联接 该联轴器已经标准化 9
7、 1 1刚性联轴器 2 凸缘联轴器 9 1联轴器 1 滑块联轴器 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 结构 两个端面开有径向凹槽的半联轴器 两端各具有凸榫的中间滑块 且两端榫头互相垂直 嵌入凹槽中 构成移动副 工作原理 当两轴存在不对中和偏斜时 滑块将在凹槽内滑动 优缺点 结构简单 制造容易 滑块因偏心产生离心力和磨损 并给轴和轴承带来附加动载荷 应用 中低速场合 9 1联轴器 1 滑块联轴器 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 1 滑块联轴器 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 2 鼓形齿式联轴器 结构 两个有内齿的外壳 两个有外齿的套筒 两者齿数相同 外齿做成球形齿顶
8、的腰鼓齿 套筒与轴用键联接 两外壳用螺栓联接 两端密封 空腔内储存润滑油 功用 能补偿轴不对中和偏斜 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 2 鼓形齿式联轴器 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 优点 传递扭矩大 能补偿综合位移 缺点 结构笨重 造价高 应用 用于高速重载传动 9 1联轴器 3 十字轴万向联轴器 结构 两传动轴末端各有一个叉形支架 用铰链与中间的 十字形 构件相联 十字形 构件的中心位于两轴交点处 轴间角为 0 45 作用 用于传递两相交轴之间的动力和运动 而且在传动过程中 两轴之间的夹角还可以改变 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 十字轴万向联轴器 十字
9、轴万向联轴器 为消除从动轴的速度波动 通常将万向联轴器成对使用 并使中间轴的两个叉子位于同一平面上 还应使主 从动轴的轴线与中间轴的轴线间的偏斜角相等 转速不宜太高 小型万向联轴节的结构 3 十字轴万向联轴器 9 1离合器 优点 有较大的角度补偿能力 结构紧凑 传动效率高 应用 广泛应用于汽车 拖拉机 机床 起重机 轧钢等机械传动系统中 3 十字轴万向联轴器 9 1 2无弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 1弹性套柱销联轴器 结构特点 外观与凸缘联轴器相似 用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器 能补偿综合位移 有缓冲减振的能力 适用于多部载荷 频繁起动 经常正反转的传动中 9 1 3有弹性元件
10、的饶性联轴器 9 1联轴器 2弹性柱销联轴器 结构 结构简单 更换柱销方便 用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中 特点 上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递 缓和冲击 吸收振动 应用 适用于正反向变化多 启动频繁的高速轴 适用范围 12 t 60 v 8000r min对温度敏感 能补偿较大的轴向位移 并允许微量的径向位移和角位移 9 1 3有弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 3梅花形弹性联轴器结构 中间为橡胶制成的梅花形弹性元件 两边为两个半联轴器 特点 结构简单 承载能力高 维护方便 允许较大的综合位移 适用范围 5 12 x 0 02Dy 0 01D n 5000r min应用
11、适用于启动频繁 正反向运转 有冲击振动 有较大轴向位移 潮湿多尘的场合 9 1 3有弹性元件的饶性联轴器 9 1联轴器 一 离合器的分类 作用 离合器用来联接两根轴 使之一起转动并传递转矩 在工作中主 从动部分可分离可接合 按其工作原理可分为啮合式 利用牙齿啮合传递转矩 可保证两轴同步运转 但只能在低速或停车时进行离合摩擦式 利用工作表面的摩擦传递扭矩 能在任何转速下离合 有过载保护但不能保证两轴同步运转 按离合控制方法不同 可分为操纵式和自动式两类 按操纵方式分有机械操纵式 电磁操纵式 液压操纵式和气压操纵式等 可自动离合的离合器有超越离合器 离心离合器和安全离合器等 它们能在特定条件下 自
12、动地接合或分离 9 2离合器 9 2 1牙嵌式离合器 p77 结构 由端面带牙的固定套筒 活动套筒 对中环组成 工作原理 利用操纵杆移动滑环 实现两套筒的结合与分离 9 2离合器 9 2 2摩擦离合器 结构 由固定圆盘1 活动圆盘2 滑环3组成 工作原理 移动滑环 可实现两圆盘的结合与分离 靠摩擦力带动从动轴转动 优点 1 在任何转速条件下两轴都可以进行结合 2 过载时打滑 起保护作用 3 结合平稳 冲击和振动小 缺点 结合过程中不可避免出现打滑 引起磨损和发热 传递转矩小 径向尺寸大 9 2离合器 1主动轴2从动轴3 4摩擦盘5操纵滑环FQ轴向压力 一 离合器的分类 作用 离合器用来联接两根
13、轴 使之一起转动并传递转矩 在工作中主 从动部分可分离可接合 按其工作原理可分为啮合式 利用牙齿啮合传递转矩 可保证两轴同步运转 但只能在低速或停车时进行离合摩擦式 利用工作表面的摩擦传递扭矩 能在任何转速下离合 有过载保护但不能保证两轴同步运转 按离合控制方法不同 可分为操纵式和自动式两类 按操纵方式分有机械操纵式 电磁操纵式 液压操纵式和气压操纵式等 可自动离合的离合器有超越离合器 离心离合器和安全离合器等 它们能在特定条件下 自动地接合或分离 9 3制动器 一 制动器的类型 特点制动器与联轴器 离合器不同 它是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能 从而实现制动的 其动作迅速 可靠 其摩擦
14、副耐磨 易散热 按照制动零件的结构特征分 有带式 块式 盘式等型式的制动器 按机构不工作时制动零件所处状态分 有常闭式和常开式两种制动器 前者经常处于紧闸状态 要加外力才能解除制动作用 例如提升机构中的制动器 后者经常处于松闸状态 必须施加外力才能实现制动 例如多数车辆中的制动器 按照控制方式分 自动式和操纵式两类 前者如各类常闭式制动器 后者包括用人力 液压 气动及电磁来操纵的制动器 制动器通常装在机构中转速较高的轴上 这样所需制动力矩和制动器尺寸可以小一些 9 3制动器 9 3 1带式制动器 p80 9 3制动器 9 3 1瓦块式制动器 9 3制动器 联轴器 离合器大都已经标准化了 可直接
15、选用 工作条件 选类型 转矩转速轴径 确定型号与规格 1 联轴器类型选择 低速 刚性大的短轴 刚性联轴器 低速 刚性小的长轴 无弹性元件的挠性联轴器 高速 有振动和冲击的机械 有弹性元件的挠性联轴器 传递转矩较大的重型机械 齿式联轴器 轴线位置有较大变动的两轴 十字轴万向联轴器 2 联轴器型号的选择 9 4联轴器 离合器和制动器的选择 9 4 1联轴器的选择 离合器大都已经标准化了 可直接选用 工作条件和使用要求 选类型和型号 当要求主 从动轴同步且传递转矩较大时 要求高速下平稳接合而主 从动轴同步要求低时 嵌入式离合器 摩擦式离合器 9 4联轴器 离合器和制动器的选择 9 4 2离合器的选择
16、 制动器的选择与联轴器的选择所考虑的条件和选择内容大致相同 但在制动器型号选择时制动力矩计算较为复杂可参考 机械设计手册 等设计资料进行制动器的设计选择 且满足 Tc STmax式中 Tmax为制动轮所传递的最大转矩 N mm S为制动安全系数 按表12 4选取 9 4 3制动器的选择 9 4联轴器 离合器和制动器的选择 1 联轴器与离合器的安装误差应严格控制 对固定式刚性联轴器更应注意 由于所联接两轴的相对位移在负载后还可能增大 故通常要求安装误差不大于许用补偿量的二分之一 2 联轴器在工作后应检查两轴对中情况 其相对位移不应大于许用补偿量 应定期检查传力零件是否有损坏 以便及时更换 有润滑要求的 要定期检查润滑情况 3 对于转速较高的联轴器 要进行动平衡试验 4 多片式摩擦离合器在工作时不应有打滑或分离不彻底现象 应经常检查作用在摩擦片上的压力是否足够 摩擦片磨损情况 回位弹簧是否灵敏 主 从动片之间的间隙应注意调正 5 应定期检查离合器的操纵系统是否操作灵活 工作可靠 6 制动器往往是机械设备中重要的安全装置 与安全生产密切相关 应经常检查其工作状况 制动器全部传动系统的动作要灵
