第13章联轴器、离合器和制动器84714

第13章联轴器 离合器和制动器 13 1概述 13 2联轴器 13 3离合器 13 4制动器 学习和了解联轴器 离合器和制动器的功用 学习常用联轴器的类型 结构特点和应用场合及其选用 学习常用离合器的类型 结构特点和应用场合 学习制动器的类型 结构特点和应用场合 本章学习目标 掌握 常用联轴器的组成和类型及其结构特点 常用离合器 的组成和类型及其结构特点 制动器的类型及其结构特点 本章学习要求 了解 常用联轴器的应用场合及其选用 离合器和制动器 的应用场合 制动器 通过对机械的运动部件施加阻力或阻力距 从而降低机械运转速度或迫使机械迅速停止运转的机械装置 13 1概述 联轴器 用来连接两轴 并传递运动和转矩的部件 用联轴器连接的两轴只有在机器停车后 通过拆卸方法才能使两轴分离 离合器 用来连接两轴 并传递运动和转矩的部件 用离合器连接的两轴在机器运转中就能随时分离或接合 电动卷扬机传动方案 13 2 1联轴器的组成和类型 13 2联轴器 1 联轴器的组成 联轴器一般由两个半联轴器及其连接件组成 两个半联轴器通常采用键分别跟主 从动轴相连 再利用连接件把两个半联轴器连接在一起 2 两轴轴线的相对位移 3 联轴器的类型 刚性联轴器 无位移补偿能力 挠性联轴器 具有一定的补偿两轴相对位移的能力 13 2 2刚性联轴器 1 凸缘联轴器 它由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成 两半联轴器分别用键与两轴连接 凸缘联轴器按对中方式的不同又可分为两种型式 铰制孔用螺栓对中 凸肩和凹槽构成对中榫来对中 凸缘联轴器结构简单 成本低 使用方便 可传递的转矩大 理论上没有功率损耗 但无缓冲和吸振作用 适用于要求对中精度高 载荷平稳的场合 2 套筒联轴器 套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键或销组成 可采用键作周向固定并传递转矩 紧定螺钉作轴向固定 或采用锥销既作周向固定又作轴向固定 并传递转矩 且当轴超载时锥销会被剪断 可起安全保护作用 套筒联轴器结构简单 径向尺寸小 制造方便 但装拆时需作轴向移动而不太方便 故仅用于低速 轻载 工作平稳 要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合 13 2 3无弹性元件的挠性联轴器 1 齿式联轴器 齿式联轴器由两个具有外齿的套筒1 4和两个具有内齿的外壳2 3组成 安装时两个套筒通过过盈配合 或键 分别与主动轴和从动轴相连 两个外壳的凸缘用螺栓相连 并通过套筒的外齿与外壳的内齿 齿数相同 相啮合来传递转矩 齿式联轴器结构紧凑 承载能力大 能补偿适量的综合位移 适应速度范围广 但鼓形齿制造工艺较复杂或需专用设备 制造成本较高 齿式联轴器在重型机械中应用较广 2 十字滑块联轴器 十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽的半联轴器1 3和一个两端面具有互相垂直的凸榫的中间滑块2组成 安装时两个半联轴器通过过盈配合 或键 分别与主动轴和从动轴相连 中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副 十字滑块联轴器结构简单 径向尺寸小 但转速较高时 中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损 并给轴和轴承带来附加动载荷 因此它只适用于低速 轴的转速一般不超过300r min 3 十字滑块联轴器 十字轴式万向联轴器 它由两个叉形零件1 2和一个十字形零件3组成 十字轴式万向联轴器的最大缺点是当两轴间有一定角偏移时 主 从动轴的瞬时角速度不相等 常采用双万向联轴器 十字轴式万向联轴器结构紧凑 维护方便 广泛应用于汽车 拖拉机 轧钢机 机床 轻工等机械的传动系统中 13 2 4有弹性元件的挠性联轴器 1 弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器在结构上和刚性凸缘联轴器相似 只是两半联轴器的连接不用螺栓而用带弹性套的柱销 利用弹性套的弹性变形来补偿两轴间的相对位移 弹性套柱销联轴器结构简单 制造容易 装拆方便 成本较低 但弹性套的弹性变形有限 位移补偿量不大 缓冲和减振性能不高 另外弹性套寿命较短 适用于冲击载荷小 启动频繁的中 小功率传动 2 弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器在结构上和弹性套柱销联轴器相似 它用尼龙柱销2作为连接件 为了防止柱销滑出 在半联轴器两端设有挡板3 靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移和角位移 安装时留间隙以补偿轴向位移 弹性柱销联轴器结构更简单 装拆方便 传递转矩的能力更大 其缺点是耐冲击能力较低 易老化 且尼龙对温度较敏感 不宜在高温下工作 其工作温度范围应控制在 20 70oC 适用于正反向变化多 启动频繁的高速轴 3 轮胎式联轴器 轮胎式联轴器的两半联轴器分别用键与轴相联 中间为橡胶制成的特型轮胎环 用止退垫板及螺钉与半联轴器相连 通过轮胎传递转矩 轮胎式联轴器结构简单 使用可靠 弹性大 寿命长 不需润滑 但径向尺寸大 适用于启动频繁 正反向运转 有振动冲击 轴间相对位移大以及潮湿多尘之处 橡胶轮胎易于变形 因此 它允许的相对位移较大 角位移可达5 12 轴向位移可达 径向位移可达 为联轴器的外径 13 2 5联轴器的选择 1 联轴器类型的选择 选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致 两轴能精确对中 且刚性较好的可选刚性联轴器 否 两轴轴线要求有一定夹角的 可选万向联轴器 转速较高且有振动和冲击 可选弹性元件挠性联轴器 值得注意的是 由于类型选择涉及因素较多 一般可参考以往使用联轴器的经验进行选择 则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器 2 联轴器型号 尺寸的选择 对于已标准化的联轴器 可根据计算转矩 轴端的直径和转速从设计手册中选定型号 尺寸 计算转矩 例13 1 13 3 1离合器的组成和类型 13 3离合器 离合器主要由主动部分 从动部分 接合元件和操纵部分组成 主动部分与主动轴固连 并装有接合元件 从动部分既可与从动轴固连 也可沿从动轴做轴向移动 并安装有接合元件 操纵部分控制接合元件的接合与分离 1 离合器的组成 2 离合器的类型 按离合的工作原理可分为牙嵌式 摩擦式和电磁式 按离合方式不同可分为操纵式和自动式 按操纵方式分为机械操纵 电磁操纵 气压和液压离合器 自动式离合器按工作原理可分为超越 离心和安全离合器 13 3 2牙嵌离合器 牙嵌离合器由端面带牙的两个半离合器组成 通过端面上的凸牙传递转矩 半离合器1用平键与主动轴连接 而半离合器2装在从动轴上 操纵移动滑环4可使它沿导向平键3移动 以实现离合器的接合与分离 三角形牙只适用于传递中 小转矩 梯形牙强度较高 能传递较大的转矩 并能补偿凸牙磨损后产生的间隙 锯齿形牙强度最高 可传递较大转矩 但仅能传递单方向的转矩 因反转时有较大轴向力会迫使离合器分离 牙嵌离合器结构简单 外廓尺寸小 能传递较大转矩 适用于两轴静止或转速差很小时的离合 单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1与主动轴之间通过平键和轴肩作周向和轴向定位 并紧配 从动磨擦盘2可沿导向平键在从动轴上移动 移动滑环3可使两盘接合或分离 工作时 可向左施加轴向压力使两圆盘的接合面产生足够的摩擦力以传递转矩 13 3 3圆盘摩擦离合器 1 单盘摩擦离合器 单盘摩擦离合器结构简单 散热性好 但径向尺寸大 而且传递的转矩有限 多用于转矩在2000N m以下的轻型机械 多盘摩擦离合器由于摩擦接合面较多 因而能传递较大的转矩 接合和分离过程较平稳 但结构复杂 轴向尺寸较大 成本较高 在机床 汽车及摩托车等机械中应用广泛 2 多盘摩擦离合器 3 与牙嵌离合器相比 摩擦离合器具有如下优点 在任何不同转速两轴都可接合 过载时摩擦面间将发生打滑 可以防止损坏其他零件 接合平稳 冲击和振动较小 13 4 1制动器的组成和类型 13 4制动器 1 制动器的组成 制动器由制动架 制动元件和驱动装置三部分组成 制动架是制动器其他部分安装和支承的基础 制动元件是产生制动力矩执行制动的元件 驱动装置则是将作用于制动器的驱动力放大并传递给制动元件以实现紧闸或松闸的装置 2 制动器的类型 按制动零件的结构特征可分为块式 带式 盘式制动器以及磁涡流制动器 磁粉制动器等 按工作状态可分为常闭式和常开式制动器 13 4 2瓦块式制动器 瓦块式制动器是靠制动块与制动轮之间的摩擦力来实现制动的 通电时 电磁线圈1的吸住衔铁2 再通过杠杆机构的作用使制动块5松开 机械便能自由运转 断开电路 电磁线圈释放衔铁2 在弹簧4的作用下 通过杠杆使制动块5抱紧制动轮6实现制动 瓦块常用金属 铸铁 钢 铜 或非金属 碳 玻璃 纤维与铁粉 石墨等材料压制而成 常用于大型绞车 起重机等设备中 13 4 3内张蹄式制动器 内张蹄式制动器是利用内置的制动蹄在径向向外挤压制动轮 产生制动转矩来制动的 内张蹄式制动器可分为单蹄 双蹄 多蹄等 制动器工作时 推动器4 液压缸或气缸 克服拉簧5的作用使左右制动蹄1分别与制动轮3相互压紧 即产生制动作用 推动器卸压后 拉簧5使两制动蹄与制动轮分离松闸 内张蹄式制动器结构紧凑 散热性好 密封容易 广泛应用于轮式起重机 各种车辆等结构尺寸受到限制的场合 13