化工机械基础ppt课件

第三篇机械传动与减速器,1,概述,在化工生产中除了大量使用静止设备（如塔器、换热器）外，还广泛使用各种各样的机器，如带搅拌的反应器、往复式压缩机、离心式压缩机，螺旋输送器等等。一台完整的机器一般包括原动机、工作机和传动装置三部分。,2,机器的组成,原动部分：机器的动力来源，如电机等。传动部分：将原动部分的功率和运动传递到工作部分的中间环节，如带传动、链传动、齿轮传动等。工作部分：直接完成生产所需的工艺动作部分，如搅拌反应器中的搅拌桨等。,机器,3,传动装置,图31为一搅拌反应釜的传动装置图，电动机通过减速机将能量传递给搅拌轴，减速机除传递能量外，还改变转速（如由1500r/min降低为250r/min）。在二三十年前，这种搅拌反应釜的传动装置大多数是电动机通过带传动，再通过蜗杆减速机，最后将能量传递给搅拌轴。,4,机械传动,按工作原理可将传动分为机械传动、液力传动、电力传动和磁力传动等。其中机械传动最为常见。按照传动原理，机械传动可分为两大类：1、摩擦传动依靠构件接触面的摩擦力来传递动力和运动的，如带传动、摩擦轮传动；2、啮合传动依靠构件间的相互啮合来传递动力和运动的，如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等。,5,两个基本概念,在旋转的机械传动中，传动比是指机构中主动件的转速n1与从动件转速n2的比值，并以i表示，i12=n1/n2(31)i1，为减速,i1为增速。机械传动中，减速居多。,6,两个基本概念,在机械传动中，摩擦损失是不可避免的，因此，传动的输出功率P2永远小于输入功率P1。机械传动的效率，用h表示h=P2/P1100%(32)效率的大小是衡量各种机械传动形式的一项重要指标。,7,第十章带传动,8,主要内容：,了解V形带传动的特点，适用场合。了解同步齿形带的特点。了解带传动中的一些国家标准，必要时会查找。,掌握一种最简单的带传动的设计，包括选取型号及根数，带轮中心距，带长、大小带轮直径等。,熟悉V形带的七种型号，V形带节线长度系列，带轮的几种结构，带传动的布置，带传动运转时的受力分析。,9,第一节概述,10,（一）带传动的工作过程：,带传动是由主动轮1、从动轮2和张紧在两轮上的环形传动带3所组成（图32）。由于张紧，静止时带已受到预拉力，并使带与带轮的接触面间产生压力。当主动轮回转时靠带与带轮接触面间的摩擦力带动从动轮回转。观看带传动动画,11,（二）带的类型,按截面形状，传动带可分为：平带、形带（又称三角带）、圆形带等类型，如图33所示。普通V形带的工作面是两侧面，与平带相比，由于截面的楔形效应，其摩擦力较大，所以能传递较大的功率。普通形带无接头，传动平稳，应用最广泛。本章主要介绍形带传动。,12,1、V形带的截面结构及尺寸,图34所示为V形带的截面结构。其包布层是由胶帆布构成的保护层；伸张层和压缩层由橡胶构成，带弯曲时分别承受拉伸和压缩；强力层承受基本拉力，由帘布或粗绳构成，粗绳结构较柔软，有利于提高带的寿命。,13,V形带已标准化，按截面尺寸的不同，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，其截面尺寸见表31。,表3-1V形带截面尺寸（GB/T13575.1-92）/mm,14,沿V形带中性层（宽度为bp处）量得的带的周长称为节线长度Lp，又称为基准长度、公称长度，它主要用于带传动的几何尺寸计算，其长度系列见表32。,表32普通形带节线长度系列（GB11544-89）/mm,15,2、带传动的特点：,1、由于带具有弹性与挠性，故可缓和冲击与振动，运转平稳，噪音小。2、可用于两轴中心距较大的传动。3、由于它是靠摩擦力来传递运动的，当机器过载时，带在带轮上打滑，故能防止机器其它零件的破坏。4、结构简单，便于维修。5、带传动在正常工作时有滑动现象，它不能保证准确的传动比。另外，由于带摩擦起电，不宜用在有爆炸危险的地方，这在化工厂中有爆炸危险的车间应特别注意。6、带传动的效率较低（与齿轮传动比较），约为87%98%,16,3、V形带的应用：,通常V形带用于功率小于100kW、带速530m/s、传动比i7(少数可达10)、传动比要求不十分准确的中小功率传动。,17,第二节带传动的工作原理及工作情况分析,18,（一）传动带的受力分析,由于传动带是张紧在两个带轮上，带中存在着初拉力F0。在静止状态时，带上下两边的拉力相等，都等于F0，见图35（a）。当工作时，在传动带与带轮接触面上的摩擦力作用下，主动轮带动从动轮转动。这时，带两边的拉力相应地发生变化：进入主动轮一边的带被拉紧，称为紧边，拉力由F0增大到F1；离开主动轮一边的带被放松，称为松边，拉力由F0减小到F2，如图35（b）所示。,19,传送带主、从动边的拉力差（F1F2）称为有效拉力。有效拉力就是传动带所传递的有效圆周力Fe。它等于带轮作用在带上的总摩擦力Ff，即：F1F2Fe=Ff-（3-4）带传动所能传递的功率P为：kW-（3-5）式中Fe有效圆周力，N；带速，m/s,20,（二）带传动的运动分析,1、弹性滑动：工作时，带两边拉力不相等，带两边弹性变形也不相等，由此引起的带与轮之间局部而微小的相对滑动称为弹性滑动。显然弹性滑动使主动轮圆周速度大于从动轮圆周速度。弹性滑动的大小是随带的两边拉力差（F1F2）的变化而变化。因此弹性滑动是靠摩擦力工作的带传动不可避免的物理现象。不利之处：弹性滑动是引起传动比不恒定的重要原因；引起带的磨损和温度升高，并降低了传动效率。,21,2、打滑：由式（35）可知，有效圆周力的大小与带传递的功率P以及带的速度有关。当工作机要求传递的功率增大时，带两边拉力差F1F2Fe也要相应地增大，带两边拉力的这种变化，实际上反映了带和带轮接触面上摩擦力的变化。实践证明，当其他条件不变，且初拉力F0一定时，这个摩擦力有一极限值。若带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间的极限摩擦力时，带就会沿着轮面发生全面滑动，这种现象称为打滑。打滑将使传动失效。,22,注：,弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是由过载引起的带在带轮上的全面滑动，造成传动失效，应当避免。弹性滑动是由带的拉力差引起的，只要传递圆周力，必然会发生弹性滑动，它是不可避免的。,23,第三节形带传动的设计计算,24,主要内容,带传动设计计算的主要内容是：确定带的型号、根数、长度、带轮直径和中心距，以及带轮的材料和结构尺寸等。设计的原始条件为：传动的用途和工作情况，传递的功率，主动轮和从动轮的转速（或传动比），以及外廓尺寸的要求等,25,1选择带的型号,V形带的型号可根据计算功率Pc及小轮转速n1由图36选取。(3-10)式中KA工作情况系数，见表34；P传递的功率，kW,26,27,2确定小带轮的节圆直径d1、验算带速、确定大带轮节圆直径d2,d1应大于或等于表33中的最小节圆直径dmax。若d1过小则带的弯曲应力较大；反之，则传动的外廓尺寸增大。带速m/s（311）应满足5m/sv25m/s(30m/s)，否则须重选小轮直径d1。大轮直径（312）d1、d2应圆整为标准直径，见表35。,28,表3-3V形带带轮最小直径及V形带每m长的质量,29,表3-5V形带带轮节圆直径系列(摘录),注：带*为优先系列,30,3确定中心距a和带长Lp,中心距偏大些有利于增大包角，但过大会使结构不紧凑，且在载荷变化时引起带颤动，降低带传动的工作能力。一般根据安装条件的限制或由下式初步确定中心距a0。mm（313）初定中心距后，由下式计算出相应于a0的带节线长度Lpomm（314）计算出Lpo后，查表32选取接近Lpo值的节线长度Lp，再根据选定的长度Lp值反过来求实际中心距a，一般常用下式近似计算中心距a。mm（315）,31,4验算小轮包角,带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角如图37所示，显然小轮包角1比大轮包角2要小。,32,中心距a相同条件下，包角越大，带的摩擦力和能传递的功率也越大。小轮包角1可按下式近似计算：（316）一般应使11200，否则，可加大中心距或增设张紧轮。,33,5计算带的根数Z,带传动的承载能力受打滑和带疲劳两方面限制。根据计算功率Pc和单根V形带所能传递的功率P0，可按下式计算所需的根数Z（317）（318）式中P0-单根V形带所能传递的功率，k，见表36；,34,P0-考虑i1时单根形带所能传递功率的增量，k。由于P0是按i1，即d1d2的条件下计算的。传动比越大，则从动轮直径相对主动轮来说越大，带绕过从动轮时的弯曲应力越小，因此提高了带传动的工作能力。Ka-考虑包角不同时的影响系数，称包角系数，见表37；KL-考虑带的长度不同时的影响系数，称带长修正系数，见表38；KB-弯曲影响系数，见表39；Ki-传动比系数，见表310；n1-主动轮转速，r/min。,35,6.计算初拉力F0及作用在轴上的力Q,N（319）式中v带速，m/s;m形带每m长的质量，Kg/m，见表33。,36,由图38可得N(3-20)式中1主动轮的包角。,37,例31：,设计某液体搅拌釜的V形带传动。选用Y型异步电动机，其额定功率P=2.2kW，转速n1=1430r/min，搅拌轴转速n2=360r/min，三班制工作。,38,解：（1）计算功率Pc由表34查得KA1.3，故Pc=KAP=1.32.2=2.86kW（2）选取形胶带型号根据Pc2.86kW,n1=1430r/min由图36确定选用A型。,39,由表33取d1100mm，由式（312）由表35取d2=400mm。,（3）确定小带轮节圆直径d1及大带轮节圆直径d2,40,（4）验算带速v,带速合适。,41,(5)带公称长度Lp和中心距a0,初步选中心距a0450mm，符合由式（314）得带长：,42,由表32选用普通形带公称长度Lp1800mm，再由式（315）计算实际中心距，得：,43,(6)小带轮包角a1,由式（316）得：合适。,44,(7)带根数Z,由式（317）由n1=1430r/min，d1=100mm,查表36，用内插法得：P0=1.29kW由式（318）传动比,45,查表39得KB1.0310-3；由i=4,查表310得Ki=1.14，故由a1=144查表37得Ka0.91；查表38得Ki=1.01,则取Z=3根。,46,（8）作用在带轮轴上的力Q,由式（319）得单根胶带的预拉力查表33得m=0.10Kg/m，故由式（320）算出作用在轴上的力为：,47,(9)带轮结构设计（略）。,48,第四节V形带轮,轮缘、轮辐和轮毂,49,1、轮缘,带轮外圈的环形部分。轮缘的截面及其各部分尺寸见表311。V形带两侧面的夹角为40，但在带轮上弯曲时，由于截面变形将使其夹角变小。为了使传动带仍能紧贴轮槽两侧，将轮槽楔角规定为32、34、36和38。,50,2、轮毂,带轮内圈环形部分。其内孔与传动轴配合，其外径dh和长度L，见（图39），可按下列经验公式计算dh=(1.82)ds(321)L=(1.51.8)ds(322),51,3、轮辐,轮缘与轮毂间的相联部分。其型式有辐板式(图39)和轮辐式(图310)两种。带轮直径较小时可采用实心式，如图311。,52,第五节形带的布置、使用和维修,53,为便于装拆环状V形带，带轮宜悬臂装在轴端上。在水平或近似水平的传动中，应使带的紧边在下，松边在上（如图35所示）。,54,为了延长带的使用寿命，确保带传动的正常运行，必须正确使用和维修。,1安装时两带轮轴线必须平行，轮槽应对正，否则将加剧带的磨损，甚至使带脱落。安装时先缩小中心距，然后套上V形带，再作调整，不得硬撬。2严防带与矿物油、酸、碱等介质接触，以免变质。也不宜在阳光下曝晒。3多根带的传动，坏了少数几根