化工機械基礎PPT課件

1、1第三篇第三篇 機械傳動與減速器機械傳動與減速器2概述v在化工生產(chǎn)中除了大量使用靜止在化工生產(chǎn)中除了大量使用靜止設備設備（如塔器、換熱器）外，還廣泛使用各（如塔器、換熱器）外，還廣泛使用各種各樣的種各樣的機器機器，如帶攪拌的反應器、往，如帶攪拌的反應器、往復式壓縮機、離心式壓縮機，螺旋輸送復式壓縮機、離心式壓縮機，螺旋輸送器等等。器等等。v一臺完整的機器一般包括原動機、工作一臺完整的機器一般包括原動機、工作機和傳動裝置三部分。機和傳動裝置三部分。 3機器的組成機器的組成 原動部分：原動部分：機器的動力來源，如電機器的動力來源，如電 機等。機等。傳動部分：傳動部分：將原動部分的功率和運將原動部分

2、的功率和運 動傳遞到工作部分的中動傳遞到工作部分的中 間環(huán)節(jié)，如帶傳動、鏈間環(huán)節(jié)，如帶傳動、鏈 傳動、齒輪傳動等。傳動、齒輪傳動等。工作部分：工作部分：直接完成生產(chǎn)所需的工直接完成生產(chǎn)所需的工 藝動作部分，如攪拌反藝動作部分，如攪拌反 應器中的攪拌槳等。應器中的攪拌槳等。機機器器4傳動裝置傳動裝置 圖圖31為一攪拌反應釜為一攪拌反應釜的傳動裝置圖，電動機通的傳動裝置圖，電動機通過減速機將能量傳遞給攪過減速機將能量傳遞給攪拌軸，減速機除拌軸，減速機除傳遞能量傳遞能量外，還外，還改變轉速改變轉速（如由（如由1500r/min降低為降低為250r/min ）。在二三十）。在二三十年前，這種攪拌反應釜

3、的年前，這種攪拌反應釜的傳動裝置大多數(shù)是電動機傳動裝置大多數(shù)是電動機通過帶傳動，再通過蝸桿通過帶傳動，再通過蝸桿減速機，最后將能量傳遞減速機，最后將能量傳遞給攪拌軸。給攪拌軸。5機械傳動機械傳動 按工作原理可將按工作原理可將傳動傳動分為分為機械傳動、液力傳動、機械傳動、液力傳動、電力傳動電力傳動 和磁力傳動等和磁力傳動等。其中機械傳動最為。其中機械傳動最為常見。按照傳動原理，機械傳動可分為兩大類：常見。按照傳動原理，機械傳動可分為兩大類： 1、摩擦傳動摩擦傳動依靠構件接觸面的摩擦力來依靠構件接觸面的摩擦力來傳遞動力和運動的，如傳遞動力和運動的，如帶傳動、摩擦輪傳動；帶傳動、摩擦輪傳動； 2、嚙

4、合傳動嚙合傳動依靠構件間的相互嚙合來傳依靠構件間的相互嚙合來傳遞動力和運動的，如遞動力和運動的，如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等。傳動等。6兩個基本概念兩個基本概念 在旋轉的機械傳動中，在旋轉的機械傳動中，傳動比傳動比是指機構中是指機構中主動件的轉速主動件的轉速n1 與從動件轉速與從動件轉速 n2 的比值，的比值，并以并以 i 表示，表示， i12= n1/n2 (31) i1，為減速，為減速, i1為增速為增速。機械傳動中，減。機械傳動中，減速居多。速居多。7兩個基本概念兩個基本概念在機械傳動中，摩擦損失是不可避免的，在機械傳動中，摩擦損失是不可避免的，因此，傳動的輸出功

5、率因此，傳動的輸出功率p2永遠小于輸入永遠小于輸入功率功率p1。機械傳動的效率機械傳動的效率，用，用h h表示表示 h= h= p2/ p1 100% (32)效率的大小是衡量各種機械傳動形式的效率的大小是衡量各種機械傳動形式的一項重要指標。一項重要指標。8第十章第十章 帶傳動帶傳動9主要內容：主要內容：v了解了解v形帶傳動的特點，適用場合。了解同步形帶傳動的特點，適用場合。了解同步齒形帶的特點。了解帶傳動中的一些國家標準，齒形帶的特點。了解帶傳動中的一些國家標準，必要時會查找。必要時會查找。v 掌握一種最簡單的帶傳動的設計，包括選取型掌握一種最簡單的帶傳動的設計，包括選取型 號及根數(shù)，帶輪中

6、心距，帶長、大小帶輪直徑等。號及根數(shù)，帶輪中心距，帶長、大小帶輪直徑等。v 熟悉熟悉v形帶的七種型號，形帶的七種型號，v形帶節(jié)線長度系列，形帶節(jié)線長度系列， 帶輪的幾種結構，帶傳動的布置，帶傳動運轉帶輪的幾種結構，帶傳動的布置，帶傳動運轉 時的受力分析。時的受力分析。10第一節(jié)第一節(jié) 概述概述11（一）帶傳動的工作過程：（一）帶傳動的工作過程：n帶傳動是由主動輪帶傳動是由主動輪1、從動輪、從動輪2和張緊在兩輪上的環(huán)形和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動帶傳動帶3所組成（圖所組成（圖32）。由于張緊，靜止時帶已受）。由于張緊，靜止時帶已受到預拉力，并使帶與帶輪的接觸面間產(chǎn)生壓力。當主動到預拉力，并使帶與帶輪

7、的接觸面間產(chǎn)生壓力。當主動輪回轉時靠帶與帶輪接觸面間的摩擦力帶動從動輪回轉。輪回轉時靠帶與帶輪接觸面間的摩擦力帶動從動輪回轉。觀看帶傳動動畫觀看帶傳動動畫12（二）帶的類型（二）帶的類型 按截面形狀，傳動帶可分為：按截面形狀，傳動帶可分為：平帶、平帶、形帶形帶（又稱三角帶）、圓形帶（又稱三角帶）、圓形帶等類型，如圖等類型，如圖33所所示。普通示。普通v形帶的工作面是兩側面，與平帶相形帶的工作面是兩側面，與平帶相比，由于截面的楔形效應，其摩擦力較大，所比，由于截面的楔形效應，其摩擦力較大，所以能傳遞較大的功率。普通以能傳遞較大的功率。普通形帶無接頭，傳形帶無接頭，傳動平穩(wěn)，應用最廣泛。本章主要介

8、紹形帶傳動平穩(wěn)，應用最廣泛。本章主要介紹形帶傳動。動。 131、v形帶的截面結構及尺寸形帶的截面結構及尺寸 圖圖34所示為所示為v形帶形帶的截面結構。其包布的截面結構。其包布層是由膠帆布構成的層是由膠帆布構成的保護層；伸張層和壓保護層；伸張層和壓縮層由橡膠構成，帶縮層由橡膠構成，帶彎曲時分別承受拉伸彎曲時分別承受拉伸和壓縮；強力層承受和壓縮；強力層承受基本拉力，由簾布或基本拉力，由簾布或粗繩構成，粗繩結構粗繩構成，粗繩結構較柔軟，有利于提高較柔軟，有利于提高帶的壽命。帶的壽命。14 v形帶已形帶已標準化，按標準化，按截面尺寸的截面尺寸的不同，分為不同，分為y、z、a、b、c、d、e七種型號，七

9、種型號，其截面尺寸其截面尺寸見表見表31。表表3-1 v3-1 v形帶截面尺寸形帶截面尺寸（gb/t13575.1-92gb/t13575.1-92）/ / mm 型號yzabcde節(jié)寬bp5.38.51114192732頂寬b6101317223238高度h4.06.08.011141925楔角j40度15沿沿v形帶中性層形帶中性層（寬度為（寬度為bp處）處）量得的帶的周量得的帶的周長稱為長稱為節(jié)線長節(jié)線長度度lp，又稱為，又稱為基準長度、公基準長度、公稱長度稱長度，它主，它主要用于帶傳動要用于帶傳動的幾何尺寸計的幾何尺寸計算，其長度系算，其長度系列見列見表表32。lp型號lp型號lp型號2

10、00224250280315355 y9001000112012501400 zab4000bcd450050005600 e630071008000900010000 1600c400450500 z1800200022402500 560630710800 a280031503550 d11200125001400016000表表32 普通形帶節(jié)線長度系列（普通形帶節(jié)線長度系列（gb11544-89）/ mm162、帶傳動的特點：、帶傳動的特點：1、由于帶具有彈性與撓性，故可緩和沖擊與振動，運轉、由于帶具有彈性與撓性，故可緩和沖擊與振動，運轉平穩(wěn)，噪音小。平穩(wěn)，噪音小。 2、可用于兩軸中心

11、距較大的傳動。、可用于兩軸中心距較大的傳動。 3、由于它是靠摩擦力來傳遞運動的，當機器過載時，帶、由于它是靠摩擦力來傳遞運動的，當機器過載時，帶在帶輪上打滑，故能防止機器其它零件的破壞。在帶輪上打滑，故能防止機器其它零件的破壞。 4、結構簡單，便于維修。、結構簡單，便于維修。 5、帶傳動在正常工作時有滑動現(xiàn)象，它不能保證準確的、帶傳動在正常工作時有滑動現(xiàn)象，它不能保證準確的傳動比。另外，由于帶摩擦起電，不宜用在有爆炸危險傳動比。另外，由于帶摩擦起電，不宜用在有爆炸危險的地方，這在化工廠中有爆炸危險的車間應特別注意。的地方，這在化工廠中有爆炸危險的車間應特別注意。6、帶傳動的效率較低（與齒輪傳動

12、比較），約為、帶傳動的效率較低（與齒輪傳動比較），約為87%98%173、v形帶的應用：形帶的應用： 通常通常v形帶用于功率小于形帶用于功率小于100kw、帶速、帶速530m/s、傳、傳動比動比i7(少數(shù)可達少數(shù)可達10)、傳動比、傳動比要求不十分準確的中小功率傳要求不十分準確的中小功率傳動。動。 。 18第二節(jié)第二節(jié) 帶傳動的工作原理及帶傳動的工作原理及 工作情況分析工作情況分析19（一）傳動帶的受力分析（一）傳動帶的受力分析 由于傳動帶是張緊在兩個帶輪上，帶中存在著初拉力由于傳動帶是張緊在兩個帶輪上，帶中存在著初拉力f0。在靜止狀態(tài)時，帶。在靜止狀態(tài)時，帶上下兩邊的拉力相等，都等于上下兩邊

13、的拉力相等，都等于f0，見圖，見圖35（a）。當工作時，在傳動帶與）。當工作時，在傳動帶與帶輪接觸面上的摩擦力作用下，主動輪帶動從動輪轉動。這時，帶兩邊的拉帶輪接觸面上的摩擦力作用下，主動輪帶動從動輪轉動。這時，帶兩邊的拉力相應地發(fā)生變化：進入主動輪一邊的帶被拉緊，稱為緊邊，拉力由力相應地發(fā)生變化：進入主動輪一邊的帶被拉緊，稱為緊邊，拉力由f0增大增大到到f1；離開主動輪一邊的帶被放松，稱為松邊，拉力由；離開主動輪一邊的帶被放松，稱為松邊，拉力由f0減小到減小到f2，如圖，如圖35（b）所示。）所示。 20 傳送帶主、從動邊的拉力差（傳送帶主、從動邊的拉力差（f1f2）稱為）稱為有效有效拉力拉

14、力。有效拉力就是傳動帶所傳遞的。有效拉力就是傳動帶所傳遞的有效圓周力有效圓周力fe。它等于帶輪作用在帶上的。它等于帶輪作用在帶上的總摩擦力總摩擦力ff，即：，即：f1f2fe=ff -（3-4）帶傳動所能傳遞的帶傳動所能傳遞的功率功率p為：為： kw-（3-5）式中式中 fe有效圓周力，有效圓周力，n； 帶速，帶速，m/s 21（二）帶傳動的運動分析（二）帶傳動的運動分析 1、彈性滑動：、彈性滑動：工作時，帶兩邊拉力不相等，帶兩邊工作時，帶兩邊拉力不相等，帶兩邊彈性變形也不相等，由此引起的帶與輪之間局部而微彈性變形也不相等，由此引起的帶與輪之間局部而微小的相對滑動稱為彈性滑動。小的相對滑動稱為

15、彈性滑動。 顯然彈性滑動使主動輪圓周速度大于從動輪圓周速度顯然彈性滑動使主動輪圓周速度大于從動輪圓周速度。彈性滑動的大小是隨帶的兩邊拉力差（彈性滑動的大小是隨帶的兩邊拉力差（f1f2）的變）的變化而變化。因此彈性滑動是靠摩擦力工作的帶傳動不化而變化。因此彈性滑動是靠摩擦力工作的帶傳動不可避免的物理現(xiàn)象?？杀苊獾奈锢憩F(xiàn)象。 不利之處：不利之處： 彈性滑動是引起傳動比不恒定的重要原因；彈性滑動是引起傳動比不恒定的重要原因； 引起帶的磨損和溫度升高，并降低了傳動效率。引起帶的磨損和溫度升高，并降低了傳動效率。222、打滑：、打滑：由式（由式（35） 可知，有效可知，有效圓周力的大小與帶傳遞的功率圓周

16、力的大小與帶傳遞的功率p以及帶的速度以及帶的速度有有關。當工作機要求傳遞的功率增大時，帶兩邊拉力關。當工作機要求傳遞的功率增大時，帶兩邊拉力差差f1f2fe也要相應地增大，帶兩邊拉力的這種也要相應地增大，帶兩邊拉力的這種變化，實際上反映了帶和帶輪接觸面上摩擦力的變變化，實際上反映了帶和帶輪接觸面上摩擦力的變化?；?。實踐證明，當其他條件不變，且初拉力實踐證明，當其他條件不變，且初拉力f0一定時，一定時，這個摩擦力有一極限值。若帶所傳遞的圓周力超過這個摩擦力有一極限值。若帶所傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間的極限摩擦力時，帶就會沿著輪帶與帶輪接觸面間的極限摩擦力時，帶就會沿著輪面發(fā)生全面滑動，這種

17、現(xiàn)象稱為打滑。面發(fā)生全面滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑將使傳打滑將使傳動失效動失效。23注：注：彈性滑動彈性滑動和和打滑打滑是兩個截然不同的概念。是兩個截然不同的概念。 打滑打滑是由過載引起的帶在帶輪上的全面滑動，是由過載引起的帶在帶輪上的全面滑動，造成傳動失效，應當避免。造成傳動失效，應當避免。 彈性滑動彈性滑動是由帶的拉力差引起的，只要傳遞圓是由帶的拉力差引起的，只要傳遞圓周力，必然會發(fā)生彈性滑動，它是不可避免的。周力，必然會發(fā)生彈性滑動，它是不可避免的。 24第三節(jié)第三節(jié) 形帶傳動的設計計算形帶傳動的設計計算25主要內容主要內容 帶傳動設計計算的主要內容是：帶傳動設計計算的主要內容是：確定

18、帶的型號、根數(shù)、長度、帶輪直徑確定帶的型號、根數(shù)、長度、帶輪直徑和中心距，以及帶輪的材料和結構尺寸和中心距，以及帶輪的材料和結構尺寸等。等。設計的原始條件為：傳動的用途和工作設計的原始條件為：傳動的用途和工作情況，傳遞的功率，主動輪和從動輪的情況，傳遞的功率，主動輪和從動輪的轉速（或傳動比），以及外廓尺寸的要轉速（或傳動比），以及外廓尺寸的要求等求等261選擇帶的型號選擇帶的型號v形帶的型號可根據(jù)計算功率形帶的型號可根據(jù)計算功率pc及小輪轉速及小輪轉速n1由圖由圖36選取。選取。 (3-10) 式中式中 ka工作情況系數(shù)，見表工作情況系數(shù)，見表34； p傳遞的功率，傳遞的功率，kw 27282

19、確定小帶輪的節(jié)圓直徑確定小帶輪的節(jié)圓直徑d1、驗算帶速、驗算帶速、 確定大帶輪節(jié)圓直徑確定大帶輪節(jié)圓直徑d2 d1應大于或等于表應大于或等于表33中的最小節(jié)圓直徑中的最小節(jié)圓直徑dmax。若若d1過小則帶的彎曲應力較大；反之，則傳動的過小則帶的彎曲應力較大；反之，則傳動的外廓尺寸增大。外廓尺寸增大。 帶速帶速 m/s（311）應滿足應滿足5m/sv25m/s(30m/s)，否則須重，否則須重選小輪直徑選小輪直徑d1。大輪直徑大輪直徑 （312）d1、d2應圓整為標準直徑，見表應圓整為標準直徑，見表35。29表表3-3 v3-3 v形帶帶輪最小直徑及形帶帶輪最小直徑及v形帶每形帶每m長的質量長的

20、質量型號yzabcded1min /mm205075125200355500m/kg/m0.020.060.100.170.300.620.9030表3-5 v形帶帶輪節(jié)圓直徑系列(摘錄)d/mmzabd/mmzabcd/mmzabc505663717580859095100106112118 * * 125132140150160170180200212224236250265 * * 28031535540045050056063071080090010001120 * * 注：帶*為優(yōu)先系列 313確定中心距確定中心距a和帶長和帶長lp 中心距偏大些有利于增大包角，但過大會使結構不緊湊，

21、且在載中心距偏大些有利于增大包角，但過大會使結構不緊湊，且在載荷變化時引起帶顫動，降低帶傳動的工作能力。一般根據(jù)安裝條荷變化時引起帶顫動，降低帶傳動的工作能力。一般根據(jù)安裝條件的限制或由下式初步確定中心距件的限制或由下式初步確定中心距a0。 mm（313）初定中心距后，由下式計算出相應于初定中心距后，由下式計算出相應于a0的帶節(jié)線長度的帶節(jié)線長度lpo mm （314）計算出計算出lpo后，查表后，查表32選取接近選取接近lpo值的節(jié)線長度值的節(jié)線長度lp，再根據(jù)選，再根據(jù)選定的長度定的長度lp值反過來求實際中心距值反過來求實際中心距a，一般常用下式近似計算中，一般常用下式近似計算中心距心距a

22、。 mm （315）324驗算小輪包角驗算小輪包角 帶與帶輪接觸弧所對應的中心角稱為包角如圖帶與帶輪接觸弧所對應的中心角稱為包角如圖37所示，顯然小輪包角所示，顯然小輪包角1比大輪包角比大輪包角2要小。要小。 33 中心距中心距a相同條件下，包角越大，帶的摩擦相同條件下，包角越大，帶的摩擦力和能傳遞的功率也越大。小力和能傳遞的功率也越大。小 輪包角輪包角1可可按下式近似計算：按下式近似計算： （316） 一般應使一般應使1 1200，否則，可加大中心距，否則，可加大中心距或增設張緊輪?；蛟鲈O張緊輪。345計算帶的根數(shù)計算帶的根數(shù)z 帶傳動的承載能力受打滑和帶疲勞兩方面限制。帶傳動的承載能力受打

23、滑和帶疲勞兩方面限制。根據(jù)計算功率根據(jù)計算功率pc和單根和單根v形帶所能傳遞的功率形帶所能傳遞的功率p0，可按下式計算所需的根數(shù)，可按下式計算所需的根數(shù)z （317） （318）式中式中 p0-單根單根v形帶所能傳遞的功率，形帶所能傳遞的功率，k，見表見表36；35 p0-考慮考慮i1時單根形帶所能傳遞功率的增時單根形帶所能傳遞功率的增量，量，k。由于。由于p0是按是按i1，即，即d1d2的條件下計算的。的條件下計算的。傳動比越大，則從動輪直徑相對主動輪來說越大，帶繞傳動比越大，則從動輪直徑相對主動輪來說越大，帶繞過從動輪時的彎曲應力越小，因此提高了帶傳動的工作過從動輪時的彎曲應力越小，因此提

24、高了帶傳動的工作能力。能力。 ka-考慮包角不同時的影響系數(shù)，稱包角系考慮包角不同時的影響系數(shù)，稱包角系數(shù)，見表數(shù)，見表37；kl-考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，稱帶長考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，稱帶長修正系數(shù)，見表修正系數(shù)，見表38；kb-彎曲影響系數(shù)，見表彎曲影響系數(shù)，見表39；ki-傳動比系數(shù)，見表傳動比系數(shù)，見表310； n1 -主動輪轉速，主動輪轉速，r/min。366. 計算初拉力計算初拉力f0及作用在軸上的力及作用在軸上的力q n（319） 式中式中 v帶速，帶速， m/s; m形帶每形帶每m長的質量，長的質量，kg/m，見表，見表33。 37由圖由圖38可得可得 n(3-20

25、) 式中式中1主動輪的包角。主動輪的包角。38例例31： 設計某液體攪拌釜的設計某液體攪拌釜的v形帶傳動形帶傳動 。選用。選用y型異步電動機，其額定功率型異步電動機，其額定功率p=2.2kw，轉速轉速n1=1430r/min，攪拌軸轉速，攪拌軸轉速n2=360r/min，三班制工作。，三班制工作。 39解：（解：（1）計算功率）計算功率pc 由表由表34查得查得ka1.3，故，故pc=kap=1.32.2=2.86kw （2）選取形膠帶型號）選取形膠帶型號 根據(jù)根據(jù) pc2.86kw,n1=1430r/min 由圖由圖36 確定選用確定選用a型。型。40由表由表33 取取d1100mm，由式（

26、，由式（312） 由表由表35 取取d2=400mm。（3）確定小帶輪節(jié)圓直徑）確定小帶輪節(jié)圓直徑d1及大帶輪及大帶輪 節(jié)圓直徑節(jié)圓直徑d241（4）驗算帶速）驗算帶速v帶速合適。帶速合適。42(5)帶公稱長度帶公稱長度lp和中心距和中心距a0初步選中心距初步選中心距a0450mm，符合，符合 由式（由式（314）得帶長：）得帶長：43由表由表32選用普通形帶公稱長度選用普通形帶公稱長度 lp1800mm，再由式（再由式（315）計算實際中心距，得：）計算實際中心距，得：44(6)小帶輪包角a1由式（由式（316）得：）得：合適。合適。45(7)帶根數(shù)帶根數(shù)z由式（由式（317） 由由n1=1

27、430r/min，d1=100mm,查表查表36，用內插，用內插法得：法得： p0=1.29kw 由式（由式（318） 傳動比傳動比 46查表查表39得得kb1.0310-3 ；由由i=4,查表查表310得得ki=1.14，故，故 由由a a1=144 查表查表37得得ka 0.91；查表；查表38 得得ki=1.01,則則 取取z=3根。根。47（8）作用在帶輪軸上的力）作用在帶輪軸上的力q 由式（由式（319）得單根膠帶的預拉力）得單根膠帶的預拉力 查表查表33得得 m=0.10kg/m，故，故 由式（由式（320）算出作用在軸上的力為：）算出作用在軸上的力為：48(9)帶輪結構設計（略）

28、。帶輪結構設計（略）。49第四節(jié)第四節(jié) v形帶輪形帶輪輪緣、輪輻和輪轂輪緣、輪輻和輪轂501、輪緣、輪緣帶輪外圈的環(huán)形部分。輪緣的截面及其各帶輪外圈的環(huán)形部分。輪緣的截面及其各部分尺寸見表部分尺寸見表311。v形帶兩側面的夾角為形帶兩側面的夾角為40，但在帶輪上彎曲時，由于截面變形將，但在帶輪上彎曲時，由于截面變形將使其夾角變小。為了使傳動帶仍能緊貼輪槽使其夾角變小。為了使傳動帶仍能緊貼輪槽兩側，將輪槽楔角規(guī)定為兩側，將輪槽楔角規(guī)定為32、34、36和和38。512、輪轂、輪轂帶輪內圈環(huán)形部分。其帶輪內圈環(huán)形部分。其內孔與傳動軸配合，其內孔與傳動軸配合，其外徑外徑dh和長度和長度l，見見（圖（圖39），可按下列），可按下列經(jīng)驗公式計算經(jīng)驗公式計算 dh=(1.82)ds (321) l=(1.51.8)ds (322) 523、輪輻、輪輻輪緣與輪轂間的相聯(lián)部分。其型式有輻板式輪緣與輪轂間的相聯(lián)部分。其型式有輻板式(圖圖39)和輪輻式和輪輻式(圖圖310)兩種。帶輪