《制药机械(第二版)》第四章：制药设备机械传动.ppt

,,制 药 机 械 学,制药机械学主要内容,,,,,,,,第一章 制药设备力学基础,第二章 制药设备工程材料,第三章 制药设备常用机构,第四章 制药设备机械传动,第五章 制药设备联接与支承,第六章 压力容器,第七章 制药工艺管路,,第四章 制药设备机械传动,,第一节 带传动,,第三节 齿轮传动,,,第四节 蜗杆传动,第二节 链传动,第五节 轮系简介,,本章主要内容,第一节 带传动,,,三 普通V带和带轮,,,四 带传动的失效、张紧、安装与维护,二 带传动主要几何参数,一 带传动的原理、类型及特点,五 制药设备的应用实例,,一 带传动原理、类型、特点,带传动原理,带传动的类型,带传动的特点,1 带传动原理,带传动组成:主动带轮、从动带轮和传动带。,（传动力：摩擦力）,2 带传动的类型,,带传动一般分为圆带传动、平带传动、V带传动、同步带传动等,a)平带传动 b)V带传动 c)圆带传动 d)同步带传动,,优点: ①胶带具有弹性、能缓冲、吸振，因此传动平稳、噪音小； ②传动过载时能自动打滑，起安全保护作用； ③结构简单，制造、安装、维修方便，成本低廉； ④可用于中心距较大的传动。,3 带传动的特点,.,缺点： ①不能保证恒定的传动比； ②轮廓尺寸大，结构不紧凑； ③不能传递很大的功率，且传动效率低； ④带的寿命较短； ⑤对轴和轴承的压力大，提高了对轴和轴承的要求； ⑥不适宜用于高温、易燃等场合。根据上述特点，带传动适用于在一般工作环境条件下，传递中、小功率，对传动比无严格要求，且中心距较大的两轴之间的传 动。,二 带传动主要几何参数,传动比 i,带轮包角α,带长L,1 传动比i,式中 n1、n2——分别为主、从动带轮的转速；d1、d2——分别为主、从动带轮的直径。,,(不小于1200）,2 带轮包角α,,,3 带长 L,,V带结构与材料,V带轮结构与材料,三 普通V带和带轮,V带的横截面构造如图4-5所示。由图中可见V带由包布层、顶胶层、抗拉体和底胶层等四部分组成。包布层多由胶帆布制成，它是V带的保护层。顶胶层和底胶层由橡胶，制成，当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和收缩。抗拉体用来承受基本的拉力。,1 V带结构与材料,普通V带的尺寸标准(GB／T11544—1997)：分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，截面尺寸和承载能力依次增大。 V带的标记内容和顺序：型号、基准长度和标准号。例如标“A1600 GB／T 11544—1997”表示A型普通V带，基准长度为1600mm。,V带轮结构取决于它的直径，有四种形式:实心带轮、腹板带轮、孔板带轮、椭圆轮辐带轮。,(a)实心带轮 (b)腹板带 (c)椭圆轮辐带轮,,2 V带轮结构与材料,四 带传动的失效、张紧、安装与维护,带传动的失效,带传动的张紧装置,带传动的安装与维护,1 带传动的失效,失效形式：带在带轮上打滑和带疲劳损坏。 失效原因及预防：A、打滑是因为带与带轮间的摩擦力不足 。增大初拉力和小带轮包角、适当提高带速 可预防打滑。B、带的疲劳是因为带受交变应力的作用 。对每种型号的V带，都规定了许用的最小带轮直径，以预防 带的疲劳破坏。,2 带传动的张紧装置,定期调控中心距张紧 自动调节中心距张紧 用张紧轮张紧,3 带传动的安装与维护,①安装传动带时，应缩小中心距后把带套上去。 ②为了便于传动带的装拆，带轮应布置在轴的外伸端。 ③安装时，主动带轮与从动带轮的轮槽应对正，如图 (a)所示，不要出现图 (b)和(c)的情况，使带的侧面受损。,,,④带的张紧程度应适当，使初拉力不过大或过小。过大会降低带的寿命，过小则将导致摩擦力不足而出现打滑现象。 ⑤带传动通常同时使用同一型号的V带3—5根，应注意新旧不同的V带不得混用，以避免载荷分配不均，加速带的损坏。 ⑥带传动装置应设置防护罩，以保证操作人员的安全。 ⑦严防胶带与矿物油、酸、碱等介质接触，以免变质。胶带也不宜在阳光下暴晒。,第二节 链传动,,,四 链传动的特点和应用,,,三 链传动的布置、张紧和润滑,二 滚子链的结构,一 链的类型,一、链的类型,按用途不同： 传动链(v≤20m／s)：套筒滚子链 起重链(v≤0．25m／s) 曳引链 (v≤2～4m／s),二、滚子链的结构,1.滚子链链条的结构,a)外链节 b)内链节 c)连接链节 d)过渡链节 1销轴 2外链板 3内链板 4滚子 5套筒 6固定连接销轴7止锁片(弹簧锁片) 8可拆链板 9弯链板 10止锁件(开口销) 11可拆连接销轴,内、外链节连接后的结构情况和运动关系 a)单排链 b)双排链,接头链节的几种常用的止锁方式 a)钢丝锁销 b)弹簧锁片 c)开口销,,2.滚子链链轮的结构,链轮常见的结构型式 a)整体实心式 b)整体孔板式 c)焊接式 d)螺栓连接式,三 链传动的布置、张紧和润滑,1 链传动的布置链传动合理布置的原则是： （1）两链轮应位于同一垂直平面内，并保持 两轮轴线相互平行。 （2）两轮中心线与水平线的夹角Φ应小于 450，并尽量采用水平布置(Φ=00)见图4-14。 （3）一般情况下，链传动应紧边在上、松边在下，有利于防止咬链或两边链条相碰。 2 链传动的张紧(张紧方法与带传动相似),,四 链传动的特点和应用,特点①因是啮合传动与带传动相比具有擦损耗小，效率高，结构紧凑，承载能力大，且能保持平均传动比的准确。②因有链条作中间挠性构件，与齿轮传动相比具有能吸振缓冲并能适用于较大中心距传动。③传递运动的速度不宜过高，只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀有冲击噪声。,,2 应用 链传动适用于两轴平行而且中距较大，要求平均传动比不变，而不宜采用齿轮传动和带传动的场合。链传动尤其适用于温度变化较大或潮湿、粉尘的恶劣环境中使用。,,3 链传动的润滑,Ⅰ用油壶或油刷人工定期加油；Ⅱ用油杯滴油润滑；Ⅲ油浴或飞溅润滑；Ⅳ压力循环润滑。润滑油可选用30号(环境温度为5—25℃时)、40号(25—350C时)、50号(35-450C)、60号(45—55℃)、70号(55-650)机械油。,已知：链传动，链节距12mm，链速1m/s，温度300C 问 ：采用何种润滑方式？何种润滑油？,第三节 齿轮传动,本节主要内容：,,,四 齿轮传动失效形式及原因,,,二 齿轮的几何参数和传动比,一 齿轮机构的分类,,,六 齿轮传动特点及应用,五 齿轮传动的润滑,三 齿轮常用材料,一 齿轮机构的分类,按照两齿轮轴线的相对位置分类有以下几种:(1)用于平行两轴间的传动----- 圆柱齿轮传动,A、按齿向分： 直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 B、按啮合方式分： 外啮合齿轮 内啮合齿轮 齿轮齿条,,(2) 用于相交两轴间的传动----- 圆锥齿轮传动,直齿 斜齿 圆弧齿,,(3) 用于空间交错两轴间的传动-----螺旋齿轮传动、蜗轮蜗杆传动,二 齿轮的几何参数和传动比,1 齿轮基本几何参数,2 分度圆、模数、渐开线、压力角,3 圆柱齿轮的传动比,1 齿轮基本几何参数,齿顶圆da 通过齿轮各齿顶端所在的圆(也即齿轮的外径)。,,齿根圆df 各齿根底部的所在圆。 分度圆d 假想圆，在此圆上齿厚s与 齿间距e相等 齿顶高ha 分度圆到齿顶圆间的径向距离。,,齿根高hf 分度圆到齿根圆间的径向距离。 全齿高h 齿顶圆到齿根圆间的径向距离，,齿根高hf 分度圆到齿根圆间的径向距离。 全齿高h 齿顶圆到齿根圆间的径向距离，,,周 节p 分度圆上相邻两齿对应点之间的弧长。它等于分度圆上 的弧齿厚s和弧间距e的和，即P=s+e 齿 宽b 轮齿沿轴向的宽度。,2 分度圆、模数、渐开线、压力角,（1）分度圆和模数 设d为分度圆直径，z为齿数，p为该圆周上的周节， 则：,式中m----齿轮模数。模数越大， 轮齿所能承受的外力也越大。,标准模数系列(GBl357—78)，mm,1．选用模数时，应优先采用第一系列，其次是第二系列，括号内的数值尽可能不用。 2．本标准适用于渐开线圆柱齿轮。渐开线圆锥齿轮及蜗杆蜗轮传动可参考采用。 3．习惯上把模数系列划分为三段，从0．1～1叫做小模数，从1～8叫做中等模数，从8-50叫做大模数。有时中等模数的范围扩大到10。,(2)渐开线和压力角,图(a)所示为渐开线的形成原理。当一直线BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任一点K的轨迹KoK就是该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，它的半径用rb表示；直线BK称为渐开线的发生线；渐开线所对应的中心角θk称为渐开线段KoK的展角。渐开线齿轮轮齿两侧的齿廓就是由这两段对称的渐开线组成的，如图(b)所示。,v,,压力角：,αk---渐开线在点K的压力角。(所谓压力角是指 当一对渐开线齿廓在是点互相啮合时，齿 廓在K点所受正压力F的方向与K 点速度v的方向之间的夹角。)rb---渐开线基圆半径rk---渐开线上K点的向径。,上式表明压力角的大小随k点的位置而变，也即渐开线齿廓上各点的压力角是不相等的。通常所指的压力角均是指分度圆上的压力角，而且与齿轮模数一样，也规定了国家标准。我国的国家标准(GBl356—78)规定分度圆压力角为200。,3 圆柱齿轮的传动比,ha* ----齿顶高系数 c* ----径向间隙系数,正常齿 短 齿,(1)单个齿轮的计算,对于常用的正常齿：,(2)一对啮合齿轮的计算 (m ,αK相等）,中心距L,式中 d1，d2——分别为相啮合两齿轮的分度圆直径；z1，z2——分别为相啮合两齿轮的齿数。,传动比i,式中 nl，n2——分别为主动轮转速及从动轮转速。,三 齿轮常用材料,齿轮的常用材料是钢材，在某些情况下铸铁、有色金属、粉末冶金和非金属材料也可制作齿轮。软齿面齿轮经调质处理改善其综合力学性能，以适应齿轮的工作要求。对软齿面齿轮往往选小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高。硬齿面齿轮的常用材料为调质钢经表面淬火处理。,四 齿轮传动失效形式及原因,失效形式： 轮齿折断 疲劳点蚀 磨损 胶合 塑性变形,1 轮齿折断轮齿折断是指齿轮的一个或多个齿的整体或局部的断裂。它有疲劳折断和过载折断两种。,2 齿面点蚀疲劳点蚀是一种因齿面金属局部脱落而呈麻点状的疲劳破坏。,,3 齿面磨损轮齿在啮合过程中，齿面之间存在相对滑动，因而使齿面发生磨损。,4 齿面胶合胶合是相啮合齿面的金属在一定的压力下直接接触而发生粘着，并随着齿面的相对运动，使金属从齿面上撕落而引起的一种破坏。,,5 塑性变形硬度较低的软齿面齿轮，在低速重载时，由于齿面压力过大，在摩擦力作用下，使齿面金属产生塑性流动而失去原来的齿形这就是齿面塑性变形。齿面塑性变形以后，渐开线齿形遭到破坏，引起振动和噪声。,五 齿轮传动的润滑,当齿轮的圆周速度较低时，通常将大齿轮浸入油池中润滑，齿轮浸入油中的深度最多不要超过齿轮分度圆半径的三分之一，但至少应该保证一个齿高，同时不得小于10mm。,,当齿轮圆周速度较高时，应采用压力喷油润滑。,六 齿轮传动特点及应用,传递的功率和圆周速度范围较大。 瞬时传动比恒定，因而传动平稳。 能实现两轴任意角度(平行、相交或交 错)的传动。 效率高，寿命长。 结构紧凑，外廓尺寸小。 齿轮的加工复杂，制造、安装、维护 的要求较高，因而成本较高。 工作时有不同程度的噪声，精度较低 的传动会引起一定的振动。,本节主要内容：,,,四 蜗杆传动特点及应用,,,二 蜗杆传动的失效形式及原因,一 蜗杆、蜗轮的原理、材料和结构,三 蜗杆传动装置的润滑与维护,一 蜗杆、蜗轮的原理、材料和结构,蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。主要用于空间垂直交错的两轴间的传动。,蜗杆传动轮齿与齿轮传动不同的是蜗杆传动中齿面之间有较大的相对滑动速度，因而发热大、磨损快。因此对蜗杆、蜗轮的材料选择不仅要求有足够的强度，更重要的是材料的搭配应具有良好的减摩性能和抗胶合能力。通常采用钢制蜗杆和青铜蜗轮就能很好的满足这一要求。,,蜗杆结构,,蜗轮结构 a) 整体式 b)轮箍式 c)螺栓联接式 d)拼铸式,二 蜗杆传动的失效形式及原因,失效形式： 磨损 胶合 疲劳点蚀 轮齿折断蜗杆传动最易出现的失效形式是磨损和胶合由于蜗轮材料强度较蜗杆低，故失效大多发生在蜗轮轮齿上。,,避免蜗杆传动失效的措施有：供给足够的和抗胶合性能好的润滑油； 采用有效的散热方式； 提高制造和安装精度； 选配适当的蜗杆和蜗轮副的材料等。,三、蜗杆传动装置的润滑与维护,1 蜗杆传动装置的润滑,2 蜗杆传动装置的散热对于闭式传动，如果产生的热量不能及时散逸出去，将因油温不断升高而使润滑油粘度下降，减弱润滑效果，增大摩擦磨损，甚至发生胶合。,（1） 在箱体外表面上铸出或焊上散热片以增加散热面积； （2） 在蜗杆轴端装设风扇[图(a)]，加速空气流通以增大散热系数； （3） 在箱体内装设蛇形水管[图(b)]，利用循环水进行冷却；(4) 采用压力喷油循环润滑，利用冷却器将润滑油冷却。,常用的散热措施有：,第五节 轮系简介,一、轮系分类,二、定轴轮系的传动比,一、轮系分类,1 定轴轮系 当轮系运转时，其中各齿轮的几何轴线相对于机架的位置都是固定不的称为定轴轮系，如图(a)所示。2．周转轮系 当轮系运转时，组成轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线可绕另一个齿轮的几何轴线转动的称为周转轮系，如图4—32(b)所示，行星轮2除了绕自身轴线回转外，还绕轴线00作回转运动。,二、定轴轮系的传动比,轮系的传动比，是指该轮系中主动轴和从动轴(也就是主动轮和从动轮)的角速度或转速之比。如图所示为一΄该轮系由1、2、2 ΄、3、4、4΄、5等齿轮构成，齿轮1为主动轮，转向如图箭头所示。,,