(完整版)維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)(ME-AV)第4章課件

1、維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）第4章 彈簧、軸承和傳動(dòng)劉成英4.1 彈簧的類型、材料、性能及應(yīng)用彈簧的主要功用：控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)或零件的位置緩沖及吸 振儲(chǔ)存能量 測(cè)量力的大小4.1.1 彈簧的類型 1.螺旋彈簧 按形狀分：圓柱形和圓錐形 按受載分：拉伸彈簧 壓縮彈簧 扭轉(zhuǎn)彈簧 區(qū)別： 拉伸彈簧 間距很小或無(wú)間距，壓縮彈 簧留有足夠的間距 壓縮彈簧對(duì)高徑比有工作條件限制，對(duì) 于拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧沒有嚴(yán)格限制其他彈簧 蝶形彈簧：承受壓縮載荷，主要用于載荷很大、軸向尺 寸受限制的重型緩沖減振裝置 環(huán)形彈簧：屬于壓縮彈簧，能吸收較多能量，緩沖和吸 振能力大，故多用于重型機(jī)械的緩沖裝置 盤簧：屬于扭轉(zhuǎn)彈簧，常用于

2、儀器和儀表中的減振裝置 板簧：屬于彎曲彈簧，主要用于車輛減振 片簧： 主要用于彈簧工作行程和作用力均不大的情況4.1.2 彈簧材料及性能彈簧材料要求：高的彈性極限，高的疲勞強(qiáng)度，具有一定的 塑性和韌性、良好的熱處理性能常用的彈簧材料有優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和有色金屬合金碳素彈簧鋼具有較高的強(qiáng)度、適宜的韌性和塑性，但彈簧絲直徑大于12mm時(shí)，不易淬透，故僅適用于做小尺寸的彈簧2.合金彈簧鋼彈性好、淬透性好、回火穩(wěn)定性好及抗疲勞性好，常用于制作承受交變載荷、沖擊載荷或工作溫度較高的彈簧3.有色金屬合金用于潮濕、酸性或其他腐蝕介質(zhì)中工作的彈簧4.1.3 彈簧在飛機(jī)上的應(yīng)用壓簧被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械控制活門

3、中，用于限定活門位置、壓力控制與調(diào)節(jié)拉簧常被用于操縱系統(tǒng)，用于提供感覺力及限定位置扭力彈簧常在需要扭力限制或復(fù)位時(shí)使用4.2 軸承的種類、材料、構(gòu)造和應(yīng)用軸承功用：支撐軸及軸上零件并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，同時(shí)也 減少轉(zhuǎn)軸與支承間的摩擦和磨損軸承分類：滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承軸承的分類：按承受載荷的方向可分為： 軸承可分為向心型軸承和推力型軸承兩大類。向心軸承只能承受徑向載荷，有的向心軸承承受徑向載荷的同時(shí),還能承受不大的軸向載荷;推力軸承只能用來(lái)承受軸向載荷。按滾動(dòng)體的形狀可分為：滾動(dòng)軸承分為滾珠軸承和滾棒軸承。滾棒軸承分為圓柱滾棒軸承、圓錐滾棒軸承等。滾動(dòng)軸承 1）構(gòu)造圓錐軸承2）材料 內(nèi)外圈和滾動(dòng)體

4、材料用強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼 如GCr15和GCr15SiMn。保持架應(yīng)用最廣泛的是低碳鋼板沖 壓浪形、筐形、盒形等保持架，整體保持架選用銅合金、 鋁合金、酚醛層壓布板或工程塑料3）特點(diǎn) 采用滾動(dòng)軸承支撐的裝置啟動(dòng)力矩小;徑向游隙小，運(yùn) 轉(zhuǎn)精度高;機(jī)構(gòu)的軸向結(jié)構(gòu)緊湊;便于密封，易于維護(hù);標(biāo) 準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本較低。 滾動(dòng)軸承承受沖擊載荷能力較差;高速重載下軸承壽命 較低;振動(dòng)及噪音較大;徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大。滑動(dòng)軸承 1）構(gòu)造 分整體式和剖分式寬徑比（B/d）1.5的軸承，可采用自動(dòng)調(diào)心軸承2）材料 對(duì)軸瓦材料的要求：有足夠的強(qiáng)度，對(duì)油的吸附能力強(qiáng) 摩擦系數(shù)小，耐磨性好，導(dǎo)熱好且

5、易于加工 常見的軸瓦材料： （1）軸承合金 （2）青銅 （3）鑄鐵 其他材料：塑料、尼龍及粉末冶金3）特點(diǎn) 滑動(dòng)軸承工作平穩(wěn)、可靠，噪聲較滾動(dòng)軸承低。普通滑動(dòng) 軸承的啟動(dòng)摩擦阻力較滾動(dòng)軸承大得多。4.2.2 軸承在飛機(jī)上的應(yīng)用 軸承在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的典型應(yīng)用轉(zhuǎn)子支撐 低壓轉(zhuǎn)子：021 中壓轉(zhuǎn)子：120 高壓轉(zhuǎn)子：101 RB211三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方案 低壓轉(zhuǎn)子：021 高壓轉(zhuǎn)子：101CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案簡(jiǎn)圖4.2.3 軸承的拆裝 軸承的組合和固定; 軸承的配合和拆裝; 軸承的 潤(rùn)滑和密封 1. 軸承的組合和固定 軸承的固定，含外圈固定，內(nèi)圈固定。 軸向要留有間隙 受力傳遞軸承裝配示意

6、圖軸承的配合和拆裝 （1）滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸是基孔制，一般是過(guò)盈配合;滾動(dòng)軸承外圈與軸承座的配合是基軸制，一般是過(guò)渡配合。 （2）拆裝方法：壓力機(jī) 軸承預(yù)熱 專用工具3.軸承的潤(rùn)滑和密封 潤(rùn)滑的目的：減小摩擦和磨損，降低功率損耗，冷卻，防塵，防銹和吸振 1）潤(rùn)滑劑 潤(rùn)滑油 潤(rùn)滑脂 固體潤(rùn)滑劑2）潤(rùn)滑方法 （1）滴油潤(rùn)滑 （2）油環(huán)潤(rùn)滑 （3）飛濺潤(rùn)滑 （4）壓力潤(rùn)滑 壓力潤(rùn)滑分類：直接潤(rùn)滑法 間接潤(rùn)滑法3）密封 作用：防止灰塵、水分、雜質(zhì)等侵入軸承，并阻止?jié)櫥?劑流失直接潤(rùn)滑法是通過(guò)一個(gè)標(biāo)定孔供應(yīng)一定溫度和壓力的滑油，孔的尺寸確定了在各種工況下的流量。保持滑油干凈十分重要，噴油孔前，供油路上安裝

7、有若干油濾和濾網(wǎng)。間接潤(rùn)滑法是滾道下潤(rùn)滑方法,滑油噴霧在空心轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)壁,由于離心力滑油停留在壁上,然后滑油通過(guò)軸和軸承內(nèi)滾道上的孔向外流動(dòng),在保持架離開軸承。這種方法比直接潤(rùn)滑帶走的熱量多。封嚴(yán)皮碗O型圈封嚴(yán)4.3. 齒輪傳動(dòng)4.3.1 齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與 優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)，效率較高，工作可靠性高，壽命較長(zhǎng) 缺點(diǎn)：要求較高的制造和安裝精度，成本較高，不能遠(yuǎn)距 離傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)的分類對(duì)齒輪傳動(dòng)的基本要求:傳動(dòng)平穩(wěn)承載能力強(qiáng)圓柱齒輪傳動(dòng) 兩直齒圓柱齒輪的齒廓在任何嚙合位置，其接觸線都是與軸線相平行的直線，一對(duì)直齒的齒廓進(jìn)入和脫離接觸都是突然發(fā)生的，故其噪聲較大，不適合高速傳動(dòng)。 斜齒輪的接觸線都是與軸線

8、不相平行的斜線，輪齒的接觸是逐漸進(jìn)入嚙合和逐漸分開的，故工作平穩(wěn)。另外，斜齒輪齒數(shù)比直齒輪多，重合度大，故承載能力較高。但傳動(dòng)中存在軸向分力，需要安裝推力軸承。圓筒蝸輪桿圓筒蝸輪錐齒輪傳動(dòng) 錐齒輪傳動(dòng)用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交角為90o示例圖4.3.2 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速與被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速之比稱為齒輪傳動(dòng)的傳 動(dòng)比。傳動(dòng)比是定值中間輪改變傳動(dòng)方向，不改變傳動(dòng)比 輪系：由一系列相互嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)軸輪系： 所有齒輪軸線的位置固定不動(dòng)；周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個(gè)齒輪的軸線不固定；平面定軸輪系：軸線平行；空間定軸輪系：不一定平行；結(jié)論： 定軸輪系的傳動(dòng)比等于各對(duì)齒輪傳動(dòng)比

9、的連乘積，其值等于各對(duì)齒輪的從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積與主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積之比；4.3.3 齒輪輪齒的失效形式1.輪齒折斷輪齒折斷有多種形式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過(guò)渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷為了提高齒輪的抗折斷能力，可采取下列措施：1）用增加齒根過(guò)渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來(lái)減小齒根應(yīng)力集中；2）增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝措施對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處

10、理。1)齒面磨損； 它是開式齒輪傳動(dòng)的主要形式之一。改用閉式齒輪傳動(dòng)是避免齒面磨粒磨損最有效的方法。2. 輪齒表面的破壞2） 齒面點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕就是齒面材料變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐漸擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。3）齒面膠合對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器的主傳動(dòng)齒輪），齒面間的壓力大，瞬間溫度高，潤(rùn)滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā)生粘在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在作相對(duì)滑動(dòng)，相粘結(jié)的部位即被撕破，于是在齒面上沿相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱為膠合4）塑性

11、變形由于材料的塑性流 動(dòng)方向和齒面上所受的摩擦力方向一致，所以在主動(dòng)輪的輪齒上沿相對(duì)滑動(dòng)速度為零的節(jié)線處被碾出溝槽,而在從動(dòng)輪的輪齒上則在節(jié)線處被擠出脊棱。這種現(xiàn)象稱為滾壓塑變（見右圖）。錘擊塑變則是伴有過(guò)大的沖擊而產(chǎn)生的塑性變形，它的特征是在齒面上出現(xiàn)淺的溝槽，且溝槽的取向與嚙合輪齒的接觸線相一致。 提高輪齒齒面硬度，采用高粘度的或加有極壓添加劑 的潤(rùn)滑油均有助于減緩或防止輪齒產(chǎn)生塑性變形。4.3.4 齒輪傳動(dòng)的維護(hù)與潤(rùn)滑 正確安裝 日常維護(hù)：保持良好的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑：1.開式傳動(dòng)的潤(rùn)滑，定期刷油 2.閉式傳動(dòng)：浸油潤(rùn)滑和噴油潤(rùn)滑4.4 帶傳動(dòng) 4.4.1 帶傳動(dòng)的組成與種類 帶傳動(dòng)是由固聯(lián)于主

12、動(dòng)軸上的帶輪（主動(dòng)輪）、固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪（從動(dòng)輪）和緊套在輪上的傳動(dòng)帶組成的。 常見的傳動(dòng)類型有：平帶傳動(dòng)、V型帶（三角帶）傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)比及計(jì)算4.4.2 帶傳動(dòng)的工作原理與特點(diǎn) 帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)?？繋c帶的摩擦力拖動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便；過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，避免損壞其它零件，有過(guò)載保護(hù)作用；運(yùn)行平穩(wěn)噪音小、振動(dòng)小；制造安裝精度要求不高。 缺點(diǎn):由于彈性且靠摩擦力傳動(dòng)，因此帶與帶輪之間存在彈性滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確傳動(dòng)比；由于傳動(dòng)中存在彈性滑動(dòng)，消耗了部分功率，傳動(dòng)效率較低；使用壽命較短；與嚙合傳

13、動(dòng)相比，張緊力和軸上壓力較大，軸易受損；不適宜高溫、易燃、易爆、油污的場(chǎng)所。4.5 鏈傳動(dòng)4.5.1 鏈傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)與應(yīng)用組成：鏈傳動(dòng)由裝在平行軸上的主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和繞在鏈輪上的鏈條 組成。工作時(shí)，靠鏈條鏈節(jié)與鏈輪輪齒的嚙合帶動(dòng)從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)并傳 遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。特點(diǎn)：1）由于鏈傳動(dòng)屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，所以可獲得準(zhǔn)確的 平均傳動(dòng)比； 2）與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)預(yù)緊力小，所以鏈傳動(dòng)軸壓力小，而傳遞 的功率較大，效率較高，鏈傳動(dòng)還可以在高溫、低速、油污等情況 下工作； 3）與齒輪傳動(dòng)相比，兩軸中心距較大，制造與安裝精度要求較低， 成本低廉。 4）鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比和瞬時(shí)鏈速，所以傳動(dòng) 平穩(wěn)性較差，工作時(shí)有噪音且鏈速不宜過(guò)高。應(yīng)用：適用于中心距較大，要求平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確的場(chǎng)合。傳動(dòng)鏈傳遞的功 率一般在100kW以下，最大傳動(dòng)比 ，鏈速不超過(guò)15m/s。4.5.2 鏈傳動(dòng)的種類與構(gòu)造 最常用的是套筒滾子鏈和齒形鏈滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4和滾子5組成。多排鏈：幾個(gè)普通的單排鏈彼此之間用長(zhǎng)銷軸連接而成。特點(diǎn)：承受較大載荷，傳