二級建造師考試機電安裝管理與實務知識講解(1)

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1. 常用機械傳動系統(tǒng)的基礎知識
    2. 常用電工技術的基礎知識
    一、常用機械傳動系統(tǒng)的基礎知識
    1M411011 常用機械傳動系統(tǒng)的類型有:
    1. 齒輪傳動:
    (1) 分類:①平面齒輪傳動 ②空間齒輪傳動。
    (2) 特點:優(yōu)點 ①適用的圓周速度和功路率范圍廣。
    ②傳動比準確、穩(wěn)定、效率高。
    ③工作可靠性高、壽命長。
    ④可實現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳動
    缺點 ①要求較高的制造和安裝精度、成本較高。
     ②不適宜遠距離兩軸之間的傳動。
    (3)漸開線標準齒輪基本尺寸的名稱有 ①齒頂圓②齒根圓③分度圓④摸數(shù)⑤壓力角等。
    2. 渦輪渦桿傳動:
    適用于空間垂直而不相交的兩軸間的運動和動力。
    (1) 特點:優(yōu)點 ①傳動比大。
    ②結構尺寸緊湊。
    缺點 ①軸向力大、易發(fā)熱、效率低。
     ②只能單向傳動。
    (2) 渦輪渦桿傳動的主要參數(shù)有:①模數(shù)②壓力角③蝸輪分度圓④蝸桿分度圓⑤導程⑥蝸輪齒數(shù)⑦蝸桿頭數(shù)⑧傳動比等。
    3. 帶傳動:包括 ①主動輪
    ②從動輪
    ③環(huán)形帶
    (1) 適用于兩軸平行回轉方向相同的場合,稱為開口運動,中心距和包角的概念。
    (2) 帶的型式按橫截面形狀可分為平帶、V帶和特殊帶三大類。
    (3) 應用時重點是:①傳動比的計算
    ②帶的應力分析計算
    ③單根V帶的許用功率。
    (4)帶傳動的特點:
     優(yōu)點:
     ①適用于兩軸中心距較大的傳動;
     ②帶具有良好的撓性,可緩和沖擊,吸收振動; ’
     ③過載時打滑防止損壞其他零部件;
     ④結構簡單、成本低廉。
    缺點:
     ①傳動的外廓尺寸較大;
     ②需張緊裝置;
     ③ 由于打滑,不能保證固定不變的傳動比;
     ④帶的壽命較短;
     ⑤傳動效率較低。
    4. 鏈傳動包括 ①主動鏈
    ②從動鏈
    ③環(huán)形鏈條。
    (1) 滾子鏈和環(huán)形鏈
    (2) 鏈傳動的傳動比不大于8,中心距不大于5~6m,傳遞功率不大于lOOkW,鏈輪圓周速度不大于15m/s。
    (3)鏈傳動與帶傳動相比的主要特點:沒有彈性滑動和打滑,能保持準確的傳動比;需要張緊力較小,作用在軸上的壓力也較??;結構緊湊;能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。
    (4)鏈傳動與齒輪傳動相比,其主要特點:制造和安裝精度要求較低;中心距較大時,其傳動結構簡單;瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù),傳動平穩(wěn)性較差。
    5.輪系
     由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)統(tǒng)稱為輪系,廣泛應用于各種機械設備中。
    (1)輪系分為定軸輪系和周轉輪系兩種類型。定軸輪系傳動時,每個齒輪的幾何軸線
     都是固定的;周轉輪系傳動時至少有一個齒輪的幾何軸線繞另一個齒輪的幾何軸線轉動。
     (2)輪系中的輸入軸與輸出軸的角速度(或轉速)之比稱為輪系的傳動比。定軸輪系的 傳動比在數(shù)值上等于組成該輪系的各對嚙合齒輪傳動比的連乘積,也等于各對嚙合齒輪中所有從動齒輪齒數(shù)的乘積與所有主動齒輪齒數(shù)乘積之比。
    (3)在周轉輪系中,軸線位置變動的齒輪,即既作自轉,又作公轉的齒輪,稱為行星輪
    (4)周轉輪系的傳動比不能直接用求解定軸輪系傳動比的方法來計算,必須利用相對 運動的原理,用相對速度法(或稱為反轉法)將周轉輪系轉化成假想的定軸輪系進行計算。
     (5)輪系的主要特點:
    ① 適用于相距較遠的兩軸之間的傳動;
    ② 可作為變速器實現(xiàn)變速傳動;
    ③ 可獲得較大的傳動比;實現(xiàn)運動的合成與分解。
    1M411012 傳動件的主要類型和特點在機械設備中,軸、鍵、聯(lián)軸節(jié)和離合器是最常見的傳動件,用于支持、固定旋轉零件和傳遞扭矩。 (1)軸 軸是機器中的重要零件之一,用于支持旋轉的機械零件傳遞扭矩?!?按承受載荷的不同軸可分為轉軸、傳動軸和心軸。轉軸既傳遞扭矩又承受彎矩,如齒輪減速器中的軸;傳動軸只傳遞扭矩而不承受彎矩或彎矩很小,如汽車的傳動軸;心軸則只承受彎矩而不傳遞扭矩,如自行車的前軸。 ●軸按軸線的形狀不同,分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軸?!?軸的材料通常采用碳素鋼和合金鋼,在碳素鋼中常采用中碳鋼?!?軸的結構應滿足制造與安裝要求、軸上零件的定位與固定、改善軸的受力狀況以及減小應力集中等要求?!?進行軸的強度、剛度計算的準則是滿足軸在承擔載荷后的強度和剛度要求,必要時還必須校核其振動穩(wěn)定性?!?軸的強度計算步驟通常為: 軸的受力分析與計算(根據(jù)軸上的載荷情況,計算出軸的內力,畫出彎矩、扭矩、軸力、剪力等內力圖); 初步設計計算(按扭轉強度或彎扭組合強度初選截面); 精確校核(按疲勞強度或靜強度進行精確校核)?!?軸的剛度不足,將會產(chǎn)生較大的變形而影響機器的工作。(2)鍵 鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞扭矩,如減速器中齒輪與軸的連接。有些鍵還可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。● 鍵分為平鍵、半圓鍵、楔向鍵、切向鍵和花鍵等。● 平鍵的兩側是工作面,上表面與輪轂槽底之間留有間隙。其定心性能好,裝拆方便。常用的平鍵有普通平鍵和導向平鍵兩種?!?半圓鍵也是以兩側為工作面,有良好的定心性能。半圓鍵可在軸槽中擺動以適應轂槽底面,但鍵槽對軸的削弱較大,只適用于輕載連接?!?楔向鍵的上下面是工作面,鍵的上表面有1:100的斜度.。 ●切向鍵是由一對楔向鍵組成,能傳遞很大的扭矩,常用于重型機械設備中?!?花鍵是在軸和輪轂孔周向均布多個鍵齒構成的,稱為花鍵連接。它適用于定心精度要求高、載荷大和經(jīng)?;频倪B接。(3)聯(lián)軸器、離合器● 聯(lián)軸器和離合器主要用于軸與軸之間的連接,使其一起回轉并傳遞轉矩?!?用離合器連接的兩根軸在機器工作中就能方便地使它們分離或結合。如汽車中發(fā)動機與變速器的連接。聯(lián)軸器分剛性和彈性兩大類?!駝傂月?lián)軸器由剛性傳力件組成,分為固定式和可移動式兩類?!駨椥月?lián)軸器包含彈性元件。能補償兩軸的相對位移,并有吸收振動和緩和沖擊的能力。 ●離合器主要分牙嵌式和摩擦式兩類,此外,還有電磁離合器和自動離合器。
    1M411013 常用軸承的類型、特性及其潤滑和密封方式
     軸承的功用是為支承軸及軸上零件,并保持軸的旋轉精度,減少軸與支承的摩擦和磨損。軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。
     (1)軸承的類型和特性
    ●滑動軸承
     滑動軸承適用于低速、高精度、重載和結構上要求剖分的場合。滑動軸承按照承受的載荷,主要分為:
    向心滑動軸承(也稱徑向滑動軸承,主要承受徑向載荷)和推力滑動軸承(承受軸向載荷)。向心滑動軸承有整體式和剖分式兩種,剖分式一般由軸承蓋、軸承座、軸瓦和連接螺栓等組成。
     軸瓦是軸承中的關鍵零件。根據(jù)軸承的工作情況,軸瓦材料應有摩擦系數(shù)小、導熱性好、熱膨脹系數(shù)小、耐磨、耐蝕、抗膠合能力強、有足夠的機械強度和可塑性等性能。常用的軸承材料有:軸承合金(巴氏合金);青銅;特殊性能的軸承材料。
    ● 滾動軸承
    滾動軸承一般由內圈、外圍、滾動體和保持架組成。內圈裝在軸頸上,外圈裝在機座或零件的軸承孔內,內、外圍上有滾道。
     滾動軸承與滑動軸承相比,具有摩擦阻力小、起動靈敏、效率高、潤滑簡便和易于更換等優(yōu)點。它的缺點是抗沖擊能力較差、高速時出現(xiàn)噪聲、工作壽命不如液體潤滑的滑動軸承。
     滾動軸承通常按其承受載荷的方向和滾動體的形狀分類:
     按承受載荷的方向或公稱接觸角的不同,可分為向心軸承和推力軸承。向心軸承主要承受徑向載荷,其公稱接觸角從0-45度推力軸承,主要承受軸向載荷,其公稱接觸角從45~90度。
     按滾動體的形狀,可分為球軸承和滾子軸承。滾子又分為圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子和滾針。
     (2)潤滑和密封方式
     軸承潤滑的目的在于降低摩擦、減少磨損,同時還起到冷卻、吸振、防銹等作用。軸承的潤滑對軸承能否正常工作起著關鍵作用,必須正確選用潤滑劑和潤滑方式。
    ● 潤滑劑分類:液體潤滑劑潤滑油、半固體潤滑劑潤滑脂和固體潤滑劑等三大類。在潤滑性能上潤滑油一般比潤滑脂好,應用最廣,但潤滑脂具有不易流失等優(yōu)點。固體潤滑劑主要用于一些特殊要求的場合。
    ● 黏度是潤滑油最重要的物理性能,也是選擇潤滑油的主要依據(jù)。
    ● 軸承的潤滑方法多種多樣,常用的有油杯潤滑、油環(huán)潤滑和油泵循環(huán)供油潤滑。
    ●密封方式主要有:密封膠、填料密封、油封、密封圈(O、V、U、Y形)、機械密封及防塵節(jié)流密封及防塵迷宮密封等。
    1M411020 掌握電工技術的基礎知識
     1M411021 交流,直流電源的區(qū)別及其對負載作用的差異
     電氣安裝工程總體由三大部分組成:
     電源及其開關控制設備;
     供電用和控制用線路;
     用電負載,即用電設備、器具的電氣部分。
     這三大部分按預期要求合理、可靠地組合起來形成電路,可獲得滿足需要的功能。
     (1)電源
     電源可分為直流電源和交流電源兩種。
    直流電源: 直流電源G的電動勢正、端電壓Uab、對負載R提供的電流I等的方向不隨時間變化而變化。
    交流電源:交流電源g的電動勢e、端電壓Uab對負載R提供的電流i等的方向和大小隨著時間作周期性變化,如變化規(guī)律隨時間呈正弦變化狀態(tài)稱正弦交流電源,所構成的電路稱正弦交流電路。
     正弦變化交流電動勢的瞬時值e的表達為:
     e=emsin(ωt+ψ)
    em—電動勢的值(幅值)(V);
    ω—角頻率(rad/s);
    ψ—初相角(初相位、初相)(rad);
    t —時間(s);
    T —周期(重復變化一次的時間)(s)
    周期T是指正弦變化一次的時間,而頻率f是指每秒變化的次數(shù))簡稱赫;周期丁與頻率f的關系為:f=1/T.
    我國電力供應規(guī)定交流變化的頻率為50Hz,有的國家規(guī)定為60Hz,稱為工頻在e=emsin(wt+ψ)公式中wt+ψ稱為相角或相位,當t=0時相角ψ稱為初相角,三相交流電源,即由三個初相角間互差120度的交流電源組成的供電系統(tǒng)。
    (2)負載
    按用電設備、器具等負載的特性來分,有電阻、電容、電感三種或這三種相互間的組合。
    電阻: 電阻在電路中表示的符號如圖1M411021—4,用R表示,量值單位為歐姆(Ω)。
    如電路中電阻及有電流I流過,電阻要消耗電能,消耗的功率為I2R,當電流值單位為安培(A)i電阻值的單位為歐姆時,被消耗的功率值的單位為瓦(W)。
     工程中常用的導線或母排的電阻值可以用以下公式計算。
     R=ρl/s
     l導線或母排的長度(m);
     S導線或母排的截面積(mm2);
     ρ-導線或母排原材料(銅或鋁)的電阻率(n·mm2/m)。
    因為通常金屬材料的電阻值會隨著溫度升高而升高,但有些材料的電阻值卻相反,如碳的電阻值會隨著溫度升高而降低,所以要標明對應的溫度值電容在電路中表示的符號如圖1M411081—5,用C表示,量值單位為法拉(F)如電路中電容c兩端有電壓存在,表示電容儲存著電能,理論上純電容不消耗電能,儲能值為1/2CU2,當電容值單位為法拉(F)、電壓值單位為伏(V)時,則電容儲存的電能單位值為焦耳(J)。
    因為電容有儲能作用,所以在工程做交接試驗后,或停電檢修時,要對電容量大的電纜線路或變壓器等實施對地放電措施,把可能存有的儲存電能釋放,以免電擊對人身傷害。
    電感
    電感在電路中的符號如圖·1M411021—6,用L表示,量值單位為亨利(H)。
    如電路中電感有電流I流過,電感便會儲存磁能,理論上電感不消耗電能,僅把電能轉化成磁能,儲能值為1/2LI2。當電感值單位為亨利(H),電流值單位為安培(A)時,則電感儲存的磁能單位值為焦耳(J)。
    在工程中較常見的由電能轉為磁能的是各類開關設備上作起動或脫扣用的電感線圈,因為電感存有可轉換成電能的磁能,所以開斷電感線圈時,線圈兩端會因磁能釋放而產(chǎn)生高電壓。在電感量大的線圈中為避免產(chǎn)生的高電壓損壞絕緣,通常采用與電感線圈并聯(lián)一個適當?shù)碾娮?,使電感斷電時,由磁能轉換的電能在電阻上消耗掉,這個電阻稱釋放電阻。
    在工程實際中的負載構成形式,往往表現(xiàn)是三類負載的不同組合。如白熾燈泡可 視作純電阻負載,鐵磁線圈本體可視作電阻和電感串聯(lián)的負載,如上述帶釋放電阻的鐵磁線圈視作電阻和電感串聯(lián)后再與釋放電阻并聯(lián)的負載,有補償電容器的日光燈可視作電阻和電感串聯(lián)后與電容并聯(lián)的負載;電動機、變壓器可視作電阻和電感串聯(lián)的負載等。
    3)電源對負載的作用
    直流電源對負載的作用
    直流電源的電壓(U)加到負載電阻(R)的兩端,立即產(chǎn)生直流電流(I),電流的方向由電源的正極流向電源的負極,電流的大小符合歐姆定律,即I=U/R。
    直流電源的電壓(U)加到負載電容(C)的兩端,立即產(chǎn)生直流充電電流(I),電流的方向由電源的正極流向電源負極。電容充電,電容的電壓Uc趨向電源電壓值一致,但充電電流由大變小,符合微分關系,因而可以認為,充電電流I始值較大,隨著充電過程時間的延續(xù),電容電壓Uc變率duc趨向零。電容充電完成,直流電源電壓(U)與電容兩端電壓(Uc)一致,這時充電電流(/)為零。這個現(xiàn)象在工程中用萬用表檢測電容絕緣是否良好時,往往可以發(fā)現(xiàn)絕緣完好的電容,萬用表的指針一開始向低阻方向擺動到較大值,然后慢慢指向測定值,就是因為有充電電流存在的緣故。而同樣用萬用表測量電阻的電阻值,就沒有這個現(xiàn)象。直流電源的電壓(U)加到負載電感(L)的兩端,由于電感反電勢(U1)的抵抗,直流電流(I)初始較小,電流的方向由電源的正極流向電源的負極,反電勢(ul)符合微分關系,隨著電感磁場建立過程的延續(xù)?!摆呄驗榱悖姼芯€圈內直流電流J達到值,值受電感線圈直流電阻的大小限制,亦符合歐姆定律。這就是在工程中用萬用表檢測鐵磁線圈直流電阻時,指針由高阻方向緩慢地指向測定值的緣故。