小滑轮、大世界——今天小维和你们一起来了解一下木门滑轮中的定滑轮和动滑轮,以及滑轮特别重要的预制构件之一:滑轮的轴承。
滑轮虽然在我们的生活中很常见,那概括一下,哪些是滑轮呢?由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和越过圆盘的柔索(绳、胶带、钢索、链条等)所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械称作滑轮。
滑轮虽然是一种变型杠杆,属于杠杆类简单机械,用途很广。在我国早在战国时期的专著《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮,是变型的等臂杠杆,不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起联通的滑轮叫动滑轮,是变型的不等臂杠杆,能省一半力,但不改变力的方向。实际中常把一定数目的动滑轮和定滑轮组合成各类方式的滑车架。滑车架既省力又能改变力的方向。
鞋厂中常用的差动滑轮(也称手拉葫芦)也是一种滑车架。滑车架在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。
一、滑轮的种类
滑轮分为:定滑轮(吃力滑轮)和动滑轮(省力滑轮),多个滑轮(包括动滑轮和定滑轮)组合而成的机械叫滑车架。通常,滑车架的数量并不固定。
1.定滑轮
定义:使用滑轮时,轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮实质是等臂杠杆,不省力,但可改变斥力方向。
定滑轮的特征:通过定滑轮来拉物体并不省力。通过或不通过定滑轮,弹簧测力计的读数是一样的。可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来便捷。
定滑轮的原理:定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂(L1)、阻力臂(L2)都等于滑轮直径。按照杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的推论。
2.动滑轮
定义:轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力,多费一倍距离。这是由于使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承当钩码重的一半。使用动滑轮即使省了力,而且动力联通的距离小于钩码下降的距离,即费了距离。动滑轮的原动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆,动滑轮省力,但不改变力的方向。
上海维本工程塑胶Z33耐磨降噪滑轮专用料,在各种木门滑轮的应用上,与传统的POM和涤纶材料相比,Z33材料在保持了良好的承重力的同时,具有更好的耐磨性、吸振性和静音性能,使滑轮滚动更顺滑,能有效减少滑轮的分贝噪声和滚动时的响声。
另外,Z33材料具有优异的抗形变能力、回弹性和抗冲击性,可以帮助解决POM滑轮跳轨的问题以及传统的滑轮材料遭到强力冲击时易崩裂的问题。Z33材料的吸水率只有涤纶66的六分之一,冲压完不用水处理就具备强韧的热学性能,水分对Z33材料制造的滑轮的机械性能和规格的影响很小。同时,Z33材料具有优异的耐腐蚀性,Z33材料耐热水、耐冷水、耐盐、耐酸碱等各种物理介质。
Z33材料在木门滑轮上的应用特征是:承重、顺滑、耐磨、静音、耐腐蚀、防脱轨、防爆抗冲击、强韧且不受水分影响。
3.滑车架
滑车架:由定滑轮跟动滑轮组成的滑车架,既省力又可改变力的方向。滑车架用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的几分之一。绳子的自由端绕开动滑轮的算一段,而绕开定滑轮的就不算了。
使用滑车架其实省了力,但费了距离,动力联通的距离小于重物联通的距离。费距离的多少主要看定滑轮的饶绳子的段数。为了达到既节约又能改变动力的方向,我们就可以把定滑轮和动滑轮组合成滑车架。
使用滑辐条时,滑车架用几段绳吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑车架的特征:
我们不妨用滑车架来做个实验,就很容易看出,使用滑车架其实省了力,然而费了距离——动力联通的距离小于货物下降的距离。
几个关系(滑车架竖直放置时):
(1)s=nh(2)F=G总/n(不计磨擦)。
s:绳端联通的距离h:物体上升的高度
G总:物体和动滑轮的总重力
F:绳端所施加的力n:拉重物的绳子的段数
F=1/n×(G物+G动)
在进行联接滑辐条时,要一个动滑轮一个定滑轮的连,否则将联接失败。
按照F=(1/n)G可知,不考虑磨擦及滑轮重,要使2400N的力变为400N需六段绳子,再依照偶定奇动原则,有奇数段绳子,故绳子开端应从定滑轮开始,由于要六段绳子,所以须要三个并列的整体动滑轮,对应的,也须要三个并列的定滑轮,从定滑车架顶部的勾勾处绕起,顺次绕开第一个动滑轮,第一个定滑轮,第二个…直到最后一段绳子绕开第三个定滑轮,此时绳子方向即向上二力平衡定滑轮的作用,且会使拉力为400N(不考虑磨擦与滑轮重)。
认清楚了动滑轮、动滑轮和滑车架了以后,我们再来看一下轴承。轴承除了是木门滑轮的重要构成件,也是当代机械设备中的一种重要部件,它的主要功能是支撑机械旋转体,增加其运动过程中的磨擦系数,并保证其回转精度。轴承是现代机械设备中不可缺乏的一种基础零部件,对机械设备的性能、质量和可靠性都起到决定性作用。轴承主要可分为滑动轴承和滚动轴承。
轴承按承载方向或公称接触角不同,分为:向心轴承、推力轴承。
按滚动体种类,分为:球轴承,滚子轴承。
按能够调心,分为:调心轴承,非调心轴承(刚性轴承)。
按滚动体的列数,分为:单列轴承,双列轴承,多列轴承。
按部件能够分离,分为:可分离轴承,不可分离轴承。
以下十四种类是轴承常见的类别:
一、深沟球轴承
在结构上深沟球轴承的每位套圈均具有横截面大概为球的赤道圆周长的三分之一的连续沟型滚道。深沟球轴承主要用于承受径向荷载,也可承受一定的轴向荷载。
当轴承的径向挠度减小时,具有角接触球轴承的性质,可承受两个方向交变的轴向荷载。与规格相同的其它类型轴承相比,该类轴承磨擦系数小,极限怠速高,精度高,是用户选型时首选的轴承类型。
最具代表性的滚动轴承,用途广泛,可承受径向负荷与单向轴向负荷,适用于高速旋转及要求低噪音、低震动的场合,棒材板防尘盖或橡胶密封圈的密封型轴承内预先充填了适量的润滑脂,内圈带止动环或轴套的轴承,即容易轴向定位,又易于机壳内的安装,最大负荷型轴承的规格与标准轴承相同,但内、外圈有一处装填槽,降低了装球数,增强了额定负荷。
二、角接触球轴承
套圈与球之间有接触角,标准的接触角为15°、30°和40°,接触角越大轴向负荷能力也越大,接触角越小则越有利于高速旋转,单列轴承可承受径向负荷与双向轴向负荷。结构上为反面组合的两个单列角接触球轴承共用外圈与内圈,可承受径向负荷与单向轴向负荷。DB组合、DF组合及双列轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷,DT组合适用双向轴向负荷较大,单个轴承的额定负荷不足的场合。高速用ACH型轴承球径小、球数多,大多用于铣床主轴。
角接触球轴承适用于高速及高精度旋转,结构上为反面组合的两个单列角接触球轴承共用外圈与内圈,可承受径向负荷与单向轴向负荷,无装填槽轴承也有密封型。
三、调心球轴承
双排钢珠,内圈滚道为内球面型,因而可手动调整因轴或壳体的应力或不同心造成的轴心不正,圆柱孔轴承通过使用紧固件可便捷地安装在轴上,主要承受径向荷载。
四、调心滚子轴承
该类轴承在球面滚南岗圈与双滚道外圈之间装有球面滚子,按内部结构的不同,分为R、RH、RHA和SR四种型式,因为内圈滚道的弧形中心与轴承中心一致,具有调心性能,因而可手动调整因轴或壳体的应力或不同心造成的轴心不正,可承受径向负荷与单向轴向负荷。可承受径向负荷与单向轴向负荷。非常是径向负荷能力大,适用于承受重负荷与冲击负荷。
五、推力调心滚子轴承
该类轴承中球面滚子倾斜排列,因为座圈滚道面呈球面,具有调心性能,因而可容许轴有若干倾斜,轴向负荷能力十分大,在承受轴向负荷的同时还可承受若干径向负荷,使用时通常采用油润滑。
六、圆锥滚子轴承
该类轴承装有圆台形滚子,滚子由外圈大挡边引导,设计上促使外圈滚道面、外圈滚道面以及滚子滚动面的各圆柱面的顶点相交于轴承中心线上的一点。单列轴承可承受径向负荷与双向轴向负荷,双列轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷,适用于承受重负荷与冲击负荷。
七、推力圆柱滚子轴承
该类轴承装有圆台形滚子(大端为球面),滚子由滚道圈(轴圈、座圈)挡边确切引导,设计上促使轴圈和座圈滚道面以及滚子滚动面的各圆柱面的顶点相交于轴承中心线上的一点,双向轴承可承受双向轴向负荷,单向轴承可承受单向轴向负荷。
八、推力球轴承
由带滚道的螺母形滚道圈与球和保持架组件构成,与轴配合的滚道圈称做轴圈,与壳体配合的滚道圈称做座圈。单向轴承则将中圈秘轴配合,双向轴承可承受双向轴向负荷,单向轴承可承受单向轴向负荷(两者均不能承受径向负荷)。
九、推力滚子轴承
推力滚子轴承用于承受轴向荷载为主的轴,经向联合荷载,但经向荷载不得超过轴向荷载的55%。与其它推力滚子轴承相比,此种轴承磨擦质数较低,怠速较高,并具有调心能力。29000型轴承的滚子为非对称型球面滚子,能减少木棍和滚道在工作中的相对滑动,但是滚子长、直径大,滚子数目多荷载容量大,一般采用油润滑,某些低速情况可用脂润滑。
十、圆柱滚子轴承
圆锥滚子轴承的滚子一般由一个轴承套圈的两个挡边引导,保持架滚子和引导套圈组成一组合件,可与另一个轴承套圈分离,属于可分离轴承。
圆锥滚子与滚道呈线接触,径向负荷能力大,即适用于承受重负荷与冲击负荷,也适用于高速旋转N型及NU型可轴向联通,能适应因热膨胀或安装偏差导致的轴与壳体相对位置的变化,最适应用作自由端轴承NJ型及NF型可承受一定程度的双向轴向负荷,NH型及NUP型可承受一定程度的单向轴向负荷外圈或内圈可分离,以便装拆NNU型及NN型抗径向负荷的刚性强,大多用于铣床主轴,此种轴承安装,拆卸比较便捷,尤其是当要求内、外圈与轴、壳体都是轮缘配合时更显示优点。这种轴承通常只用于承受径向荷载,只有内外圈均带挡边的单列轴承可承受较小的定常轴向荷载或较大的间歇轴向荷载。
十一、四点接触球轴承
可承受径向负荷与单向轴向负荷,单个轴承可替代正面组合或反面组合的角接触球轴承,适用于承受纯轴向负荷或轴向负荷成分较大的合成负荷,该类轴承承受任何方向的轴向负荷时都能产生其中的一个接触角,因而套圈与球总在任一接触线上的两面三刀点接触。
十二、推力圆锥滚子轴承
由螺母形滚道圈(轴圈、座圈)与圆锥滚子和保持架组件构成。圆锥滚子采用凸面加工二力平衡定滑轮的作用,因而滚子与滚道面之间的压力分布均匀,可承受双向轴向负荷,轴向负荷能力大,轴向刚性也强。
十三、推力滚针轴承
分离型轴承由滚道圈与滚针和保持架组件构成,可与注塑加工的薄型滚道圈或切制加工的厚型滚道圈任意组合。非分离型轴承是由经精密注塑加工的滚道圈与滚针和保持架组件构成的整身材轴承,可承受双向轴向负荷,该类轴承占用空间小,有利于机械的紧凑设计,大多仅采用滚针和保持架组件,而把轴及壳体的安装面作为滚道面使用。
十四、带座外球面球轴承
带座外球面球轴承由两面带密封的外球面球轴承和浇铸的(或厚板注塑的)轴承座组成。外球面球轴承的内部结构与深沟球轴承相同,但此种轴承的外圈宽于内圈,内圈具有截球状外表面,与轴承座的凹球面般配能手动调心。
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