2012年《机电设备评估基础》讲义
2012 年《机电设备评估基础》讲义铜仁同致房地产资产评估有限公司第 1 共 154 页简地先编制目录前 言 ................................................................................................................................................................. 4 机器的组成与制造 ......................................................................................................................... 6 第一章第一节 机器的组成 ................................................................................................................................. 6 第二节 机器制造基本过程 ..................................................................................................................... 7 第三节 零件加工质量 ........................................................................................................................... 10 第四节 生产纲领和生产类型 ............................................................................................................... 14 第五节 机器制造工艺过程的技术经济分析 ....................................................................................... 15 第二章 机械传动与液压传动 ....................................................................................................................... 16 第一节 机械传动 ................................................................................................................................... 16 第二节 液压传动 ................................................................................................................................... 21 第三节 交流电动机及其控制 ............................................................................................................... 29 第四节 直流电动机及其电力拖动运行 ............................................................................................... 41 第三章 金属切屑机床 ................................................................................................................................... 44 第一节 机床概论 ................................................................................................................................... 44 第二节 车 床 ....................................................................................................................................... 50 第三节 钻床、镗床 ............................................................................................................................... 53 第四节 刨床、插床和拉床 ................................................................................................................... 55 第五节 铣 床 ....................................................................................................................................... 57 第六节 磨床 ........................................................................................................................................... 59 第七节 特种加工机床 ........................................................................................................................... 61 第八节 数控机床 ................................................................................................................................... 63 第九节 工业机器人 ............................................................................................................................... 67 第十节 机械加工生产线 ....................................................................................................................... 68 第四章 其他常见机电设备 ........................................................................................................................... 69 第一节 内燃机 ....................................................................................................................................... 69 第二节 金属熔炼设备 ........................................................................................................................... 75 第三节 金属压力加工设备 ................................................................................................................... 77 第四节 压力容器 ................................................................................................................................... 81 第五节 锅炉 ........................................................................................................................................... 84 第六节 起重机械 ................................................................................................................................... 86 第七节 变压器 ....................................................................................................................................... 90 第五章 机器设备的经济管理 ....................................................................................................................... 94 第一节 概 述 ....................................................................................................................................... 94铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 2 共 154 页 简地先编制第二节 设备寿命周期费用 ................................................................................................................... 95 第三节 设备磨损与补偿 ....................................................................................................................... 95 第四节 设备维修的经济管理与分析 ................................................................................................... 96 第五节 设备更新的经济分析 ............................................................................................................... 98 第六节 设备技术改造的经济分析 ....................................................................................................... 99 第七节 设备的报废 ............................................................................................................................. 100 第八节 设备管理的主要技术经济指标 ............................................................................................. 101 第六章 机器设备寿命估算 ......................................................................................................................... 103 第一节 概述 ......................................................................................................................................... 103 第二节 磨损寿命 ................................................................................................................................. 103 第三节 疲劳寿命理论及应用 ............................................................................................................. 105 第四节 损伤零件寿命估算 ..................................................................................................................111 第七章 设备状态监测与故障诊断技术 ..................................................................................................... 115 第一节 概述 ......................................................................................................................................... 115 第二节 设备故障诊断技术及其实施过程 ......................................................................................... 116 第三节 设备故障诊断常用的方法 ..................................................................................................... 118 第八章 机器设备的质量检验及试验 ......................................................................................................... 126 第一节 机器设备质量评定的主要内容 ............................................................................................. 126 第二节 金属切削机床质量评定及试验 ............................................................................................. 127 第三节 内燃机质量评定及检验 ......................................................................................................... 130 第四节 压力容器、锅炉的检验及试验 ............................................................................................. 132 第五节 起重机的检验与试验 ............................................................................................................. 135铜仁同致房地产资产评估有限公司第 3 共 154 页简地先编制前 言一、科目特色 1、大部分是理工科知识； 2、记忆性知识相对较多。 3、内容共分为十章，主要是四大部分的内容4.教材变化 （1）页码减少，由原来的十章变为目前的八章 （2） 原第三章“电机及电力拖动”和第二章“机械传动和液压传动”合并为了新的第二章“传动装置与 电机”。 （3）原第五章“数控机床及工业机器人”内容进行了精简，作为新第三章“金属切削机床”的第八节 “数控机床”和第九节“工业机器人”；删除第四章“金属切屑机床”第八节“组合机床”。 （4）删除了第一章第二节“机械工程常用材料”。 （5）原第三章第一节“变压器”调整到新第四章“其他常见的机电设备”作为第七节。 二、考试特点 1.考查非常全面，需要掌握的知识较多。 2.考试时间：150 分钟，今年考试时间是 2012 年 9 月 8 日下午。 3.考试题型及分值分布单项选择题 30 题，每题 1 分，共计 30 分 多项选择题 10 题，每题 2 分，共计 20 分 综合题 4 题，分值一般为 10 分、10 分、12 分、18 分，共计 50 分【提示】对于多项选择题，只可能出现 2、3、4 个答案，少选的每个选项得 0.5 分，多选、错选不得分。 三、班次设定及学习计划 1.班次设定 基础班：打基础（30 课时）：理解教材内容，明白设备原理和工作过程，熟悉分析方法。目标是 掌握教材相关的知识点。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 4 共 154 页 简地先编制习题班：练能力（15 课时）；提升做题能力，融会贯通教材知识，形成清晰的知识脉络，重点内 容强化记忆。 冲刺班：串知识（5 课时）。综合运用所学的知识解决问题，做到让教材“由厚到薄”的转变。通过 模拟题的训练，体验实战的感觉。 2.学习计划 初战阶段：从现在到 7 月中旬，该阶段重在夯实基础，系统学习。注意对每一个知识点的总结。 攻坚阶段：7 月中旬到 8 月中下旬，配合习题班课程，提高做题技巧，实现知识向分数的转化。提 高题目难度。每做完一道题要争取掌握住一个或多个知识点。 歼敌阶段：8 月中下旬到考试，配合冲刺班课程，①最后阶段对教材的通读；②典型练习和错题回 顾；③做考前模拟试题，进行考前实战演练。 四、学习方法 1.精打细算。制定学习计划，分为三阶段学习较为合理科学。需要根据自身的实际情况制定切实可 行的长期和短期计划。 2.熟能生巧。机电评估基础内容全面，考核并不是很深，所以只要熟悉教材，顺利通过考试的几率 就很大。 3.趁热打铁。复习的时候一定要强化复习，比如在复习完传动比相关的知识点时，就需要做一些练 习予以巩固。题目可以是教材中的例题，也可以是其他的练习题。总之，学习的时候就需要予以掌握， 而不是停留在“看看”上。 4.难得糊涂。对于教材中的表述，有些内容不必过于深究，记住即可，教材中给出的都是一些通用 的知识，可能和特例不符合，所以此时就需要“装糊涂”。 5.教材圣经。不管教材如何表述，是否合理，记住我们的目的，是应试，所以，一切都应该以教材 为准。 6.全面复习。复习中，我们要强调重点难点，但是对于其他的内容，也不能一点不看，对于考纲中 要求掌握的知识，务必掌握透彻。 7.调节心态。机电这门课程相对来说要难学一些，学习中要保持平和的心态，可以进行一些必要的 心理调节。 8.快乐学习 五、高清授课授课特点 1.集中精力，跟上思路 2.及时复习，强化效果 3.课下细化，落实教材。 最后，相信在九月份的机电考试中，成功一定属于勤奋的我们！铜仁同致房地产资产评估有限公司第 5 共 154 页简地先编制第一章 机器的组成与制造考情分析第一节 机器的组成一、按照功能分析机器的组成【熟悉】 各种机器的构造不同，工作对象也不同。 【结论】从功能角度分析，大部分机器都包含有外界输入能量的动力部分、履行机器功能的执行 部分（即工作部分） 、介于动力部分和工作部分之间的传动部分及控制部分。 （一）动力部分：作用是将其它形式的能量转变为机械能。 一次动力机：将一次能源直接转化为机械能，例如水轮机、内燃机等。 二次动力机：将二次能源如电能、液压能等转化为机械能，如电动机等。 （二）传动部分：任务是将动力部分提供的机械能以动力和运动的形式，传递给工作部分。 1、按照工作原理传动分为机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动。【拓展】液压传动主要是利用液体压力能来传递能量；而液力传动主要是利用液体的动能来传递能量。 2、按照传动比变化的情况分为定传动比传动和变传动比传动。 按传动比变化情况分类传动分类 定传动比 传动 有级调速 变 传 无级调速 动 比 按周期性 说 明 输入与输出转速对应 一个输入转速对应若干个输出转速， 且按某种数列排列 一个输入转速对应于某一范围内无限多个输出转速 输出角速度是输入角速度的周期性函数 传动举例 带、链、摩擦轮传动，齿轮、蜗杆 齿轮变速箱、塔轮传动 各种机械无级调速器、液力耦合器及变 矩器、电磁滑差离合器、流体粘性传动 非圆齿轮、凸轮、连杆机构、组合机构铜仁同致房地产资产评估有限公司第 6 共 154 页简地先编制（三）工作部分： 工作部分是机器设备区分和分类的依据；不同机器，其原动部分和传动部分可能相同，而工作部 分不同。因此，动力部分、传动部分和控制部分都应该根据工作部分的功能要求和动力参数的合理范 围进行设计和选择。 （四）控制部分 控制系统由控制器和被控对象组成。 控制器四个基本部件：给定值发生器、比较器、驱动和执行机构、检测变换元件。 1、模拟控制与数字控制 在一个系统中，如果各环节间所有的信号都是模拟量，这个系统就称为模拟控制系统或模拟控制 器；如果各环节间有一个或多个信号为数字信号，则该系统称为数字控制系统或数字控制器。 所有的计算机控制系统都是数字控制系统。 2、闭环控制系统和开环控制系统 闭环控制系统：反馈控制。 开环控制系统。不能自动消除被控参数与给定值之间的误差。 3、计算机控制系统 如果控制系统中的控制器功能由计算机来实现，就构成了计算机控制系统。 二、按照结构分析机器的组成 零件 构件 机构 机器 机械 是机器的制造单元，如螺丝钉、齿轮等 机器的运动单元（运动整体） ，可以是一个零件，也可以是几个零件的刚性组合。如曲轴、连杆等。 由若干构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动。起传递运动或变换运动方式的作用。 由若干构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动，能够实现其它能量和机械能的转换。 机器和机构的总称。第二节 机器制造基本过程一、机器的生产过程和工艺过程【熟悉】 （一）机器的生产过程：把原材料转变为产品的全部过程，包括：生产服务、技术准备、毛坯制 造、零件加工、产品装配过程。 （二）机器的制造工艺过程：按照一定顺序改变生产对象的形状、尺寸、相对位置或性质等，使 其成为成品或半成品的过程。包括毛坯制造、机械加工、热处理以及装配等过程。 1、工序：工艺过程最基本的组成单位。在生产管理上，工序又是制定定额、计算劳动量、配备工 人、核算生产能力、安排生产作业计划、进行质量检验和班组经济核算的基本单位。 工序是指一个或一组工人，在一个工作地点，对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。 2、工艺规程：工程技术人员用表格或文字形式确定最合理的零件加工方法或加工进程，作为组织生产、指导 生产、编制生产计划的依据。工艺规程是组织车间生产的主要技术文件，是生产准备和计划调度的主要依据。 3、工艺过程卡片：按工序填写的表格，用以说明零件各工序的加工内容、所需设备、加工车间及 各工序的先后次序。了解了工艺规程就可以了解工厂生产的基本情况。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 7 共 154 页简地先编制二、毛坯生产【掌握】 毛坯：供进一步加工用的生产对象。铸造、压力加工和焊接是获得毛坯的主要手段。 （一）铸造 常用的铸造合金是铸铁、铸钢和铸造有色金属。 1、制备具有和零件形状相适应空腔的铸型； 2、制备成分、温度合格的液态金属（10） ； 铸造的主要步骤 3、将液态金属浇入铸型空腔内； 4、凝固后取出铸件并清理铸件的表面和内腔。 【注意】一般铸件精度低，加工余量大，其力学性能特别是抗冲击性能较差。 （坚硬的豆腐渣） （二）压力加工 压力加工的主要生产方法有锻造和冲压。 锻 造 冲 压 自由锻精度低、生产率不高，适用于单件、小批量、形状简单的零件。 模锻精度高、可以锻造形状比较复杂的零件，加工余量小，生产率高，只适用于生 模锻 产大批量中小型零件。 主要应用于加工塑性良好的板料、 条料制品。 冲压可以冲制出形状复杂、 尺寸精度较高的零件， 一般不经机械加工即可使用（09） 。 【说明】 1、钢的始锻温度一般在 1200℃，终锻温度为 800℃。 2、比较而言，锻造需要对毛坯加热，然后再施加外力使之变形；而冲压则在常温下进行。 （三）焊接 熔焊 压焊 钎焊 焊接接头处加热至熔化状态（10） 凝固后连接成一个整体。气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊。 ， 接头处加热（或者不加热） ，但一定要加压。摩擦焊、 电阻焊（对焊、点焊、缝焊） 。 钎料熔化后将焊件连接起来。烙铁钎焊、火焰钎焊、盐浴钎焊。 自由锻优点：可以以小拼大，气密性好，生产周期短，不需要重型和专业设备，可以生产出较好强度和 刚度，质量轻，材料利用率高的毛坯。 缺点：抗振性差，易变性。 （飞机上用铆接而不用焊接） 三、切削加工【熟悉】 （一）钳工：划线、锯削、锉削、錾削、钻孔、绞孔、攻丝、套扣等。 （二）机工：车削、钻削、刨削、铣削、镗削、磨削及齿轮的齿形加工等。 （三）特种加工：直接利用电能、声能、光能、化学能或与机械能组合等形式将坯料或工件上多 余的材料去除的加工方法。 四、热处理【熟悉】 （07） 在机械制造中，所有重要的工具和零件都要进行热处理，而且有的零件在整个工艺过程中要处理 二次以上。除了合金化以外，热处理方法是改变金属材料性能的主要途径。只是改变其内部组织和性 能。 （11）它是保证零件内在质量的重要工序。 （一）普通热处理【熟悉】 把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（随炉冷、坑冷、砂冷、灰冷）的 退火 热处理工艺叫退火（10） 。 正火 把钢加热到相变温度以上 30~50 度，保温一定时间，然后空冷的热处理工艺。 把钢加热到相变温度以上的某一温度，然后快速冷至室温（油冷或水冷） ，从而提高钢的 淬火 硬度和耐磨性。 将淬火后的工件加热至低于相变点某一温度，保持一段时间，然后冷却，使组织成为较 回火 稳定的状态，叫回火。 【注】相变温度物质从一种状态转变成另一种状态的温度。比如从固态转变到液态的温度。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 8 共 154 页 简地先编制退火与正火的比较： 共同点：是主要用于铸、锻、焊毛坯的预先热处理，以改善毛坯机械加工性能，去除内应力，为 最终热处理作准备，也可用于性能要求不高的机械零件的最终热处理。 不同点：是冷却速度不同：正火冷速较大，强度和硬度也较高。正火比退火生产周期短，设备利 用率高，比较经济。 【注意】若零件尺寸较大或形状较复杂，正火可能会产生较大的内应力和变形，甚至开裂。 回火与淬火的关系： 淬火后，钢的硬度虽高，但脆性过大，组织不稳定，不宜直接使用。经过回火硬度下降，但韧性 有较大改善。 回火的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，防止工件变形和开裂。使不稳定的组织趋 于稳定，以保持工件的形状尺寸精度，并获得所要求的组织和性能。 【注意】淬火和回火必须配合使用。 （二）表面热处理 【了解】 表面淬火是在不改变钢的化学成分及心部组织的 表面 情况下，利用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬 淬火 火，以强化零件表面的热处理方法。 将钢件置于一定温度的特定介质中保温， 使介质中 化学 的活性原子渗入钢件表层， 从而改变表层的化学成分 热处 和组织来改变其性能的一种热处理工艺。 理 目前生产中广为应用的是感应加热表 面淬火和火焰加热表面淬火化学热处理的方法有：渗碳、渗氮、 碳氮共渗、渗铬、渗铝、渗硼等。 目前生产中最常用的是渗碳、渗氮和 碳氮共渗。 【注意】与表面淬火相比，化学热处理不仅改变表层组织，而且还改变其化学成分，因此能更有 五、装配【熟悉】 包括安装、调整、检验、试验、油漆及包装等。 1、组件装配：两个或更多零件连接组合成为组件。 2、部件装配：将组件、零件连接组合成为独立部件。 3、总装配：将部件、组件、零件连接组合成为整台机器。 机器装备后要进行调整、精度检测和试车。效的改变表层性能。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 9 共 154 页简地先编制第三节 零件加工质量零件加工质量主要指标包括加工精度和表面粗糙度两个方面。零件表面的尺寸、形状和互相位置 以及表面粗糙度反映了零件的几何特性；材料的强度、硬度、弹性、刚度等反映了零件的物理机械特 征。在评定零件的加工质量时，应当全面考虑这些因素。 一、加工精度【掌握】 （08） 加工精度： 经过机械加工后的零件， 其实际几何参数 （尺寸、 形状和位置） 与理想几何参数相符合的程度 （09） 。 误差：实际与理想的偏离。 零件的加工精度包括如下三个方面： （一）尺寸精度 1、 尺寸精度指零件表面本身的尺寸 （如圆柱面的直径） 和表面间相互的距离尺寸 （如各孔之间的距离） 的精度。 2、基本尺寸：根据使用要求，通过强度、刚度计算或结构方面考虑确定的尺寸。 公差：允许的误差范围。 加工精度和加工误差在评定零件几何参数中的作用是等同的，两者呈反向变动关系。3、极限尺寸：允许尺寸变化的极限值，较大者称为最大极限尺寸、较小者称为最小极限尺寸。 4、尺寸偏差：最大极限尺寸减去基本尺寸称为上偏差，最小极限尺寸减去基本尺寸称为下偏差。 5、尺寸公差：尺寸允许的变动量。公差数值越小，尺寸精度越高；反之亦然。 6、公差带：代表上下偏差的两条直线所限定的区域称为公差带，也是最大极限尺寸和最小极限尺 寸所限定的区域。尺寸公差带由“公差带大小”和“公差带位置”两个要素确定。 7、尺寸公差＝上偏差－下偏差＝最大极限尺寸－最小极限尺寸 【注意】偏差可以是正值，可以是负值，也可以是 0，公差一定是正值。 例如：外圆面的尺寸为 基本尺寸为为 50mm， 上偏差为-0.03mm，下偏差为-0.06mm， 最大极限尺寸=50-0.03=49.97mm，最小极限尺寸=50-0.06=49.94mm。 尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差=0.03mm 国家标准规定：尺寸公差由 IT01、IT00、IT1―IT18 共有 20 个等级 IT01 精度最高、IT18 精度最低。精度越高，加工越困难，成本越高。 IT6～IT5：在一般机器制造中用得较少，它主要用于一些精密零件、精密机器和精密仪器中的零件。 IT7～IT6： 在机床和一般较精密的机器制造中用得最普遍。 如车床的主轴与轴承、 动力机中的活塞与气缸等。 IT9～IT8： 在机器制造中属中等精度。 如用于重型机床、 蒸汽机的次要部分； 农业、 重型机械的较重要部分。 IT10～IT13：用于机车车辆、农业机械等机器的不重要部分。 IT12～IT18：用于非配合尺寸的公差。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 10 共 154 页 简地先编制（二）形状精度（08） 是指加工后零件表面实际测得的形状和理想形状的符合程度。用形状公差等级表示。 （三）位置精度（08） 指加工后零件有关要素相互之间的实际位置和理想位置的符合程度。理想位置是指几何意义上绝 对的平行、垂直、同轴和绝对准确的角度关系等。 【注意】 一个完全确定的形位公差带 （形状和位置） 由“公差带形状、 大小、 方向、 位置”四个要素确定。 形位公差是指实际被测要素的允许变动量。形位公差带是限制实际要素变动的区域。 形位公差特征项目一共 14 种。其中： 形状公差 4 种，即直线度、平面度、圆度、圆柱度。 （针对自身而言） 位置公差 8 种，即平行度、垂直度、倾斜度，对称度、同轴度、位置度，圆跳动和全跳动。 （相对 的位置，即要有参照物） 形状或位置公差 2 种：线轮廓度和面轮廓度。在位置公差中，平行度、垂直度、倾斜度为定向位置公差（角度有关） ； 对称度、同轴度、位置度为定位位置公差； 圆跳动和全跳动则属于跳动公差。 除圆度、圆柱度外，各种形位公差均分为 12 级，最高为 1 级，最低为 12 级。圆度和圆柱度增 加了 0 级，为最高级。 通常，尺寸精度要求高，形状和位置精度要求也高。 二、表面粗糙度 Ra【掌握】 表面粗糙度对机器零件的配合性质、耐磨性、工作精度、抗腐蚀性均有较大影响。 目前我国主要采用轮廓算术平均偏差 Ra，单位为 μm（微米） 。 Ra 值越小，被测表面越光滑，零件的质量越高；反之，Ra 越大，表面越粗糙。 通常，尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数数值也小，但并没有严格的函数关系。 三、配合【掌握】 （一）配合 孔的公差带在轴的公差带之上，任取加工合格的孔和轴配合一定产生间隙，包括最小间 间隙配合 隙为零的配合。 孔的公差带在轴的公差带之下，任取加工合格的孔和一对轴配合一定产生过盈，包括最 过盈配合 小过盈为零的配合。 孔的公差带与轴的公差带交叠， 任取加工合格的孔和轴配合可能产生间隙也可能产生过 过渡配合 盈的配合。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 11 共 154 页简地先编制不论是计算间隙还是过盈， 一律是用孔的尺寸减去轴的尺寸。 差值为正时是间隙 （+） 反之是过盈 ， （―） 。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 12 共 154 页简地先编制例如，孔的合格尺寸为：，轴的合格尺寸为：。则这一批轴与孔的配合为过盈配合。 最大过盈＝50.000－50.059＝－0.059（mm） 最小过盈＝50.025－50.043＝－0.018（mm） 反之，若孔的尺寸范围是： ，轴的尺寸范围为： 则这批轴与孔配合时，得到间隙配合。 最大间隙：50.039＝49.950＝0.089（mm） 最小间隙：50.000－49.975＝0.025（mm）（二）配合的选择 以轴和孔为例，二者之间的配合要求有三种情况。 1、轴和孔配合后有相对运动（转动或移动）的要求，应选用间隙配合。 用作导向或往复运动的间隙配合，其间隙大小取决于导向精度要求、往复运动频率以及速度等因素。 2、轴和孔靠配合面传递载荷时，应选用过盈配合。 过盈的大小取决于最小过盈量能否承受所要传递的最大力矩。载荷增大或承受冲击载荷时，过盈 量应该增大，但最大过盈应以零件承受的内应力不超过其屈服极限为准。 3、轴和孔配合后要求有定位精度，而且经常拆卸的，主要选用过渡配合，但也可以根据情况选用 间隙不大的间隙配合或过盈不大的过盈配合。 【例题?综合题】 （2010 年）问题： 1.尺寸精度、形状精度、位置精度的定义各是什么？ 2.某孔的基本尺寸为 50mm；最大极限尺寸为 49.979mm；最小极限尺寸为 49.965mm。该孔的上偏 差、下偏差、公差各为多少？ 3.如果有三批轴与该孔相配合。A 轴的合格尺寸为 格尺寸为 盈、最大间隙、最小间隙）各为多少？铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 13 共 154 页 简地先编制。B 轴的合格尺寸为。C 轴的合。则该孔与这三批轴装配时形成何种配合？配合的间隙和过盈量（最大过盈、最小过『正确答案』 1.尺寸精度是指零件表面的尺寸和表面间相互的距离尺寸的精度； 形状精度是指加工后的零件表面 实际测得的形状和理想形状的符合程度；位置精度是指加工后零件有关要素互相之间的实际位置和理 想位置的符合程度。 2.该孔的上偏差＝最大极限尺寸－基本尺寸＝49.979－50＝－0.021mm； 下偏差＝最小极限尺寸－基本尺寸＝49.965－50＝－0.035mm， 尺寸公差＝上偏差－下偏差＝－0.021－（－0.035）＝0.014mm。 3.和 A 轴的配合是过盈配合，最大过盈＝49.965－50.017＝－0.052mm； 最小过盈＝49.979－50.008＝－0.029mm。 和 B 轴的配合是过渡配合， 最大过盈＝49.965 孔的最小极限尺寸） （轴的最大极限尺寸） （ －50 ＝－0.035mm， 最大间隙＝49.979 （孔的最大极限尺寸） －49.967 （轴的最小极限尺寸） ＝0.012mm。 和 C 轴的配合是间隙配合，最大间隙＝49.979－（50－0.06）＝0.039mm， 最小间隙＝49.965－（50－0.04）＝0.005mm第四节生产纲领和生产类型生产纲领企业每年生产合格产品的产量，体现企业的生产规模。 生产类型主要有单件生产、成批生产和大量生产。 生产类型 含义 适用情况 单个或少量地制造相同产品。 很少重 单件生产 重型机械或新产品试制都属于单件生产（10） 。 复或完全不重复 成批地制造相同的产品， 并且按一定 一般机床生产属于成批生产。一次投入或产出的 成批生产 同一产品（或零件）的数量称为生产批量。 的周期重复地进行生产。 大量生产 连续不断地生产数量很多的相同产品。 汽车、轴承以及自行车生产一般属于大量生产。 二、不同生产类型的工艺特征 项目 单件生产 成批生产 加工对象 经常变换 周期性变换 木模铸造或自由锻 毛坯 部分采用金属型或模锻 （10） 设备 通用机床 通用机床或部分专用机床 一般刀具、通用量 广泛使用专用夹具，部分采 工艺装备 具和万能夹具 用专用刀具和量具 对工人的 需要技术熟练的工 需要技术熟练的工人。在产， 技术要求 人 在调整好的机床上工作 工艺文件 编简单工艺过程卡 详细编写工艺卡大量生产 固定不变 采用金属型、机器造型、模锻及其他 高生产率方法 使用高效率专用机床和自动机床 使用高效率专用夹具、专用刀具和量 具 对操作技术要求低，使用调整好的自 动化机床或自动线 详细编写工艺卡和工序卡铜仁同致房地产资产评估有限公司第 14 共 154 页简地先编制第五节一、工艺成本的组成机器制造工艺过程的技术经济分析零件或产品的生产成本包括工艺成本和非工艺成本。 工艺成本是指与工艺方案有关的费用总和，包括可变费用（D）和不可变费用（B） 。 （一）可变费用：与年产量成正比，包括材料费、机床工人工资、机床电费、通用机床折旧费、 。单位：元/件。 通用夹具维护折旧费、刀具维护与折旧费等（09） （二）不可变费用：完全或基本与产品数量无关，包括专用机床维护折旧费、专用夹具维护折旧 。单位：元/年。 费用、调整工人工资与调整杂费（09） （三）年度工艺成本 ：Cn=D?Q+B （四）单件工艺成本：Cd=D+B/Q 单件工艺成本与产品年产量成双曲线关系。 当产品产量较小时，产量增加，单件工艺成本显著降低；而当产品产量较大时，继续增加产品产 量，单件工艺成本的减少不显著。 （五）工艺方案的经济分析 1、基本投资相近或使用现有设备 两种不同工艺方案其年度工艺成本相等时的产量，称为临界产量（最小经济产量） 。 年度工艺成本与年产量为直线关系。2、基本投资相差较大的情况 △K――基本投资差额 △Cn――全年工艺成本节约额1、回收期应小于设备或工艺装备的使用年限 3、回收期应小于国家规定的标准回收期（新夹具 2-3 年，新 机床 4-6 年） 。计算回收期，应考虑下面的原则： 2、回收期应小于市场对产品的需求年限本章总结：铜仁同致房地产资产评估有限公司第 15 共 154 页简地先编制第二章机械传动与液压传动第一节 机械传动考情分析 本章主要介绍了机械传动、液压传动以及电机的相关知识，是 2012 年变动较大的章节之一，就全 书来说，是最重要的一章，机械传动和液压传动比较好理解，难度不大，但电机所涉及到的知识比较 难于理解，是学习中的“拦路虎”。 最近三年本章考试题型、分值分布 2009 题 型 2011 年 2010 年 单选题 6题6分 5题5分 7题7分 多选题 2题4分 1题2分 2题4分 ― 综合题 2 题 22 分 1 题 10 分 合 计 10 题 32 分 5题7分 10 题 21 分 机械传动的作用：传递动力、改变运动速度和方向、改变运动形式【熟悉】（08） 。 一、机械传动功率和机械效率 （一）功和功率 功：功的大小等于力和物体沿作用力方向移动距离的乘积。 功率：功率是指力在单位时间所作的功。 功率等于力在作用点速度方向上的投影与速度的乘积。 功率的单位是瓦（1W＝1N?m/s） ，工程上常用用千瓦（kW）表示。1kW＝1kN?m/s 转矩：作用在旋转物体上的力矩。 （力矩是在力的作用下产生的转动趋势或者转动效应。 ） 对于转动的物体，设作用在轮缘上的力为 F（N） ，而轮缘半径为 R（m） ， （11）（10） 【注意】在上面的公式中，功率的单位是千瓦，转速的单位是每分钟多少转，即 r/min，转矩的单 位是牛米（N?m） 。 【注意】在功率不变的情况下，速度越高，转矩越小；速度越低，转矩越大（08） 。例如在发动机 功率一定的情况下，汽车爬坡时用低档，输出速度低，转矩大；平地加速时用高档，转矩小。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 16 共 154 页简地先编制（二）机械效率【掌握】 1、定义：输出功率与输入功率之比，即： 2、常见机构和轴承的机械效率大致数值范围： 一对齿轮传动 0.94 ～ 0.99 平型胶带传动 0.92 ～ 0.98 （包括轴承损失） 三角带传动 0.90 ～ 0.94 （包括轴承损失） 一对滑动轴承 0.94 ～ 0.98 一对滚动轴承 0.99 滑动丝杠 0.30 ～ 0.60 【注意】三角带传动效率低于平型胶带传动，但三角带传动能力高于平型胶带传动能力。 二、机器上常用的传动机构及其传动关系 （一）螺旋传动机构【熟悉】 螺旋传动机构是用内、 外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的装置。主要是将回转运动变为直线运动。 螺纹分类 按牙形剖面形状 三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹 按螺旋线的方向 右旋和左旋螺纹 按螺旋线的数目 单线、双线、三线和多线螺纹 螺距：相邻两牙在中线上对应两点的距离，用 p 表示。 导程：同一条螺旋线相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离，用 s 表示。 螺距和导程之间的关系是： 2、传动速度 螺旋传动中，轴向位移 L 与转速 n 以及时间 t 之间的关系为： 3、螺旋传动的特点 ①结构简单； 优点 ③省力，如千斤顶； ⑤工作连续、平稳，无噪声。 缺点：摩擦大，效率低（如果有自锁要求，效率低于 50%） 。 4、滚珠螺旋传动机构【掌握】 主要由丝杠、螺母、滚珠和反向器组成。反向器的作用是可以使滚珠循环。 ①机械效率高（0.90～0.95） ，摩擦损失小； 特点 ②磨损小，能长时间保持精度，使用寿命长； ③启动转矩接近于运动转矩，传动灵敏、平稳；⑤不能逆向自锁，需采用防逆措施； ④给予适当预紧可以消除间隙，有较高传动精度和轴向刚度 ⑥制造工艺复杂，成本较高。 （二）带传动机构【熟悉】 根据带的截面形状，可以分为平带传动、三角带传动、圆形带传动和齿形带传动四种。 平带传动有开口式、交叉式、半交叉式。 【注意】三角带的截面为梯形，传动能力比平带强，在相同条件下，约为平带的 3 倍。三角带的 工作面是两个侧面。 传动比：从动轮转速与主动轮转速之比，等于主动轮直径与从动轮直径之比，乘以滑动系数。 在不考虑胶带与带轮之间的滑动时，传动比为： 如果考虑胶带和带轮之间的滑动，则传动比为：铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 17 共 154 页【注意】机械效率恒小于 1，即小于 100%。 （08）（其中 是螺纹的线数） 。②降速比大，可以实现微调和降速传动； ④在一定条件下实现逆行自锁ε≈0.98 称为滑动系数。简地先编制优点：传动平稳，结构简单，维护方便，传递距离比较远，具有吸振和过载保护能力； 缺点：外廓尺寸大，效率较低，传动带寿命较短，传动精度不高。 （三）齿轮传动【熟悉】 齿轮传动是一种啮合传动。 传动比等于从动轮转速和主动轮转速之比，或者等于主动轮齿数与从动轮齿数之比。 【注意】传动比等于被动轮转速和主动轮转速之比。 根据两轴位置的不同，可以分为两根轴平行，相交或交错等各种情况。 （1）可靠，瞬时传动比恒定； （2）适用载荷和速度范围大； 齿轮传动的优点： （3）机械效率高，寿命长，结构紧凑； （4）可在空间任意配置的两轴之间运动。 （1）振动和噪音较大，且不可无级调速； 齿轮传动的缺点： （2）传动轴之间的距离不能过大； （3）加工复杂，制造成本较高。 轮系：一系列齿轮所组成的传动系统。 【了解】 根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置是否固定，将轮系分为定轴轮系和周转轮系两类。 1、定轴轮系：轮系运转时，所有齿轮的轴线的位置都是固定不变的。也称为普通轮系。 2、周转轮系：轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线是绕另一个齿轮的固定几何轴线转动。又分为 行星轮系（有一个中心轮是固定不变的）和差动轮系（没有固定的中心轮） 。 混合轮系：由定轴轮系和周转轮系组合而成。 （1）可以得到很大的传动比（速度变化比较大） ； （2）可以连接相距较远的两轴； 轮系的功用： （3）可以获得不同的传动比； （4）可以获得从动轴不同的旋转方向； （5）能够实现运动的合成和分解（如汽车的后桥差速器） 。 （四）链传动机构【了解】 传动比等于主动轮齿数与从动轮齿数之比。 （这和齿轮传动一致） （1） 与带传动比较， 传递功率大， 能保证准确的平均传动比并且外廓尺寸比较小； 链传动的优点 （2）与齿轮传动比较，中心距较大； （3）可在低速、重载和高温条件及尘土飞扬的不良环境下工作； （4）效率较高，可以达到 0.95～0.98，最大可以达到 0.99。 （1）不能保证恒定的瞬时转速和瞬时传动比； 链传动的缺点 （2）噪声较大，急速反向性能差，不能用于高速传动。 （五）蜗杆传动机构【熟悉】 蜗杆传动力机构（由蜗轮、蜗杆与机架组成）。蜗杆只能绕自身轴线转动，不能沿轴向移动。蜗杆 有左旋、右旋、单线、多线之分（07）。传动比等于蜗杆线数（主动件）与蜗轮齿数（从动件）之比。 其中，k 为蜗杆的线数，而 z 为蜗轮的齿数。 1、降速效果好； 2、传动平稳； 蜗杆传动特点： 3、可自锁（即蜗杆主动可以带动蜗轮，反之，蜗轮主动不能带动蜗杆） （10） ； 4、效率低（一般为 0.7～0.8，要求自锁时，效率小于 0.5） 。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 18 共 154 页 简地先编制（六）平面连杆机构【了解】 1、铰链四杆机构：四根杆件由四个铰链连接而成。 机架（或静件） ：相对静止的构件（AD） 。 连架杆：与机架直接相连的两根杆件（AB 和 CD） 。 摇杆：不能作整周回转的连架杆（CD） 。 连杆：与机架相对、由两根连杆连接的杆件（BC） 。 曲柄：能够相对于机架作整周回转的连架杆（AB） 。 曲柄摇杆机构：根据有没有曲柄和有一个还是两个曲柄，可以将铰链四杆机构分为： （1）曲柄摇 杆机构； （2）双曲柄机构； （3）双摇杆机构。其中，曲柄摇杆机构：可将曲柄的整周回转转变成摇杆 的往复摆动；也可将摇杆的往复摆动转变成为曲柄的连续转动。 2、曲柄滑块机构：将曲柄的连续旋转变为滑块的往复直线运动，或反之（11） 。 （七）凸轮机构【熟悉】 将凸轮（主动件）的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动（由凸轮、从动杆及机架组成） 。 按照凸轮的形状可以分为盘形（平板）凸轮和移动凸轮（平面）和圆柱凸轮（空间） 。 正确选择凸轮轮廓，可以实现复杂的运动规律。由于凸轮与从动件是点接触或线接触，所以容易 磨损，不适宜于传递动力，而主要用于控制和调节机构中。 （八）间歇运动机构【了解】 主动件连续运转，从动件能够实现“动作―停止―动作”的运动。 1、棘轮机构：由棘爪、棘轮和机架组成。 作用：将棘爪（主动件）的往复摆动转变为棘轮（从动件）的单向间歇运动。为了防止棘轮自动 反转，采用止退棘爪。 2、槽轮机构：由拨盘、槽轮与机架组成。 作用：将拨盘的连续转动转变为从动件槽轮的间歇转动。 槽轮静止的时间长，如需静止的时间缩短些，则可增加拨盘上圆销的数目。 槽轮结构简单，常用于自动机床的换刀装置及电影放映机的输片机构等。 （九）传动链的传动比及效率【掌握】 由各种传动副，例如齿轮、带、链、螺旋等连接成为的传递运动和动力的系统，称为传动链。 总传动比：由机构串联而得到的传动链的传动比，即传动链末端转速与首端转速之比，等于链中 各个运动副传动比的连乘积。 【提示】对于全部由齿轮组成的传动链，其传动比等于主动轮齿数连乘积与从动轮齿数连乘积之比。 机械传动的总效率等于各部分传动效率的乘积。 三、传动系统图 （一）传动系统图能够简单明了地表示出机器内部的传动结构和传动关系。 （二）画传动系统图的规定 1、使用国家标准规定的机床零件和机械的代号。 2、简明表示机器内部的传动结构和传动关系。 3、一般绘制成平面展开图的形式，也有绘制成立体展开图形式的。 4、需要在图中标明： 齿轮、 蜗轮的齿数， 蜗杆的头数， 丝杠的导程， 带轮的直径， 电动机的功率和转速等。 （三）阅读传动图 1、整台机器有几条传动路线，每条路线的首端件和末端件； 2、如何实现机器的加工性能（传动路线、零件组成、传动方式和传动关系分析） ； 3、列出机器的传动结构形式和传动关系。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 19 共 154 页 简地先编制传动路线表达式： 按照传动顺序把轴和齿轮等传动元件排成一个序列， 并且注明齿轮齿数等参数。 、 【2011 考题?综合题】上图所示为某简易机床主轴与进给传动系统，数据如图中所示。 【问题】1.说明系统中有哪几种传动机构？每种传动机构的特点是什么？ 2.主轴共有几种转速？每种转速的值是多少？ 『正确答案』1.系统中共有带传动机构、齿轮传动机构和螺旋传动机构三种。 带传动机构特点： （1）运动平稳无噪声，可以缓冲冲击和吸收振动； （2）结构简单，传递距离远； （3）制造和安装简单，维护方便，不需润滑； （4）当机器发生过载时，传动带可以打滑，对整机起保护作用； （5）外廓尺寸大，效率较低，传动带寿命较短，传动精度不高。 齿轮传动机构特点： （1）传递运动可靠，瞬时传动比恒定； （2）适用的荷载和速度范围大； （3）使用效率高，寿命长，结构紧凑，外观尺寸小； （4）可传递在空间任意配置的两轴之间的运动； （5）振动和噪声较大不可无级调速； （6）传动轴之间的距离不能太大； （7）加工复杂，制造成本高。 螺旋传动特点如下： （1）结构简单： （2）降速比大； （3）普通螺旋传动能实现自锁； （4）工作连续平稳，无噪声； （5）摩擦大、效率低。 2.主轴共有六种转速，分别为：铜仁同致房地产资产评估有限公司第 20 共 154 页简地先编制第二节 液压传动一、液压传动的工作原理【熟悉】 1、液压转动是依靠液体压介质的静压力来传递能量的液体传动。 2、液压传动是以液体作为工作介质来传动的一种传动方式，它依靠密闭容积的变化传递运动，依 靠液体内部的压力（由外界负载所引起）传递动力。 3、液压装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，随后又将液压 能转换为机械能做功。 二、液压传动系统组成【熟悉】 1、动力部分：把机械能转换成油液压力能，用此压力推动整个液压系统工作，如液压泵； 2、执行部分：把液体的压力能转换成机械能输出的装置，如液压马达、液压缸等； 3、控制部分：对系统中液体的压力、流量和流动方向进行控制或调解的装置，如各种阀； 4、辅助部分：保证液压系统正常工作的上述三种以外的装置，如油箱、蓄能器、过滤器等。 三、液压传动的优缺点【熟悉】 （11） 1、在输出功率相同的条件下，体积小，重量轻、布局安装比较灵活； （一）优点 2、传递运动平稳，吸振能力强；3、操作控制方便、省力，易于实现自动控制和过载保护； 4、液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于设计和推广。 1、泄漏不可避免，因此不能实现严格的传动比； （二）缺点 2、对温度敏感，在低温和高温的环境下，传动有一定的困难； 3、液压元件精度要求高，使用和维修要求高。 四、液压传动的基本参数【掌握】 （一）压力 1.压力强度（ 单位是帕（ ）是作用在单位面积上的液体压力。 ）和兆帕（ ） 。在液压传动中所讲的压力就是指的 p（即物理学中的压强） ，而力 F 则常被称为液压推力。 【注意】密封容器内的液体当任一处受到压力作用时，这个压力就会通过液体传到容器内的任何 部位，而且压力强度处处相等。 （帕斯卡原理，也称为静压传递原理） 液压传动的压力取决于负载。液体压力随负载的变化而变化，而与流入液体的多少无关。 （越强则 强，越弱则弱） 压力分级压力分级 压力范围（兆帕） 低 压 中 压3中高压3 4高压4 5超高压 ＞32（25）0～2.5＞2.5～8（2.5～2 ）＞8～16（2 ～2 ） ＞16～32（2 ～2 ）（二）流量 1.单位时间内流过管道或液压缸某一截面的液体体积。 流量的单位是米 3/秒 3/s） （m 和升/分 （L/min） 。 A―截面面积 S―经时间 t 移动的距离 v―活塞移动的速度2.活塞的运动速度取决于进入液压缸的流量，而与液体压力的大小无关。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 21 共 154 页简地先编制（三）功及功率在液压传动中，功率 P 等于压力 p 与流量 Q 的乘积。 【结论】液压传动是以液体的压力来传递动力的。 五、液压泵【掌握】 功能：将电动机输入的机械能转变为液体的压力能。 液压泵必须具有一个运动部件和非运动部件所构成的封闭容积，该容积的大小随运动件的运动发 生周期性变化。 密闭容积增大形成负压完成吸油，密闭容积减小则排油，所以称之为容积式泵。 分类标准 结构形式 压 力 流量特征 液压泵的分类 分类 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等。 低压泵、中压泵和高压泵。 定量泵和变量泵。定量泵（齿轮泵、双作用叶片泵）是指转速不变时，流量不能改 变；而变量泵（单作用叶片泵、径向柱塞泵）则是在转速不变时，可以调节从而得到 不同的流量。 液压泵的主要性能参数 实际工作时输出油液的压力，也称为输出压力。 连续运转正常工作的最高压力称为额定压力。额定压力取决于密封程度、 效率和使用寿命等因素的影响。 液压泵本身强度允许值和允许的最大泄漏量的工作压力。 泵轴旋转一周排出油液的体积，用 q 表示。 单位时间内理论上可以排出的液体体积，用 QT 表示。QT=qn （09） 等于理论流量减去泵的泄漏量。Q＝QT－△Q （09） 额定转速和额定压力下实际输出的流量。 作用在液压泵主轴上的机械功。 （注意是角速度） 液压泵的输出功率 P 是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口的压差 ΔP 和实际输出流量 Q 的乘积，即：P＝Δpω； 效 率 （注意单位）工作压力 压力 额定压力 最高压力 排 量 理论流量 实际流量 额定流量 输入功率 输出功率排量和 流量功率和 效率容积效率：实际流量与理论流量之比 总效率：容积效率与机械效率的乘积。η＝ηVηm ηv―容积效率，ηm―机械效率（一）齿轮泵（定量泵） 壳体、端盖和齿轮的各齿间槽共同形成封闭的工作空间。 优点：结构简单、重量轻、成本低、工作可靠，维修方便，常用于压力不高的液压系统中。 缺点：漏油较多，轴承载荷大，所以压力不高。 （二）叶片泵 密封工作空间由转子、定子、叶片、泵体和端盖共同形成。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 22 共 154 页 简地先编制1.双作用叶片泵 转子每转一周，完成两次吸油和排油，故称之为双作用叶片泵。泵的流量固定，是定量泵。 2.单作用叶片泵 转子每转一周，完成一次吸油和排油，故称之为单作用叶片泵。改变转子和定子的偏心距，可以 改变泵的流量，变量泵。 叶片泵特点：结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪声低。结构比较复杂、吸油 条件苛刻、转速有一定的限制、对油液污染比较敏感。 【提示】双作用和单作用相比，由于它径向力是平衡的，受力情况比较好，应用较广。 （三）柱塞泵 根据柱塞排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。 径向柱塞泵由定子、转子（缸体） 、配油轴、衬套和柱塞组成。 转子每转一周，每个柱塞底部容积完成一次吸油、压油。转子连续运转，即完成泵的吸油、压油工作。 径向柱塞的流量因偏心 e 的大小而不同。若偏心量做成可调的，就成为变量泵。 柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点，但结构比较复杂。 液压泵特点比较液压泵 齿轮泵 组成 壳体、端盖和齿轮 定子、转子、叶片、泵 体和端盖 定子、转子、配油轴、 衬套、柱塞 是否定量 定量 单作用： 变量 双作用： 定量 变量 特点 优点：结构简单、重量轻、成本低、工作可靠，维修方便。 缺点：漏油较多，轴承载荷大，所以压力不高。 优点：结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪声低。 缺点：结构比较复杂、吸油条件苛刻、转速有一定的限制、对油液污 染比较敏感。 双作用受力情况好，应用广。 优点：压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节 缺点：结构比较复杂叶片泵 径向柱 塞泵六、液压马达与液压缸【了解】 功能：将液体压力能转变为机械能（执行元件） 。 【注意】液压马达和液压泵都是依靠工作腔密封容积的变化来工作的，他们的原理是相同的，但 是结构上存在差别，所以不能通用。液压 马达 液压缸 将液压能转变成为连 续回转的机械能 将液压能变为直线运 动或摆动的机械能 高速液压马达 低速液压马达 按结构特点分 按作用分 齿轮液压马达、叶片液压马达、轴向柱塞马达。 单作用连杆型径向柱塞马达、多作用内曲线径向柱塞马达。 活塞式、柱塞式、伸缩式和摆动式 单作用式和双作用式（一）双杆活塞缸 当进油压力、 流量一定时， 往返行程速度相同、 推力相同。 工作台移动范围等于活塞有效行程的 3 倍。 （二）单杆活塞缸 设活塞与活塞杆的直径分别为 D 和 d，则， 有杆腔进油时，活塞移动速度为 无杆腔进油时，活塞移动速度为 推力为 推力为【结论】液体进入无杆腔时，速度低但推力大；液体进入有杆腔时，速度高但推力小。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 23 共 154 页简地先编制【例题?计算题】 D＝120mm， 设 d＝50mm， 液压油进入左腔时， 推动活塞向右， 推力为 F1＝1200N， 速度为 V1＝0.1m/s。 试计算当压力与流量不变的时候，液压油进入右腔，推动活塞向左运动时的推力 F2 与速度 V2。 『正确答案』（三）柱塞液压缸 只能单向运动，回程需要借助于外力，如重力、弹簧力，或成对使用。 柱塞缸主要是避免了活塞缸缸孔难于加工的问题，这是它的一大优点 。 【记忆】对于液压缸的职能符号，方框表示液压缸缸体，水平的直线表示杆件，圆柱体表示柱塞， 上方小段竖线表示活塞（柱塞）工作移动的方向。 七、液压控制阀【掌握】 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 控制和改变液压系统中液流的方向 控制或调节液压系统的压力 控制或调整液流的流量 单向阀、液控单向阀、换向阀等 溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等 节流阀、调速阀等（一）方向控制阀 1.单向阀 油液只能往一个方向流动，不能反向流动。要求：正向流动压力损失小；反向截止密封性好。 液控单向阀：闭锁方向可以用压力油予以控制。 2.换向阀 按阀芯运动方式分为滑阀和转阀两种。 按操作控制方法的不同， 分手动、 机动、 电磁、 液动、 电液动。 滑阀主要由阀芯和阀体构成。阀芯上加工出沟槽，阀体上则加工出相应的环形槽。通过改变阀芯 和阀体的相对位置，就能够使各个通道之间的连通或断开。 滑阀式换向阀工作原理（11） 位：阀芯在阀体孔中可能的位置数目；滑阀符号中方格的个数。 通：与阀体连通的主油路数；每一方格上，和外界油路连通的“孔”数，即通路数。 （二）压力控制阀 根据液体压力与弹簧力平衡的原理来控制和调节液体的压力。 常见的压力控制阀有：溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 1.溢流阀功能：溢出系统中多余的液压油，使系统油液保持一定压力，防止过载，起安全保护作用（09） 。 2.减压阀：减低系统中某一部分的压力，使之低于油泵供油压力，获得稳定压力。 3.压力继电器：将压力信号转换成电信号，从而操纵电气元件实现动作。应用于液压系统的顺序控 制、安全控制及卸载控制。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 24 共 154 页简地先编制（10） （三） 流量控制阀： 依靠改变工作开口的大小来调节通过阀口的流量， 以改变工作器件运动速度。 节流口的形状和大小对流量阀的工作性能有很大的影响。（四）液压操纵箱 将许多不同类型的阀类元件合并在一个阀体内，以满足液压系统的性能要求。 八、液压辅件 （一）蓄能器：做辅助动力源、保压和补充泄漏、吸收冲击和油泵的压力脉动。分为充气式、重 力式和弹簧式蓄能器。 （二）过滤器：滤去油液中的杂质，维护油液的清洁，防止污染。分为表面型、深度型、磁性。 （三）油箱：储存油液、散热、分离油液中的气体及沉淀物（10） 。 此外，还有冷却器、加热器等等。【提示】液压系统中油液的正常工作温度为 20~65 摄氏度。 九、液压基本回路（一）速度控制回路要求： 1.能在规定的调速范围内调节执行元件的工作速度； 2.在负荷变化时，速度变化尽可能小，并应在允许的范围内变化，即系统具有足够的刚性； 3.具有驱动执行元件所需要的力或转矩； 4.功率损失小、效率高，发热小。 按照调节方式进行分类： 1.节流调速 采用定量泵供油、 依靠流量控制阀调节流入或流出执行元件的流量实现变速。 节流调速效率较低， 一般应用于功率不大的场合。 根据安装位置的不同，可以分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速回路三种。 （1）进油节流调速的优点是油缸回油腔和回油管路中的压力较低，在获得较大推力的时候，还能铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 25 共 154 页 简地先编制得到较低的进给运动速度。缺点是由于没有背压，所以当载荷突然变小时，可能产生突然快进，使运 动不够平稳。 （2）回油节流调速节流阀放在回油路上，可以产生较大的背压，运动更加平稳。 （3）旁路节流调速，油泵的工作压力随负载的减小而减小，所以，在能量利用上较为合理。进油节流调速回油节流调速旁路节流调速2.容积调速 使用变量泵和（或）改变变量液压马达的排量来实现调速。 容积调速效率高、发热少，但结构复杂、成本高。3.容积节流调速 依靠变量泵和节流阀联合调速，适用于系统要求效率高，同时具有良好低速稳定性的场合。 （二）压力控制回路 利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路的压力，达到调压、卸荷、减压、增压、平衡、 保压的目的。 【注意】要控制液压系统的压力，应使用溢流阀；要减低系统中某一部分的压力，应使用减压阀。 增压回路：使用串联在一起的两个工作面积不等的油缸，增压的倍数等于大小油缸面积之比。【提示】大小活塞中间空腔里的油液是不承担工作压力的。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 26 共 154 页 简地先编制【结论】 小油缸油压/大油缸油压＝大油缸活塞受力面积/小油缸活塞受力面积。 从而达到了增压的目的。 （三）方向控制回路 通过控制执行元件液流的通断或变向， 实现液压系统执行元件的启动、 停止或改变运动方向的回路。 常用的有：换向回路、锁紧回路、制动回路。锁紧回路的作用：三位四通换向滑阀交替在左右两个位置时，使单杆活塞液压缸往复运动；而三 位四通换向滑阀在中间位置时，使液压缸锁紧不动。 常见基本回路的相关知识 组成 特点 应用 获得较大推力而且较低 单向定量泵、溢 进油节流调 流阀、可调节流 的进给速度 节流调速 功率不大的场合 回油节流调速 阀、 单杆活塞缸、 运动较为平稳 旁路节流调速 油箱 能量利用较为合理 速度 单向变量泵、溢流阀、单 系统功率大或发 控制 效率高、低速平稳性差 向阀、两位四通手动换向滑 热量要求严格的场 容积调速 回路 一些 阀、单杆活塞缸、油箱 合 单向变量泵、溢流阀、调 由阀调节速度，用变量 效率高，低速稳 容积节流调速 速阀、压力继电器、单杆活 泵调节阀的流量 定性好的场合 塞缸、油箱 单向变量泵、溢流阀、单 向阀、两位四通手动换向滑 增压的倍数等于大小油 压力较高而流量 增压回路 阀、增压油缸、工作油缸、 缸工作面积之比 不大 压力 油箱 控制 回路 系统不停泵，泵出的油 单向变量泵、溢流阀、两 系统由于某种原 液经过换向滑阀直接回到 卸荷回路 位两通电磁换向滑阀、油箱 因暂时不需要供油 油箱形成低压循环 方向 单向变量泵、溢流阀、液 通过液控单向阀和换向 系统在某一段时 控制 锁紧回路 控单向阀、三位四通电磁换 滑阀可以实现活塞向左、 间需要固定不动 回路 向滑阀、单杆活塞缸、油箱 向右运动和固定不动 【例题?综合题】 （2007 年）图 A 为某设备液压系统原理图。已知油缸活塞直径 D＝100mm，活塞杆 液压基本回路 直径 d＝40mm，系统的压力 P＝4.55MPa，系统的流量 Q＝47.12L／min。 问题： 1.活塞向右和向左运动时，输出推力 F 分别是多少（以 kN 为单位）?活塞的速度 v 分别是多少（以 m/s 为单位）？ 2.如果把回路改为图 B 的形式会有什么好处？为什么？铜仁同致房地产资产评估有限公司第 27 共 154 页简地先编制1.活塞左腔和右腔的面积分别为： 油缸向左右和向右左的推力分别为： ＝4.55× ×7.854× ＝35736（N）＝35.74（kN） （1.5 分） ＝4.55× ×6.597× ＝30016（N）＝30.02（kN） （1.5 分） 系统流量： （1.5 分）活塞右移和左移的速度分别为： 2.把网路改成图 A 的形式既可以节能，又可以避免系统发热。 回路 A 与回路 B 中三位四通换向阀的中位机能不同。 回路 A 在换向阀处于中位 （油缸不工作） 时， 油泵泵出的油经溢流阀流回油箱。系统压力等于溢流阀调定压力。 此时消耗的功率没有做任何功，全部变成了热能，使系统温度升高。 回路 A 在换向阀处于中位（油缸不工作）时，油泵泵出的油经换向阀直接流回油箱，系统压力等 于 0。此时消耗的功率等于零。 【例题?综合题】 （2009 年） 图示为某种压砖机的液压系统原理图。已知压紧缸活塞直径 D1＝200 ，设计要求压紧缸输出最大压力不低于 Fl＝100（kN） ；定位缸 （mm） ，定位缸活塞直径 D2＝70（mm） 。 输出最大推力不低于 F2＝13（kN）铜仁同致房地产资产评估有限公司第 28 共 154 页简地先编制问题： 1.系统中有几种不同的液压元件?它们的名称各是什么? 2.要满足设计要求，所选择的液压泵的额定压力至少要达到多少 MPa? 『正确答案』1.油泵；2.过滤器；3.单向阀；4.电磁阀；5.溢流阀；6.压力表；7.三位三通换向阀； 8.可调单向节流阀；9.压力继电器；10 液压缸；11.三位四通换向阀；12.液控单向阀；13.液控单向阀； 14.可调单向节流阀；15.可调单向节流阀；16.液压缸；17.油箱。 压紧缸的应达到的最低压力为：100×1000/（3.14×0.1×0.1）＝（Pa）＝3.18（MPa） ； 定位缸能达到的最低压力为：13×1000/（3.14×0.0.35×0.035）＝（Pa）＝3.38（MPa） 。 所以液压泵的最低压力应该达到 3.38Mpa第三节交流电动机及其电力拖动运行交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。前者转子的转速和负载有关，和电源频率无关；后 者转子与电源频率有严格的比例关系。 异步电动机按定子相数的不同有单相异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。 一、三相异步电动机的基本结构【掌握】 三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成。（一）定子 定子是电动机固定部分， 作用是用来产生旋转磁场。 它主要由定子铁芯、 定子绕组和机座等组成。 1.定子铁芯。定子铁芯由互相绝缘的硅钢片叠成圆筒形状，内圆周表面有均匀分布的槽，用来安放 三相绕组。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 29 共 154 页 简地先编制2.定子绕组。定子绕组由许多线圈连接而成。线圈由带有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成。三相定 子绕组的三个首端和三个末端分别接在电动机出线盒的 6 个接线柱上。3.机座。用来安装定子铁心和固定端盖。固定整个电机。 （二）转子 转子是电动机转动部分，由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件组成。其作用是在旋转磁场作用下 获得转动力矩。按照构造的不同，转子分为鼠笼式和绕线式两种。 1.鼠笼式转子。这种转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。 对于中、小功率的电动机（100kW 以下）目前大部分采用铸铝方式。将转子线槽内的导体、两端 环和风扇铸成一个整体。鼠笼式异步电动机结构简单，工作可靠，使用维护方便，因而得到广泛应用。 2.绕线式转子。绕线式转子的绕组和定子绕组相似（07、11） ，但三相绕组连接成星形，三根端线 连接到装在转轴上的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。 【提示】转子绕组中的电流是感应电流，而非外界直接接入的三相电。 特点：可以通过滑环和电刷，将附加电阻接入转子电路，从而改善起动性能和调节转速。气隙厚 度多在 0.2mm~1.5mm 之间。气隙过大，需要较大的励磁电流，从而降低电动机的功率因数。三相异步电动机的绕组均为三相绕组， 但是鼠笼式三相异步电动机的转子是用铜条焊接而成的“鼠 笼”，而非绕组。直流电动机中的绕组接通的是直流电，而非三相交流电，所以不是三相绕组。三相同 步电动机定子是三相绕组，提供旋转磁场，转子是用直流电构成旋转磁极。 二、三相异步电动机的工作原理【掌握】 基本原理：通入定子绕组的三相电流共同产生的合成磁场随着电流的交变而在空间不断地旋转， 称为旋转磁场。旋转磁场切割转子铁芯槽中的导体，在闭合的导体中产生电流，转子导体电流与旋转 磁场相互作用产生电磁转矩而使转子旋转。 旋转磁场的旋转方向与电流的相序一致，旋转磁场的速度（n1）正比于电源频率（f，50 次/秒） ， 而与旋转磁场的磁极对数（P）成反比。当转速以每分钟计算时，旋转磁场的转速可表示为：铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 30 共 154 页 简地先编制电动机的转子转速与旋转磁场的转速并不相等。电动机转速（n）与旋转磁场的差异是保证电动机旋转的必 要条件。三相异步电动机转子的转速（n）小于旋转磁场的转速，其相差的程度常用转差率（S）表示，即转差率电机转速 当电动机通电而转子未转动时（如在起动最初瞬间或电动机严重过载而堵转时） ，n＝0，则 S＝1 （09） ；当转子空载运行时，其转速非常接近旋转磁场转速，则 S≈0。因此，异步电动机的转差率在 0～ 1 范围内变化，即 0＜S＜1。通常在额定负载下的转差率约为 0.01～0.06。 【提示】若要使电动机转子反向转动，只需将接于三相电源的三相绕组中的任意两根对调位置， 使旋转磁场反向旋转即可。 三、三相异步电动机铭牌及主要系列【掌握】 若电动机按铭牌规定的方式运行，且在运行中其有关电量和机械量与铭牌上标明的额定值相符， 则该电动机的运行情况称为额定运行。 （一）型号 三相异步电动机型号主要说明电动机的机型、规格。系列 Y J2 JO2/JO2-L JD2、 JDO2 JR YR 防护方 式 防护式 封闭式 防/封 防护 类型 小型鼠笼 多速鼠笼 中型绕线 大型绕线 额定电 压V 380 380 45-410 250-2500 功率 kW 0.55-90 同步转速 r/min 750-0 绝缘 等级 B E 用途 普通用途 普通用途 各种机床及起重设备 频繁起动的起重机 冶金工业和矿山机械 从 J2、 JO2 派生 备注 取代 JO2 系列YR―绕线式异步电动机。 Y―鼠笼式异步电机。 【提示】掌握教材中两个异步电动机的举例，即 Y160L-4（08）和 JO2-62-4 每个字母和数字代表 的含义。 JO2―62―4：J 表示交流异步电动机，JO 表示封闭式，2 表示第二次设计，6 表示机座号，2 表示 。 铁芯长度序号，4 表示的是磁极数（10） （二）额定值 1.额定功率 PN。在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率称为额定功率，单位为 kW（千瓦） 。 2.额定电压 UN。在额定运行情况下，外加于定子绕组上的线电压称为额定电压，单位为 V（伏） 或 kV（千伏） 。 3.额定电流 IN。电动机在额定电压下， 轴端有额定功率输出时， 定子绕组线电流，单位为 A（安） 。 4.额定频率 fN。我国规定标准工业用电的频率为 50Hz。 。 5.额定转速 nN。指电动机在额定运行时电动机的转速，单位为 r/min（转/分）铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 31 共 154 页 简地先编制（三）连接方法 电动机出线盒中有六个接线柱，分上下两排用金属连接板可以把三相定子绕组接成星形（Y 形） 或三角形（△形） 。定子绕组结成星型还是三角形，视定子每相绕组的额定电压和电源线电压而定。 星形接法是把三个末端连接在一起，三角形接法是首尾相接。星形连接：相电流等于线电流，但相电压不等于线电压，相电压= 三角形连接：相电压等于线电压，但相电流不等于线电流，相电流= 企业用电一般是三相电，即三根相线，外加一根零线（地线）。线电压。 线电流。相电流： 是三根相线中任意两根之间的电流。 相电压： 是三根相线中任意两根之间的电压， 一般是 380V。 线电流：是三根相线中任意一根与零线（中线）之间的电流。 线电压：是三根相线中任意一根与零线之间的电压，一般是 220V。 【结论 1】当线电压为 380V 时，若定子绕组每相绕组额定电压为 220V，应该用星形连接；若定 子绕组每相绕组额定电压为 380V，应该用三角形连接。 【结论 2】对于 Y 系列电动机（鼠笼式异步电动机） ，功率在 4kW 以上时，其电压为 380V，采用 三角形连接；功率在 4kW 以下时，其电压为 380/220V、Y/△ 是指线电压为 380V 时采用 Y 联结；线 电压为 220V 时采用△联结（这种表示方式下，定子绕组的额定相电压为 220V） 。 （四）绝缘等级和温升 绝缘等级是指电动机所用绝缘材料的耐热等级，分 A、E、B、F 等级。常用 B 级绝缘材料的允许 最高温度为 120℃左右。 允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。例如 B 级绝缘的电动机温升为 80℃ （环境温度以 40℃为标准） 。 （五）工作方式 表示电动机的运行方式，可分为连续、短时、断续三种。 四、三相异步电动机的机械特性【熟悉】 在一定的电源电压和转子电阻下，转速与转矩的关系曲线 n＝f（T）称为电动机的机械特性曲线。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 32 共 154 页简地先编制（一）额定转矩 TN 额定转矩是电动机在额定负载时的转矩，它可从电动机铭牌上的额定功率（输出机械功率）和额 定转速求得，即； ； 式中：TN――额定转矩（N?m） PN――额定功率（kW） nN――额定转速（r/min） 在等速转行时，电动机的转矩 T 必须与阻转矩相平衡，即 T＝TC。 阻转矩 TC 主要是机械负载转矩 TZ。此外，还包括空载损耗转矩 T0（主要是机械损耗转矩） 。由于 很小，常可忽略，所以：T＝TZ＋T0≈TZ 通常三相异步电动机都工作在特性曲线的 ab 段。当负载转矩增大时（如起重机起重量的加大；车 所以它的转速 n 开始下降。 随着转速的下降， 削时吃刀量的加大等） 在最初瞬间电动机的转矩 T＜Tc， ， 电动机在新的稳定状态下运行， 这时转速较前有所降低。 电动机的转矩增加。 当转矩增加到 T＝Tc 时， ab 段比较平坦，当负载在空载与额定值之间变化时，电动机的转速度变化不是很大，这种特性即为硬 机械特性。适用于一般金属切削机床。 （二）最大转矩 Tmax Tmax，称为最大转矩或临界转矩。对应于最大转矩的转差率为 Sm。 电动机的最大过载转矩可以接近最大转矩。只要过载时间较短，电动机不至于立即过热，这是允 许的。因此，最大转矩也表示电动机短时允许过载能力。 最大转矩与额定转矩之比称为过载系数用 λ 表示一般三相异步电动机的过载系数为 1.6-2.5。 在选用电动机时， 必须考虑可能出现的最大负载转矩。 （三）起动转矩 TQ 电动机刚起动（n＝0，S＝1）时的转矩称起动转矩。在刚起动时，转子电流比较大，但起动转矩 实际上并不大，它与额定转矩之比约为 1.0～2.0。 对于诸如起重用的电动机，因为是在带负载的情况下起动，因此应采用起动转矩较大一点的。 五、三相异步电动机的起动【熟悉】 （一）直接起动 起动时的定子电流称为起动电流。电动机在额定电压下起动称为直接起动。直接起动的电流约为 额定电流的 5～7 倍。 在供电变压器容量较大，电动机容量较小的前提下，三相异步电动机可以直接起动。否则异步电 动机起动时应采用适当的起动方法（如降压起动） 。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 33 共 154 页 简地先编制若计算结果符合上面的经验公式，则采用降压起动，反之，采用直接起动。 1.直接起动控制线路所用电器 （1）组合开关（QC） 小容量异步电动机的起动和停止、正反转控制常用组合开关，组合开关也常用作电源引入开关。 转动转轴就可以将三个触头（彼此相差一定角度）同时接通或断开。IQ 3 电源变压器容量（KVA） ≥ + IN 4 4 × 电动机功率（KW）组合开关有单极、双极、三极和四极几种，其额定持续电流有 10A、25A、60A 和 100A。 （2）按钮（SB） 按钮通常用来接通或断开电流很小的控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。 【提示】原来就接通的触头称为常闭触头；原来断开的触头称为常开触头。电动机起、停控制电 路中常用双联开关。（3）交流接触器（KM） 交流接触器常用来接通或断开电动机或其他设备的主电路，每小时可以开闭几百次。接触器主要由 电磁铁和触头两部分组成。当线圈通电时，吸引山字形动铁芯（上铁芯）而使常开触头闭合。 根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助触头两种。辅助触头通过电流较小，常接在电动机 的控制电路中；主触头能通过较大电流，接在电动机的主回路中。在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触头数量等。常用接触器的主触头额定电流 有 5、10、20、40、60、100A 数种。 （4）中间继电器。中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电 动机或其他电气执行元件。选用中间继电器的时候，主要考虑电压等级和触头（常开和常闭）数量。铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 34 共 154 页 简地先编制（5）热继电器（KR） 主要用来保护电动机，使之避免因长时间过载而损坏。 主要技术数据是整定电流，就是热元件中通过的电流超过此值的 20%时，热继电器应在 20 分钟内 动作（电动机停止工作） 。常用的热继电器的整定电流从 0.25A 到 40A。 热继电器的选用主要依据整定电流，整定电流应与电动机的额定电流相等。 （6）熔断器（FU） 是短路保护电器。在单台电动机的起动电路： 如果电动机起动频繁： 如果几台电动机合用一个熔断器： 2.直接起动控制线路 中、小容量三相异步电动机的直接起动控制线路，其中用了组合开关 QC、按钮 SB、交流接触器 KM、热继电器 KR 及熔断器 FU 等几种电器。先将组合开关 QC 闭合，为电动机起动作好准备。当按下起动按钮 SB1 时，交流接触器 KM 的线 圈通电，动铁芯被吸合，使三个主触头闭合，电动机 M 起动。当松开 SB1 时，交流接触器本应在弹簧 作用下恢复其断开位置，但由于与起动按钮并联的辅助触头和主触头同时闭合，因此接触器线圈的电铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 35 共 154 页 简地先编制路仍然接通而使接触器触头保持在闭合位置。这个辅助触头称为自锁触头。 （1）短路保护：熔断器 FU 起短路保护作用。 （2）过载保护：热继电器 KR 起过载保护作用。为了可靠地保护电动机，应至少用两个热元件， 分别串接在任意两相中。这样不仅在电动机过载时起保护作用，而且当任意一相的熔丝熔断后作单相 运行时，仍有一个或两个热元件中通有电流而使电动机得到保护。 （3）过零保护：当电源暂时停电时，电动机即自动从电源切除。因为这时接触器线圈中的电流消 失，动铁芯释放而使主触头和辅助触头同时断开。当电源电压恢复后，若不重新按起动按钮，则电动 机不能自行起动，因为自锁触头已经断开。 以上的控制电路分为主电路和控制电路两部分。 主电路是： 三相电源―QC（组合开关）―FU（熔断器）―KM（交流接触器主触头）―KR（热继电器）―电动机 控制电路是：【注意】 1.将控制线路和主电路分开；2.各种电器使用统一的符号。 3.同一电器的各个部件是分散的，但使用同一文字符号表示；而且它们的动作是关联的。 【强调】在起始情况下，如果触头是断开的，则称为常开触头或动合触头（因为一动就合） ；如果 触头是闭合的，则称为常闭触头或动断触头（因为一动就断） 。所有电器的触头均以起始位置表示。【例题?综合题】题图所示为三相异步电动机控制原理图 （1）试说明 SB、QC、FU、KM、KR 所代表电器的名称及在电路中的作用； （2）试叙述电动机启动、停止的控制过程。 『正确答案』 （1）SB 是按钮，在控制电路中使用，通过较小的电流；QC 是组合开关，在主电路中应用，直接 把外接电源和电动机连接起来；FU 是熔断器，起短路保护作用；KM 是交流接触器，分别控制主触头 和副助触头效应产生的相应的动作；KR 是热继电器，起过载保护作用。 （2） 起动过程是首先闭合组合开关 QC， 按下按钮 SB1， 主触头 KM 动作闭合， 电动机进入运转， 松开按钮，由于 KM 的辅助触头仍然处在闭合状态，所以电动机继续转动。如果要电动机停止转动，铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 36 共 154 页 简地先编制只要按下按钮 SB2，则控制电路断开，交流接触器 KM 的绕组停电，于是主触头 KM 断开，辅助触头 KM 也断开，电动机就从主电路中切除，停止转动。 （二）鼠笼式异步电动机的降压起动 降压起动是利用起动设备，在起动时降低加在定子绕组上的电压，待起动过程结束，再给定子绕 组加上全电压（正常工作的额定电压） 。 由于电磁转矩正比于定子绕组电压的平方，所以电动机在起动时，起动转矩也大大降低了。因此，降压起动 只适合于空载或轻载起动，负载不大的情况。选择起动方法时，要同时校核起动电流和起动转矩是否满足要求。 鼠笼式降压起动方式中经常星形―三角形 （Y―△） 起动、 自耦变压器降压起动和使用电阻 （电抗） 起动等。 1.星形―三角形（Y―△）起动。如果电动机在工作时其定子绕组是联接成三角形的，那么在起动 时可把它联成星形，等到转速接近额定值时再换接成三角形。这就是 Y―△起动。 在 Y―△起动过程中，Y 联接需要持续一定时间才能换接成△联接，这就得用时间继电器来控制。 在介绍降压起动控制线路之前，需要明确： （1） 对于同一个交流接触器而言， 可能分布在线路的不同地方， 但是标注的符号是一致的， 并且是联动的； （2）交流接触器通电，是指“线圈”通电，其他部分是否通电无所谓； （3）对于常开 （常闭） 触头， 只要通电， 或者发生机械动作， 就会成为闭合 （断开） 状态， 即状态发生改变； （4）图例中是“初始”时候各个触头的状态。 KM1、KM2、KM3 是三个交流触器。起动时 KM3 工作（KM2 不工作） ，电动机接成 Y 形；运行 时 KM2 工作（KM3 不工作） ，电动机接成△形。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 37 共 154 页简地先编制本线路的特点是在接触器 KM1 断电，也就是电动机主电路断开的情况下进行 Y―△换接，这样就 可以避免当 KM3 的常开触头还未断开时 KM2 已吸合而造成电源短路；另外，接触器 KM3 的常开触 头在无电情况下断开，这就避免电弧的发生，延长其使用寿命。 【提示】降压起动时，起动时的线电流为正常运转时的线电流的 1/3。起动转矩也减小到正常运转 转矩的 1/3。适用于空载或轻载情况下起动。 2.自耦变压器降压起动。这种起动方法用于正常运行时定子绕组组接成星形而不能采用 Y―△起动 或容量较大的鼠笼式异步电动机，也适用于需要较大起动转矩的场合。起动时自耦变压器高压端接电 源，低压端接电动机，电动机便在低于额定电压下起动。待电动机转速上升到接近额定转速时，再将 自耦变压器脱离电源和电动机，电动机直接与电源相接，进入全压运行。 自耦变压器降压器降压起动比 Y―△起动的价格高得多，但自耦变压器有三个接头，其输出电压 80%、60%、40%，可根据需要选用，使用较灵活。 3.电阻（电抗）降压起动。这种起动方法利用在电动机定子回路串接电阻（或电抗）来降低定子绕 组电压，以达到限制起动电流的目的。一旦起动完毕，串接电阻（电抗）即被短路，电动机进入全电 压正常运行。 （三）绕线式三相异步电动机的起动 1.转子回路串接电阻起动 一般采用起动变阻器起动，起动时全部电阻串入转子电路中，随着电动机转速逐渐加快，利用控 制器逐级切除起动电阻，最后将全部起动电阻从转子电路中切除。 2.转子回路串接频敏变阻器起动。 频敏变阻器的电阻随线圈中所通过的电流频率而变。起动时，转差率 S＝1，转子电流（即频敏电 阻线圈通过的电流）频率最高，等于电源频率。因此，频敏变阻器的电阻最大。随着电动机转速的加 快转差率 S 逐渐减小，转子电流频率逐渐降低，频敏变阻器电阻也逐渐减小，最后把电动机的转子绕 组短接，频敏变阻器从转子电路中切除。采用频敏变阻器起动，具有起动平滑、操作简便、运行可靠、 成本低廉等优点，因此在绕线式电动机中应用较广。 【例题?综合题】 （2008 年） 1.试述三相异步电动机旋转的必要条件，以及三相异步电动机和直流电动机应用的场合。 2.如图所示为一台三相异步电动机降压起动控制线路， 试说明该起动为何种降压起动， 并写出起动过程。【答案】 1.电动机转速和旋转磁场转速的差异是保证电动机旋转的必要条件。 三相异步电动机由于 优点突出，所以广泛运用于工农业生产中；直流电动机广泛地运用于要求调速性能较高的生产机械， 或需要较大起动转矩的生产机械中。 2.鼠笼式降压起动中的串接电阻降压起动，起动过程是，合上组合开关 QC，按下起动按钮 SB1，铜仁同致房地产资产评估有限公司 第 38 共 154 页 简地先编制KM1 线圈通电，其三个主触头和辅助触头闭合，时间继电器线圈 KT 通电，但最下面的时间继电器， 需要延时一段时间后才闭合，所以 KM2 线圈没电，其三个主触头断开，所以在起动的时候，电阻就串 接到定子绕组中，实现了降压起动，当时间继电器延时时间到了后，常开延时闭合触头闭合，KM2 线 圈得电，其三个主触头闭合，将定子回路的电阻短路，电机进入全电压运行状态。 【例题?综合题】一台具有四个磁极的三相异步电动机，其额定电压为 380V，额定电流为 75A， 额定功率为 40kW，采用三角形接法。在额定负载下运行时，其转差率为 0.02。电动机的 TQ/TN＝1.2， IQ/IN＝6.5。试求进行星形―三角形换接起动时的起动电流和起动转矩? 『正确答案』 对于四极电动机，P＝2，根据公式 n1＝60f/P，得：n1＝60×50/2＝1500（r/min） ，代入数据得 根据公式 S＝（n1－n）/n1，得 n＝n1（1－S） n＝1500×（1－0.02）＝1470（r/min） 根据 TN＝9550×PN/n＝0＝259.9（N?m） 在采用星形―三角形起动的情况下， IQ△＝6.5IN＝6.5×75＝487.5（A） IQY＝1/3× IQ△＝1/3×487.5＝162.5（A）TQY＝1/3× TQ△＝1/3×311.8＝103.9（N?m） 六、三相异步电动机的正反转控制 三相异步电动机的正、反转方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。TQ△＝1.2TN＝1.2×259.9＝311.8（N?m）为此，只要用两个交流接触器就能满足这一要求，当正转接触器 KMI 工作时，电动机正转； 当反转接 KM2 工作时，由于调换了两根电源线，所以电动机反转。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 39 共 154 页简地先编制如果两个接触器同时工作，那么将有两根电源线通过它们的主触头而使电源短路。所以对正反转 控制线路最根本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作。这种在同一时间里两个接触器只允许 一个工作的控制作用称为联锁或互锁。 在图（a）所示的控制电路中，正转接触器 KM1 的一个常闭辅助触头串接在反转接触器 KM2 的线 圈电路中，而反转接触器的一个常闭辅助触头串接在正转接触器的线圈电路中。这两个常闭触头称为 联锁触头。这样一来，当按下正转起动按钮 SB1 时，正转接触器线圈通电，主触头 KM1 闭合，电动 机正转。 与此同时， 联锁触头断开了反转接触器 KM2 的线圈电路。 因此， 即使误按反转起动按钮 SB2， 反转接触器也不能动作。 但是这种控制电路有个缺点，就是在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮 SB3，让联锁触头 KM1 闭合后，才能按反转起动按钮使电动机反转。这给操作带来不便。为了解决这一问题，在生产中常采用复式按钮和触头联锁的控制电路。 在图（b）中，当电动机正转时，按下反转起动按钮 SB2，它的常闭触头断开，使正转接触器线圈 KM1 断电，主触头 KM1 断开。与此同时，串接在反转控制电路中的常闭触头 KM1 恢复闭合，反转接触器线圈 KM2 通电并自锁， 电动机便反转。 同时， 串接在正转控制电路中的常闭触头 KM2 断开， 起联锁保护作用。 七、三相异步电动机的调速 改变电动机的转速有三种方案， 即改变电源频率 f、 改变绕组的磁极对数 P 以及改变转差率 S 11） （ 。 ◆改变磁极对数调速，实际上是改变定子绕组的连接方法。 ◆改变转差率 S 的调速方法，只能在绕线式转子电动机中使用，在其转子电路中串入附加电阻。 ◆改变电源频率调速， 调速范围宽。具体方法有：1.变频机组。2.交一直一交变频。3.交一交变频。铜仁同致房地产资产评估有限公司第 40 共 154 页简地先编制第四节直流电动机及其电力拖动运