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      带传动基础知识

      发布时间: 2011-06-10 09:40 作者: 浏览次数: 473 字号:

      简介

      带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同,有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动,也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。

      带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力,且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点,在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低,但传动比不准确(滑动率在2%以下);同步带传动可保证传动同步,但对载荷变动的吸收能力稍差,高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外,有时也用来输送物料、进行零件的整列等。

      带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。

      带传动工作时所受的应力有:

      1、由紧边和松边拉力产生的应力;

      2、由离心力产生的应力;

      3、带在带轮上弯曲产生的弯曲应力。

      分类

      根据用途不同,带传动可分为一般工业用传动带、汽车用传动带、农业机械用传动带和家用电器用传动带。摩擦型传动带根据其截面形状的不同又分平带、V带和特殊带(多楔带、圆带)等。

      传动带的种类通常是根据工作机的种类、用途、使用环境和各种带的特性等综合选定。若有多种传动带满足传动需要时,则可根据传动结构的紧凑性、生产成本和运转费用,以及市场的供应等因素,综合选定最优方案。

      平型带传动

      平带传动

      平型带传动工作时,带套在平滑的轮面上,借带与轮面间的摩擦进行传动。传动型式有开口传动、交叉传动和半交叉传动等,分别适应主动轴与从动轴不同相对位置和不同旋转方向的需要。平型带传动结构简单,但容易打滑,通常用于传动比为3左右的传动。

      平型带有胶带、编织带、强力锦纶带和高速环形带等。胶带是平型带中用得最多的一种。它强度较高,传递功率范围广。编织带挠性好,但易松弛。强力锦纶带强度高,且不易松弛。平型带的截面尺寸都有标准规格,可选取任意长度,用胶合、缝合或金属接头联接成环形。高速环形带薄而软、挠性好、耐磨性好,且能制成无端环形,传动平稳,专用于高速传动。

      三角带传动

      三角带传动

      三角带传动工作时,带放在带轮上相应的型槽内,靠带与型槽两壁面的摩擦实现传动。三角带通常是数根并用,带轮上有相应数目的型槽。用三角带传动时,带与轮接触良好,打滑小,传动比相对稳定,运行平稳。三角带传动适用于中心距较短和较大传动比(7左右)的场合,在垂直和倾斜的传动中也能较好工作。此外,因三角带数根并用,其中一根破坏也不致发生事故。

      三角胶带是三角带中用得最多的一种,它是由强力层、伸张层、压缩层和包布层制成的无端环形胶带。强力层主要用来承受拉力,伸张层和压缩层在弯曲时起伸张和压缩作用,包布层的作用主要是增强带的强度。三角胶带的截面尺寸和长度都有标准规格。此外,尚有一种活络三角带,它的截面尺寸标准与三角胶带相同,而长度规格不受限制,便于安装调紧,局部损坏可局部更换,但强度和平稳性等都不如三角胶带。三角带常多根并列使用,设计时可按传递的功率和小轮的转速确定带的型号、根数和带轮结构尺寸。

      1)标准型三角带

      用于家用设施、农用机械、重型机械。顶部宽度与高度之比为1.6:1。使用帘线和纤维束作为承拉元件的皮带结构比等宽窄型三角带传递的功率要小得多。由于它们的抗拉强度和横向刚度高,这种皮带适用于载荷突然变化的恶劣工作状况。皮带速度允许达到30m/s,弯曲频率可达40Hz。

      2)窄型三角带

      用于20世纪60年代和70年代的汽车和机器结构。顶部宽度与高度之比为1.2:1。窄型三角带是标准型三角带的一种改进变型,它取消了对功率传递作用不大的中心部分。它传递的功率要比同等宽度的标准型三角带高。一种带齿的皮带变型,当用在小皮带轮上时很少打滑。皮带速度允许达到42 m/s,弯曲频率可达100Hz。

      3)粗边型三角带

      汽车用粗边窄型三角皮带,按DIN7753第3部分,表层下面的纤维垂直于皮带的运动方向,使皮带具有高度的柔性,同时还有极好的横向刚度和高耐磨性。这些纤维还能对经过特殊处理的承拉元件提供良好的支承。特别是用在小直径的皮带轮上时,这种结构比包边的窄型三角带能提高皮带传动能力并具有更长的使用寿命。

      4)进一步的发展

      三角带的最新发展是用Kevlar制作的纤维承拉元件。Kevlar具有很高的抗拉强度、延伸率很小,并能承受较高的温度。

      多楔带(多槽皮带)

      柔性很好,皮带背面也可用来传递功率。如果围绕每个被驱动皮带轮的包容角足够大,就能够用一条这样的皮带同时驱动车辆的几个附件(交流发电机、风扇、水泵、空调压缩机、动力转向泵等)。它有PH、PJ、PK、PL和PM型等5种断面供选用,其中PK型断面近年来已广泛用于汽车上。这种皮带允许使用比窄型三角带更窄的皮带轮(直径dmin≈45mm)。为了能够传递同样的功率,这种皮带的预紧力最好比窄型三角带增大20%左右。

      同步带

      同步带传动

      这是一种特殊的带传动。带的工作面做成齿形,带轮的轮缘表面也做成相应的齿形,带与带轮主要靠啮合进行传动。同步齿形带一般采用细钢丝绳作强力层,外面包覆聚氯脂或氯丁橡胶。强力层中线定为带的节线,带线周长为公称长度。带的基本参数是周节p和模数m 。周节p等于相邻两齿对应点间沿节线量得的尺寸,模数m=p/π。中国的同步齿形带采用模数制,其规格用模数×带宽×齿数表示。

      与普通带传动相比,同步齿形带传动的特点是:

      钢丝绳制成的强力层受载后变形极小,齿形带的周节基本不变,带与带轮间无相对滑动,传动比恒定、准确;

      齿形带薄且轻,可用于速度较高的场合,传动时线速度可达40米/秒,传动比可达10,传动效率可达98%;

      结构紧凑,耐磨性好;

      由于预拉力小,承载能力也较??;制造和安装精度要求甚高,要求有严格的中心距,故成本较高。同步齿形带传动主要用于要求传动比准确的场合,如计算机中的外部设备、电影放映机、录像机和纺织机械等。

      传动效率

      带传动的功率损失有:

      (1)滑动损失 摩擦型带传动工作时,由于带轮两边的拉力差及其相应的变形差形成弹性滑动,导致带与从动轮的速度损失。弹性滑动率通常在1%~2%之间。严重滑动,特别是过载打滑,会使带的运动处于不稳定状态,效率急剧降低,磨损加剧,严重影响带的寿命?;鹗娼?、松边拉力差的增大而增大,随带体弹性模量的增大而减小。

      (2)内摩擦损失 带在运行中的反复伸缩,在带轮上的挠曲会使带体内部产生摩擦引起功率损失。 内摩擦损失随预紧力、带厚与带轮直径比的增加而增大。减小带的拉力变化,可减小其内摩擦损失。

      (3)带与带轮工作面的粘附性以及V带楔入、退出轮槽的侧面摩擦损失?!?

      (4)空气阻力损失 高速运行时,运行风阻引起的功率损失。其损失与速度的平方成正比。因此设计高速带传动时,应减小带的表面积,尽量用厚而窄的带;带轮的轮辐表面应平滑(如用椭圆轮辐)或用辐板以减小风阻。

      (5)轴承摩擦损失 轴承受带拉力的作用,是引起功率损失的重要因素之一。 综合上述损失,带传动的效率约在80%~98%范围内,进行传动设计时,根据带的种类选取。

      特点

      (1)优点:传动平稳、缓冲吸振、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑。

      (2) 缺点:传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。

      因此,带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v =5~25m/s,i≤7的情况。

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