带与链传动ppt课件.ppt

8 1带传动 研究对象 以普通V带为主 研究内容 带传动的工作原理 特点 应用及标准 分析普通带传动的失效形式与设计准则 设计的思路和方法 以及使用方面应注意的问题 难点 普通带传动的设计计算 8 1 1带传动的工作原理 如图所示 带传动一般是由主动轮 从动轮 紧套在两轮上的传动带及机架组成 当原动机驱动主动带轮转动时 由于带与带轮之间摩擦力的作用 使从动带轮一起转动 从而实现运动和动力的传递 一 带传动的组成 二 带传动的工作能力分析 1 带传动的受力分析 把一根或多根环形V带张紧套装在主动轮和从动轮上 使带与带轮的接触面间产生压力 工作时 靠带与带轮间的摩擦力传递运动与动力 在一定的条件下 摩擦力有一极限值 当带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力的总和的极限值时 带与带轮将发生明显的相对滑动 这种现象称为打滑 带打滑时从动轮转速急剧下降 使传动失效 同时也加剧了带的磨损 应避免打滑 为保证带传动正常工作 传动带必须以一定的张紧力套在带轮上 当传动带静止时 带两边承受相等的拉力 称为初拉力F0 当传动带传动时 由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用 带两边的拉力不再相等 如图所示 带传动在工作过程中带上的应力有 2 带传动的应力分析 拉应力 紧边拉应力 松边拉应力 离心应力 带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力 弯曲应力 带绕在带轮上时产生的弯曲应力 最大应力发生在紧边与小带轮的接触处 为了不使带所受到的弯曲应力过大 应限制带轮的最小直径 工作时带在变应力工作状态下工作 随着位置的不同 应力大小在不断地变化 所以带将产生疲劳破坏 由疲劳强度条件 带的许用拉应力 1 弹性滑动传动带是弹性体 受到拉力后会产生弹性伸长 伸长量随拉力大小的变化而改变 带由紧边绕过主动轮进入松边时 带的拉力由F1减小为F2 其弹性伸长量也减小 带在绕过带轮的过程中 相对于轮面向后收缩 带与带轮轮面间出现局部相对滑动 导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度 三 带传动的弹性滑动和传动比 由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动 当带由松边绕过从动轮进入紧边时 拉力增加 带逐渐被拉长 沿轮面产生向前的弹性滑动 使带的速度逐渐大于从动轮的圆周速度 或 其中 因此 传动比为 2 弹性滑动对传动比的影响 从动轮的圆周速度v2 主动轮的圆周速度v1 速度降低的程度可用滑动率 来表示 因带传动的滑动率 0 01 0 02 其值不大 可不予考虑 3 弹性滑动与打滑的区别A 现象 弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上打滑发生在带与轮的全部接触长度 B 原因 弹性滑动 带两边的拉力差 带的弹性打滑 过载C 结论 弹性滑动不可避免打滑可避免 四 带传动的特点 优点 有吸振 隔振 隔热 传动平稳 噪声小的特点 有过载保险作用 结构简单 成本低 可适用于中心矩较大的场合 缺点 传动比不准确 传动效率较低 0 90 0 95 外形尺寸较大 带的寿命较短 不宜在高温 易燃及有腐蚀性的环境下工作 按传动带的截面形状分 1 平带 平带的截面形状为矩形 内表面为工作面 平带传动 结构简单 带轮也容易制造 在传动中心距较大的场合应用较多 8 1 2带传动的类型与结构 一 带传动的类型 开口传动 交叉传动 半交叉传动 平带传动的形式 2 V带 截面形状为梯形 两侧面为工作表面 应用最广的带传动 在同样的张紧力下 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力 4 圆形带 横截面为圆形 只用于小功率传动 无滑动 能保证固定的传动比 带的柔韧性好 所用带轮直径可较小 传递功率大 用于要求传动平稳 传动精度较高的场合 5 齿形带 同步带 二 普通V带和V带轮 1 V带的规格标准 普通V带已标准化 按截面尺寸从小到大可分为Y Z A B C D E七种型号 标准V带都制成无接头的环形带 其横截面结构如图所示 抗拉体的结构形式有帘布结构和绳芯结构 带绕在带轮上时产生弯曲 外层受拉伸长 内层受压缩短 内外层之间必有一长度不变的中性层 其宽度bp称为节宽 V带轮上与bp相应的带轮直径dd称为基准直径 与带轮基准直径相应的带的周线长度称为基准长度 用Ld表示 两带轮轴线间的距离a称为中心距 带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角 主要几何参数有 基准长度 中心距 包角 带轮基准直径 8 1 3带传动的主要几何参数 1 结构 带轮由轮缘 腹板 轮辐 和轮毂三部分组成 轮缘是带轮的工作部分 制有梯形轮槽 轮毂是带轮与轴的联接部分 轮缘与轮毂则用轮辐 腹板 联接成一整体 V带轮按腹板结构的不同分为以下几种型式 实心带轮 腹板带轮 孔板带轮 轮辐带轮 8 1 4三角带轮 2 带轮的材料 带轮的材料主要采用铸铁 常用材料的牌号为HT150或HT200 允许的最大圆周速度为25m s 转速较高时宜采用铸钢 或用钢板冲压后焊接而成 小功率时可用铸铝或塑料 根据带的摩擦传动原理 带必须在预张紧后才能正常工作 张紧的目的 运转一定时间后 带会松弛 为了保证带传动的能力 必须重新张紧 才能正常工作 常见的张紧装置有定期张紧装置 自动张紧装置 张紧轮张紧装置 8 1 5带传动的张紧 1 调整中心距方式 1 定期张紧 常见的有滑道式和摆架式两种结构 2 自动张紧 将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上 利用电动机的自重 使带轮绕固定轴摆动 以自动保持张紧力 2 张紧轮方式 当中心距不能调节时 可采用张紧轮将带张紧 如图所示 张紧轮一般放在松边的内侧 使带只受单向弯曲 同时张紧轮还应尽量靠近大轮 以免过分影响带在小轮上的包角 张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同 且直径小于小带轮的直径 带传动的失效形式和设计准则 1 失效形式 1 打滑 2 带的疲劳破坏另外 磨损静态拉断等 8 1 6普通V带传动的设计 2 设计准则 保证带在不打滑的前提下 有足够的疲劳强度和寿命 设计的原始数据为 功率P 转速n1 n2 或传动比i 外廓尺寸要求及工作条件等 设计内容 确定带的型号 长度L 根数Z 传动中心距a 带轮基准直径及其它结构尺寸 材料及张紧方式等 设计步骤和方法 1 确定计算功率 Pd 计算功率 kW KA 工作情况系数 查表8 3 P 传递的额定功率 kW 2 V带传动的设计步骤和方法 2 选择V带的型号 根据计算功率Pc和小带轮转速n1 按下图选择普通V带的型号 设计步骤和方法 一般取 若过小则带的弯曲应力太大而导致带的寿命降低 反之 则带传动的外廓尺寸增大 普通V带轮的最小基准直径如下 带轮的基准直径 应符合带轮基准直径尺寸系列 普通V带轮的基准直径系列2022 4252831 535 5404550566367717580859095100106112118125132140150160170180200212224236250265280300315355 设计步骤和方法 3 确定带轮的基准直径d1 d2 大带轮的基准直径由下式计算 4 验算带速v m s 带速一般限制在5 25m s之间 d1 小带轮的基准直径 mm n1 小带轮的转速 r min 设计步骤和方法 初步确定中心距a0 设计时如无特殊要求 可按下式 5 确定中心距a和带的基准长度Ld 实际中心距a 考虑到安装 张紧的调整 将中心距设计成可调式amin a 0 015Ldamax a 0 03Ld 设计步骤和方法 0 7 d1 d2 a0 2 d1 d2 基准长度计算 由带传动的几何关系可得带的计算公式 Ld0 带的基准长度计算值 查表选定带的基准长度Ld 6 验算小带轮包角 一般要求 若不能满足 可增大中心距或设置张紧轮 设计步骤和方法 7 确定带的根数z 带的根数应取整数 为使各根带受力均匀 带的根数不能太多 一般2 5根为宜 最多不多于8 10根 否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的带 重新设计 设计步骤和方法 8 2链传动的特点和应用 一 链传动的结构和类型链传动是一种具有中间挠性件 链条 的啮合传动 组成 主动链轮 从动链轮和中间挠性件 链条 组成 通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力 类型 按工作特性分 起重链 牵引链 传动链 传动链接形式分 滚子链 齿形链 特点与带传动相比 链传动能没有滑动能保持准确的平均传动比 张紧力小 故对轴的压力小 效率比带传动高 对工做条件要求低可在高温 油污 潮湿等恶劣环境下工作 但其瞬时传动比变化造成从动轮瞬时转速不均匀 高速传动平稳性差 工作时有噪声 应用 一般多用于要求平均传动比准确 中心距较大的两平行轴间 工作条件恶劣不宜用带传动和齿轮传动地低速场合 链传动适用的一般范围为 传递功率P 100kW 中心距a 5 6m 传动比i 6 链速v 15m s 传动效率为0 95 0 98 二 链传动的特点和应用 一 滚子链 1 组成 内链板与套筒 外链板与销轴间均为过盈配合 套筒与销轴 滚子与套筒间均为间隙配合 内 外链板交错联接而构成铰链 滚子链的规格和主要参数 二滚子链和链轮 3 主要参数 链节数常用偶数 接头处用开口销或弹簧卡固定 一般前者用于大节距 后者用于小节距 当采用奇数链节时 需采用过渡链节 过渡链节的链板为了兼作内外链板 形成弯链板 受力时产生附加弯曲应力 易于变形 导致链的承载能力大约降低20 因此 链节数应尽量为偶数 相邻两滚子轴线间的距离称为链节距 用P表示 P越大 链条尺寸越大 其承载能力也越高 4 类型 1 两个系列 A级链 重载高速重要场合B级链 一般传动 2 单排链多排链 大功率传动 一般不超过四排 5 滚子链标记 链号 排数 链节数标准号例如 节距为15 875mm 单排 86节A系列滚子链其标记为 10A 1 86GB1243 1 83 6 滚子链材料 热处理的碳素钢或合金钢 二 链轮1 齿形要求 便于链节平稳顺利进入退出啮合 受力良好 不易脱链 便于加工2 齿形 双圆弧齿形三圆弧一直线齿形 当采用这种齿形并用相应的标准刀具加工时 链轮齿形在工作图上可不画出 只需在图上注明链轮的基本参数和主要尺寸并注明 齿形按3R GB1244 85规定制造 即可 3 基本参数 相配的链条节距p 滚子外径d1 排距pt 齿数z 4 链轮的材料 小链轮的材料应好于大链轮 链轮的结构 整体式 孔板式 组合式 在链传动中 链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上 正多边形的边长等于链条的节距p 链的平均速度为 链传动的平均传动比为 链条铰链A点的前进分速度 上下运动分速度 三链传动的运动特性 因为链传动工作时 是变化的 180 z1 180 z1 所以链条的前进速度和上下运动速度是周期性变化的 链轮的节距越大 齿数越少 链速的变化就越大 前进速度变化导致从动轮角速度变化 产生角加速度 引起动载荷 上下运动速度变化导致链条上下抖动 同时造成啮合冲击 当主动链轮匀速转动时 从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的 因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合 链传动的不均匀性的特征 是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的 故称为链传动的多边形效应 链轮的节距越小 齿数越多 链传动的多边形效应越不明显 因为从动链轮的角速度为 所以链传动瞬时传动比为 也是变化的 180 z2 180 z2 所以是变化的 四滚子链传动的设计计算 一 链传动的主要失效形式 1 链板的疲劳破坏 松紧边拉力不同 2 多次冲击破断 啮合冲击 冲击载荷 3 链条铰链的磨损 开式传动 结果 节距增大易脱链 4 销轴与套筒的胶合 高速润滑不良 5 静强度拉断 低速重载或严重过载 二 功率曲线图 在规定试验条件下 把标准中不同节距的链条在不同转速时所能传递的功率 称为额定功率P0 链传动的试验条件 1 两链轮安装在水平轴上并共面 2 小链轮齿数Z1 19链长LP 100节 3 单排链 载荷平稳 4 按规定润滑方式润滑 5 满载荷连续运转15000h 6 链条因摩损而引起的相对伸长量不超过3 7 链速v 0 6m s 三 链传动的设计计算已知 P 载荷性质 工作条件 转速n1 n2 求 链轮齿数Z1 Z2 节距P 列数 中心距a 润滑方式等 中 高速链传动 V 0 6m s 对于中 高速链传动 其主要失效形式是链条的疲劳破坏 它可按功率曲线图进行设计 当实际工作条件与上述条件不同时 应对查得的P0值加以修正 则链传动的功率P为 P P0KzKiK Kpt KA式中 P名义功率 kW KA为工作情况系数 查表5 15 Kz为小链轮系数 查表5 16 Ki为传动比系数 查表5 17 K 为中心距系数 查表5 18 Kpt为多排链系数 查表5 19 低速链传动 V 0 60 6m s 对于低速传动 其主要失效形式为链条过载拉断 必须对静强度进行计算 通常是校核链条的静强度安全系数S 其计算公式为 S FQ KAF 4 8式中 FQ为极限拉伸载荷 表5 11 F为链的工作拉力 N 四 链传动主要参数的选择1 链节距链节距P越大 承载能力越大 但引起的冲击 振动和噪音也越大 为