带传动的工作原理及特点.doc

第八章 带传动8.1 概述8.1.1 带传动的工作原理及特点1.传动原理以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力2.优点：1）有过载保护作用 2）有缓冲吸振作用 3）运行平稳无噪音 4）适于远距离传动（amax=15m） 5）制造、安装精度要求不高 缺点：1）有弹性滑动使传动比i不恒定 2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 3）结构尺寸较大、不紧凑 4）打滑，使带寿命较短 5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合。8.1.2主要类型与应用a.平型带传动最简单，适合于中心距a较大的情况b.V 带 传动三角带c.多楔带传动适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。 图6-1 带传动的主要类型8.1.3带传动的形式 1、开口传动两轴平行、双向、同旋向 2、交叉传动两轴平行、双向、反旋向 3、半交叉传动交错轴、单向u 带传动的优点： 适用于中心距较大的；传动带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏；结构简单，制造和维护方便，成本低 。 u 带传动的缺点 ： 传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧，使轴上受力较大；工作中有弹性滑动，不能准确地保持主动轴和从动轴的转速比关系；带的寿命短；传动效率降低；带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合。8.2 V带和带轮的结构V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带、齿形V带、汽车V带等多种类型，其中普通V带应用最广。8.2.1 V带及其标准如图所示V带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成8.2.2带轮结构1、组成部分：轮缘、轮辐、轮毂2、结构形式：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式3、材料：灰铸铁（HT150、HT200常用）、铸钢、焊接钢板（高速）、铸铝、塑料（小功率）普通V带轮轮缘的截面图及其各部尺寸见表8.3 带传动的工作情况分析8.3.1带传动的受力分析工作前 :两边初拉力Fo=Fo 工作时:两边拉力变化：紧力 FoF1；松边FoF2F1Fo = FoF2 F1F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe 所以: 紧边拉力 F1=Fo + Fe/2松边拉力 F2=FoFe/2 8.3.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响当带有打滑趋势时：摩擦力达到极限值， 带的有效拉力也达到最大值。松紧边拉力 F1 和 F2 的关系:柔靭体的欧拉公式包角（rad）一般为小轮包角带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时）影响因素分析: 1. Fo : 适当Fo2. 包角: 包角越大承载能力越好3. f : f越大，Fec越大8.3.3工作应力分析 8.3.3 带传动的应力分析1. 离心应力 c 2. 拉应力3. 弯曲应力 b应力分布图最大应力为：max=1+c+b18.3.4 弹性滑动与打滑因为带是弹性体，受到拉力后要产生弹性变形。设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则紧边和松边的单位伸长量分别为由于带在工作时，带两边的拉力不同，F1F2，因而12。绕过从动轮2时，作用在带上的拉力又由F2增大到F1，带的弹性变形也逐渐增大，带将逐渐伸长，也会沿轮面滑动，使带一边随从动轮绕进，一边又相对于从动轮向前伸长，故带的速度v高于从动轮的速度v2 。轮缘的箭头表示主、从动轮相对于带的滑动方向。这种由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动称为弹性滑动。注意带的弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以是带传动工作时的固有特性，是不可避免的。而打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。8.4 带传动的设计计算 8.4.1 失效形式与设计准则失效形式 1）打滑；2）带的疲劳破坏 另外：磨损静态拉断等设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命 单根三角胶带的功率P0 由疲劳强度条件： 传递极限圆周力： 传递的临界功率： 单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为： 8.4.2普通V带传动的设计步骤和方法设计V带传动时，一般已知条件是：传动的工作情况，传递的功率，两轮的转速n1、n2(或传动比)以及空间尺寸要求等。具体的设计内容有：确定V带的型号、长度和根数。，传动中心距及带轮直径，画出带轮零件图等。1.确定计算功率计算功率是根据传递的额定功率（如电动机的额定功率），并考虑载荷性质以及每天运转时间的 长短因素的影响而确定的，即 (8-1)式中为工作情况系数，查表8-1可得。表8-1 工作情况系数工况空、轻载起动重载起动每天工作小时数/h1616载荷变动微小液体搅拌机、通风机和鼓风机（7.5KW）、离心式水泵和压缩机、轻型输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀载荷）、通风机（7.5KW）、旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发动机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8注：1.空、轻载启动：电动机（交流起动、起动、直流并励），4缸以上的内燃机，装有离心式离合器、液力联轴器的动力机。重载起动：电动机(联机交流起动、直流复励或串励)，4缸以下的内燃机。 2.反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合，应乘1.2。 3.增速传动时应乘下列系数： 增速比 1.251.74 1.752.49 2.53.49 3.5 系 数 1.05 1.11 1.18 1.28 2.选择V带的型号根据计算功率和主动轮转速n1由图8-1和8-2选择V带型号。当选择的坐标点载图中两种型号分界线附近时，可选择两种型号分别进行计算，然后择优选用。图8-1 普通V带选型图图8-2 窄V带（基准宽度制）选型图3.确定带轮基准直径和带轮直径小可使传动结构紧凑，但另一方面弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时应取小带轮的基准直径，的值查表8-4。忽略弹性滑动的影响，、宜取标准值（查表8-2）。4.验算带速 （8-2）带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动中容易打滑。另外单位时间内带绕过带轮的次数也增多，降低传动带的工作寿命。若带速太低，则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多。一般应使5m/s，对于普通V带应使2530m/s，对于窄V带应使3540m/s。如带速超过上述范围，应重选小带轮的直径。5.初定中心距和基准带长传递中心距小则结构紧凑，但传动带较短，包角减小，且带的绕转次数增多，降低了带的寿命，致使传动能力降低。如果中心距过大则机结构尺寸增大，当带速较高时会产生颤动。设计时应根据具体的结构要求或按下式初步确定中心距 （8-3）由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式： （8-4）为带的基准长度计算值，查表8-3即可选定带的基准长度，而实际中心距可由下式近似确定 （8-5）考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，应将中心距设计成可调式，有一定的调整范围，一般取6.校验小带轮包角 （8-6）一般应使1120（特殊情况下允许90），若不满足此条件，可适当增大中心距或减小两带轮的直径差，也可以载带的外侧加压带轮，但这样做会降低带的使用寿命。7.确定V带根数 （87）带的根数应取整数。为使各带受力均匀，根数不宜过多，一般应满足=125mm。大带轮基准直径为 按表8-2选取标准值500mm，则实际传动比、从动轮的实际转速分别为从动轮的转速误差率为 在5以内，为允许值。4.验算带速 带速在525m/s范围内。5.确定带的基准长度和实际中心距按结构设计要求初定中心距。由式8-4得由表8-3选取基准长度4000mm。由式8-5得实际中心距为 中心距的变动范围为 6.校验小带轮包角由式（8-6）得 7.确定V带根数由式（8-7）得根据140mm、n1=1450r/min，查表6-8，用内插法得 由公式得功率增量为 由表8-16查得根据传动比，查表8-17得，则由表8-3查得带长度修正系数,由图查得包角系数,得普通V带根数 根 根 圆整得=4根。8.求初拉力及带轮轴上的压力 由表6-4查得B型普通V带得每米长质量kg/m，根据式（8-8）得单根V带得初拉力为 由式（8-9）可得作用在轴上得压力为 9.带轮的结构设计按本章8.2.2节进行设计（设计过程及带轮工作图略）。10.设计结果选用4根B4000 GB 1171-89V带，中心距1487m