带传动和链传动简介

第六章带传动和链传动 第一节带传动概述 第二节带传动的失效分析和计算准则 第三节V带传动传动的工作能力计算 第四节V带传动的张紧 使用与维护 第五节链传动 挠性传动 第一节带传动概述 带有中间挠性件的传动方式 包括 带传动 链传动和绳传动 摩擦传动 平带 V带 多楔带 圆带等 啮合传动 同步带 链传动等 减少零件数量 降低成本 简化传动装置 V带传动的设计 胶带 带的型号YZABCDE 带的根数 相应带轮 尺寸参数 结构 带的基准长度 一 带传动的类型 特点和应用 带传动的组成 主动轮 从动轮 环形带 图7 1 主动轮 传动带 从动轮 工作原理 安装时带被张紧在带轮上 产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力 主动轮转动时 依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转 带传动的优点 1 适用于中心距较大的传动 2 带具有良好的挠性 可缓和冲击 吸收振动 3 过载时带与带轮之间会出现打滑 避免了其它零件的损坏 4 结构简单 成本低廉 带传动的缺点 1 传动的外廓尺寸较大 2 需要张紧装置对轴压力比较大 3 由于带的滑动 不能保证固定不变的传动比 4 带的寿命较短 传动效率较低 5 不宜用于高温 易燃 易爆场所 类型 平皮带 V型带 多楔带 摩擦型 啮合型 圆形带 摩擦牵引力大 摩擦牵引力大 牵引力小 用于仪器 带传动的类型 应用 两轴平行 且同向转动的场合 称为开口传动 中小功率电机与工作机之间的动力传递 摩擦型带传动 V带传动应用最广 带速 v 5 25m s传动比 i 7效率 0 9 0 95 啮合型带传动 啮合性带传动 也称同步带传动 它是依靠同步带上的齿与带轮齿槽之间的啮合来传递运动和动力的 同步带传动兼有带传动和啮合传动的优点 既可保证传动比准确 也可保证较高的传动效率 98 以上 适应的传动比较大 可达10 且适应于较高的速度 带速可达50m s 其缺点在于同步带及带轮制造工艺复杂 安装要求较高 同步带传动主要用于中小功率 传动比要求精确的场合 如打印机 绘图仪 录音机 电影放映机等精密机械中 同步带 圆带 平带 V带 平带的截面形状为矩形 内表面为工作面 主要用于两轴平行 转向相同的较远距离的传动 V带的截面形状为梯形 两侧面为工作面 带轮的轮槽截面也为梯形 根据斜面的受力分析可知 在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下 V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力大 所以 V带传动能力强 结构更紧凑 在机械传动中应用最广泛 多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起 它兼有平带和V带的优点且弥补其不足 多用于结构紧凑的大功率传动中 同步齿形带即为啮合型传动带 同步带内周有一定形状的齿 传动带实物 平带的摩擦力为 V带的摩擦力为 fv 当量摩擦系数 显然fv f 相同条件下 V带的摩擦力大于平带 传动能力更大 普通V带与平带摩擦力之比较 二 V带及V带轮 1 V带的结构和标准 标准V带 V带有 普通V带 窄V带 齿形V带 联组V带 大楔角V带 宽V带等 组成 顶胶 抗拉体 底胶 包布 强力层的结构 帘布结构 线绳结构 无接头的环形带 V带规格和基本尺寸 1 截面代号 Y Z A B C D E2 基本参数 节宽bp 基准宽度bd 基准直径dd 基准长度Ld 指按带轮基准直径dd计算的数值 等 3 型号组成 由截面代号和基准长度组成 如A1600表示A型V带 基准长度为1600mm 带轮的材料主要采用铸铁 常用材料的牌号为HT150或HT200 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 2 普通V带轮的结构和材料 带轮的材料 a 实体结构 b 腹板式 c 孔板式 d 轮副式 V带轮结构图 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带轮的结构 实心带轮 V带轮按腹板 轮辐 结构的不同分为以下几种型式 1 实心带轮 2 腹板带轮 腹板带轮 3 孔板带轮 孔板带轮 4 轮辐带轮 椭圆轮辐带轮 第二节带传动的失效分析和计算准则 一 带传动的受力分析二 带传动的弹性滑动与传动比三 带的应力分析四 带传动的计算准则 一 带传动的受力分析 工作之前 3 有效圆周力F 工作中 1 紧边拉力增至 拉力变化 2 松边拉力降至 拉力变化 假定带长不变 张紧才能工作 4 有效圆周力F F1 F2和F0之间的关系 6 欧拉公式 7 最大有效拉力 5 有效圆周力F 功率P和带速之间的关系 弹性滑动 主动轮 胶带边走边缩短 从动轮 胶带边走边伸长 带的紧边进入主动轮的速度 主动轮圆周速度 带的松边进入从动轮的速度 从动轮圆周速度 丢转速 速度相等 速度相等 主 从动轮的圆周速度不相等 二 带传动的弹性滑动 传递圆周力 胶带弹性变形量 滑动 弹性滑动不可避免 弹性滑动的大小 滑动率 令传动比 则 一般情况取 打滑 弹性滑动 带与带轮发生相对滑动 打滑 在达到极限 时 紧边与松边拉力有关系 即所传递的最大圆周力 张紧力 摩擦系数 包角 所能传递的圆周力 打滑是可以避免的 弹性滑动与打滑的区别 带截面产生的应力包括三个部分 1 由拉力产生的拉应力 2 由离心力产生的拉应力 三 带的应力分析 3 由弯曲产生的弯曲应力 由上式可知 带愈厚 或者带轮直径愈小 带所受的弯曲应力就愈大 显然 带绕过小带轮时产生的弯曲应力 b1大于带绕过大带轮时的弯曲应力 b2 因此设计中应当限制小带轮的最小直径d1min 带上最大应力发生在带的紧边进入小带轮处 故强度条件为 三种应力沿带长的分布及变化情况图 四 带传动的计算准则 打滑 疲劳破坏 不打滑 不发生疲劳破坏 确定单根带所能传递的许用功率 根据带传动的设计功率 确定带安全工作的根数 具体做法 在保证带传动不打滑的条件下 保证V带具有一定的疲劳寿命 K 包角系数 计入包角 1 180 时对传动能力的影响 KL 长度系数 计入带长不等于特定长度时对传动能力的影响 P1 功率增量 计入传动比时 带在大带轮上的弯曲程度减小对传动能力的影响 单根V带许用功率 P1 P1 P1 K KL 保证不打滑单根V带所能传递的功率P1 为使V带具有一定的疲劳寿命 既不打滑又不疲劳断裂 单根V带传递的功率为 当实际工作条件与上述试验条件不同时 应对单根V带的基本额定功率加以修正 获得实际工作条件下单根V带所能传递的功率 称为许用功率 P1 第三节 V带传动传动的工作能力计算 1 确定计算功率Pd Pd KAP 2 选择V带型号 KA为工作情况系数 原始数据 P n1 i 传动用途 工矿 传动位置要求 设计内容 选型YZABCDE 由Pd n1查图6 8 6 9 根据型号参考表6 4 满足 取标准值 靠标准值 3 确定带轮基准直径 4 验算带速v 在5 25m s V越大 带往外甩越厉害 承载能力下降 带传动宜放高速级 且吸振缓冲 5 确定中心距a和带的基准长度Ld 初选a0 初算带长度Ld0 选择基准长度Ld后 计算实际中心距a 0 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 靠标准带长 6 验算小带轮包角 1 7 确定带的根数Z 8 确定初拉力F0 9 FQ作用于带轮轴上的载荷 10 带轮结构设计确定带轮结构类型 材料 结构尺寸 绘制带轮工作图 根数不宜过多 否则各带受力不均 设计实例 请按照上述步骤并对照书上详细学习 例 现有一只旧的五槽B型V带轮 基准直径和一台旧的电动机 额定功率 需用来改装一台混沙机 混沙机转速在330r min左右 要求中心距a在600mm左右 每天工作16h 试分析计算该V带传动是否可用 第四节V带传动的张紧 使用与维护 一 V带传动的张紧 2 带传动的张紧方法 1 根据摩擦传动原理 带必须在预张紧后才能正常工作 1 张紧的目的 2 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 1 调整中心距 2 采用张紧轮 3 自动张紧 调整螺钉 调整螺钉 滑道式张紧装置 摆架式张紧装置 1 调整中心距 潘存云教授研制 张紧轮 自动张紧装置 a b 定期张紧装置 c 自动张紧装置 d 利用张紧轮方式 二 V带传动的使用与维护 1 为便于装拆无接头的环形带 带轮宜悬臂装于轴端 在水平或接近水平的同向传动中 一般应使带的紧边在下 松边在上 以便借带的自重加大带轮包角 2 安装时两带轮轴线必须平行 轮槽应对正 以避免带扭曲和磨损加剧 3 安装时应缩小中心距 松开张紧轮 将带套入槽中后再调整到合适的张紧程度 不要将带强行撬入 以免带被损坏 4 多根V带传动时 为避免受载不均 应采用配组带 5 带避免与酸 碱 油类等接触 不宜在阳光下曝晒 以免老化变质 6 带传动应装设防护罩 并保证通风良好和运转时带不擦碰防护罩 第五节链传动 一 链传动的类型 特点和应用 由主动轮1 从动链轮2 两轮上链条3组成 靠链条和链轮齿啮合传递运动和动力 链传动的使用范围是 传动功率一般为100kW以下 效率在0 92 0 96之间 传动比i不超过7 传动速度一般小于15m s 没有弹性滑动和打滑 能保持准确的平均传动比 传动效率较高 封闭式链传动传动效率 0 95 0 98 链条不需要像带那样张得很紧 所以压轴力较小 传递功率大 过载能力强 能在低速重载下较好工作 能适应恶劣环境如多尘 油污 腐蚀和高强度场合 优点 瞬时链速和瞬时传动比不为常数 传动平稳性较差工作中有冲击和噪声 磨损后易发生跳齿 不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用 缺点 链传动广泛应用于矿山机械 冶金机械 运输机械 机床传动及石油化工等行业 按用途区分 传动链 起重链 输送链 按结构区分 滚子链 齿形链 滚子链 齿形链 二 滚子链及链轮 1 滚子链的结构及标准 1 内链板2 外链板3 销轴4 套筒5 滚子 滚子链有单排或多排结构 排数愈多 承载能力愈高 但制造 安装误差也愈大 各排链受载不均匀现象愈严重 一般链的排数不超过4排 单排滚子链多排滚子链 滚子链的接头形式 链节数为偶数时 滚子链的接头形式 开口销 a 弹簧卡 b 链节数为奇数时 过渡链节 c 由于过渡链节的弯链板工作时受到附加弯曲应力 因此应尽量避免使用奇数链节 滚子链的规格 节距p 链号 链传动的设计 链条 链号 排数 链节数 16A 1 80GB1243 1 83 80节 单排 链号16 p 25 4 链轮 链轮分度圆直径 节距p 滚子链上相邻两滚子中心的距离 链轮的几何参数和尺寸 2 滚子链轮 链轮的几何参数和尺寸 链轮的齿形 链轮的齿形已有国家标准 并用标准刀具以范成法加工 根据GB1244 85的规定 链轮端面的齿形推荐采用 三圆弧一直线 的形状 三段圆弧aa ab cd和一段直线bc 一般为中碳钢淬火处理 高速重载用低碳钢渗碳淬火处理 低速时也可用铸铁等温淬火处理 小链轮对材料的要求比大链轮高 当大链轮用铸铁时 小链轮用钢 链轮的材料 链轮的结构 小直径链轮可做成整体式 a 中等直径链轮多用腹板式 b 大直径链轮可制成组合式 c d a b c d 整体式 孔板式 焊接式 装配式 实心式腹板式齿圈组合式 三 链传动的运动特性 链节与链轮相啮合 可看成是链条绕在正多边形的链轮上 每分钟小轮上链条转过的长度 每分钟大轮上链条转过的长度 链的平均速度 平均传动比 链传动运动的不均匀性分析 分析主动轮链条销轴轴心A的速度 水平分速度 垂直分速度 变化范围 每一链节从进入到脱离啮合 链条前进的瞬时速度周期性由小 大 小 变化范围 瞬时速度变化 垂直分速度亦周期性变化 链条抖动 则有 瞬时传动比 链传动的动载荷 链轮转速越高 节距越大 齿数越少 链传动的动载荷越大 四 链传动的受力分析与失效分析 失效形式 3 多次冲击破断 5 过载拉断 4 胶合 2 链的疲劳破坏 1 铰链磨损 与带传动设计类似 确定不发生失效的链条规格 链号 设计准则 链号 转速 链额定功率 作用在链上的力有 有效圆周力 离心拉力 悬垂拉力 五 链传动的使用及维护 1 两链轮的回转平面应在同一平面内 否则易使链条脱落或产生不正常磨损 合理布置 1 链传动的布置 链传动的布置是否合理 对传动的质量和使用寿命有较大的影响 2 两链轮的中心线最好在水平面内 若需要倾斜布置时 倾角应小于45 a 应避免垂直布置 b 因为过大的下垂量会影响链轮与链条的正确啮合 降低传动能力 3 链传动最好紧边在上 松边在下 以防松边下垂量过大使链条与链轮轮齿发生干涉 c 或松边与紧边相碰 不合理布置 2 链传动的张紧 张紧调整方法 调整中心距 当中心距不可调时 可通过设置张紧