宝塔石化设备培训材料-7杨众喜

1、第七章带传动杨众喜（一）教学要求1、掌握带传动受力分析和欧拉公式， 了解弹性滑动的概念，了解带传动的类型与特点2、掌握带应力分布规律和 V带设计方法，掌握带传动设计和了解带的张紧与维护特点（二）教学的重点与难点1、受力分析、欧拉公式及弹性滑动，带的应力分布图2、V带传动的设计方法和注意事项（三）教学内容、机器的组成二、传动装置定义：是实现能量传递机运动转换的装置作用：1）能量的分配与传递；2）运动形式的改变；3）运动速度的改变。 电传动一一机械能与电能相互转换传动机械传动 啮合传动I* 摩擦传动了本书讨论I流体传动各种传动的特性比较见表 1而摩擦传动和啮合传动的分类如P327所示1、类型选择的

2、主要指标:三、传动类型的选择n高；外廓尺寸小、质量小，运动性能良好及符合生产条件2、主要考虑因素：P的大小，n高低； V的大小；i的大小；外廓尺寸；传动质量、成本的要求。3、传动类型选择的一般原则 条见书本§ 7 1概述、带传动的工作原理及特点1、传动原理一一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分析：主动轮；从动轮。绷上带（张紧）具有初拉力（Fo）,接触面间产生绕压力（N）,当回转产生摩擦力（Ffi）, Ffi拖动带，产生摩擦（Ff2），使轮回转。以实现 两轴间的运动与动力的传递。（Ffi=Ff2=Ff）2、特点：主要根据摩擦传动；挠性带；特

3、点相对于其它传动（啮合传动）讲的。见书本：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。3、 应用，适用于中心距较大的中心功率两轴之间的传递运动与动力，一般适于高速端。 、带传动的主要类型与应用带传动的类型非常多，但最常用的有：a.平型带传动最简单，适合于a较大的情况 b.V带传动三角带一三角带传动c. 多楔带一

4、适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合d. 同步带传动一啮合传动，高速、高精度，适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。带有接头（胶接）在光滑轮面上工作，内面为工作面，接头影响平稳性N ¥=Q , Ff=Nf=Qf,用于中心距a较大处，I=35,i max=10 （有张紧时），传动效率n =969。单根成形带、无头头，在梯形轮槽内靠两侧面工作，带剖面角 40 , Nv= （ 2.93.4）Q>N口，Ff 2Nv fQsin / 2Q fV , fv=(3.423.0)f, fv>f,.在同样正压力下摩擦力大，承载能力大。用于a较小处，i大承载能力高，传动平稳，但传动效率n

5、=95% , 寿命短，成本高，有标准，应用广泛。三、V带及其标准，三带胶带构造及标准1、V带的类型：普通 V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带、宽V带等。2、构造三角胶带在内层或内外层带齿以增加柔性（抗拉体）强力层：帘布芯结构n层帘布制造方便绳芯结构一一线绳、尼龙绳和钢丝绳一一柔顺性较好，抗弯强度高、适于较高转速， 载荷不大时。3、V带截面与公称长度带弯曲时既不伸长又不缩短的层一一中性层一一又称节面带节面宽度bpbp/h 相对高度：普通 V带 DP/h=0.7 ;窄 V带Dp/h=0.9带轮基准直径 D带轮上与节面相对应的直径。基准长度Ld位于带轮基准直径上的周线长度一一对称公称长度L

6、d4、V型带标准，三角胶带规格、尺寸、使用等要求已有国家标准按截面尺寸从小到大共有如下类型（表6-1）ABCDEF表7-2 截面尺寸ZABCDE表7-3基准长度系列 剖面型号（普通 V带）:大剖面尺寸和截面积小传递功率小传动转速*低 楔角要求：成型带剖面角40，为保证带与轮槽接触良好，增大摩擦力，其轮槽角 40，般34 ,36 ,38 ，差 6°, 4°，2°， 槽 带分析槽 带因为带绕上带轮后因弯曲，中性层上方纵向拉伸，横向缩短，中性层下方纵向缩短，横向拉伸。使带与轮接触段变小，楔紧松驰，接触变坏，摩擦力减小。为保证楔入，良好接触，轮槽楔角应适当减小，当然差值越

7、大，楔入越紧。但当带拉 出轮槽时，则损耗功率也大。因此，与 既要有差值，又不可太大。带轮直径直小,弯曲越历害，越小。见表6-11。 选法与标准长（老）公称长度L1 内周长度一一便于测量计算长度L中性层长度一一计算时用带轮节圆直径公称直径（标准直径）选法：按计算时算出的长度© L Lj标注用5、标注：例 A 2240 A型带 公称长度 Li=2240mmB 3550 B 型带Li=3550mm（活络三角带（图6-5），可代替三角带、也较少用）§ 72带传动的工作情况分析、带传动的受力分析Ff 轮缘对带的摩擦力作用于带上F f 带对轮的摩擦力作用于轮上Ff FfP126 图 7

8、-31）工作前（预紧）一-两边初拉力F0=F02）工作时（传递扭矩T）两边拉力变化:紧力F0t F1；松边 F0t F2仅以主动轮边带为对象（隔离体）分析:根据平衡条件：T0cD10Ff1F21 F1D10222Ff F! F2 F 拉力差=传递的有效圆周力。工作中，紧边伸长，松边缩短，总长不变，但总带长不变（即代数之和为0,伸长量=缩短量）这个关系反应在力关系上即拉力差相等（增量 =减量）即：Fi F0 F0 F2Fi F2 2F0（ 6-1）由于拉力差即为接触弧上产生的摩擦力的总和，必与传递有效圆周力平衡：（取带轮为隔离体即得）Fe有效圆周力Ff摩擦力的总和又根据：周向力与功率的关系Fi由

9、式（6-1 ）和（6-2）得：F2F0Fe2(6-4)F0Fe2带传递的功率：P FeV(KW)( 6-3)1000Fe有效圆周力（N）V 带速（m/s）讨论：Fi与F2与F0和Fe有关，Fe又与P有关，当Pf时，Fef，即Ff f,但对一定的 带传动其摩擦力 Ff有一个极限值FfmaxT由Ffmax决定了带传动的传动能力。二、带传动的最大有效圆周拉力及其影响以平带传动为例，研究带在主动轮上即将打滑时，紧边拉力与松边拉力之间的关系。分析最大有效圆周力的计算方法和影响因素。1、假设：1）带为柔性体，摩擦力达到极值; 动）；3）带圆周运动离心力，弯曲阻力不计；2、方法：在图6-7中截取带微单元体

10、dl3、推导：2）带在静摩擦状态满足库仑定律（无滑4 ）带无伸长变形。（对应包角d2）,建立力的微分方程式：FnFt d由单元体力的平衡关系pldN Fsi n5-2d fdN F cos2.d d sin ,cos - 2 2plsi nJ 0 dN Fd 2pl(F dF)cos一 0 fdN2(F dF)1代入上式,并略去二阶无穷小dFdFsin02dNFdfdNdFdNFd dFF1dFF2 F0fdIn旦f，即F 2F1F2efF1F2ef(6-5)式中：f摩擦系数（对包手（rad） 般为主动轮（小轮包角）180D2aD160 (57.3)（大轮包角）180D2 D160 (57.3

11、)e自然对数的底（e=2.718）时，对V带：旦 5F2联立FiF2Fe对带：Fl 3F2FoFoFiFe2Fe2F2F1F2ef4、临界圆周力Fee将式（6-2）代入（6-5）整理后得带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时）1FfeFeeF1 （1 ）（推导 Po功率时要用）（6-5）e再与（6-4）联解：e 1Fee 2F0(L)2Fo(f即)(6-6)5、影响因素分析一一考试曾出过题 Fo : Fee Fo。Fo大 ； N 大，Ff大Fee但Fo过大，磨损重，易松驰，寿命短。Fo过小，工作潜力不能充分发挥，易于跳动与打滑结论：适当Fo （经验） 与：大接触弧长，Fee大，传递Fee大宀

12、传递扭矩 T越大 f:相同条件下，f大f, Ff, Fe大f,传动承载能力高。三角带fv>f,.A带承载能力大。但f与材质，表面状态、环境（温度、湿度等均有关），比较难于控制和稳定。Ff轮对带的摩擦力三、弹性滑动与打滑1、弹性滑动不可避免设：带速V 主动轮一V1,从动轮一V2，弹性带，在弹性范围由受力工作，其受力变 形量均为 U由于 h F2,L1 U2分析：主动轮上1）在A1点带刚进入 V=V 1*2） 由 A1B1 点由 F1 tF2 L1TJ V1>V因轮（1）等速回转在 A1B1中Vi不变而带为适应厶L2小，边走边收缩力越来越小） 由此带的变形逐步由 L1t（下降） L2至

13、带在开始进入轮时与轮贴紧，而出轮时则落后 于轮，J带速落后于轮速。J V 1-V=V z带相对于轮的相对滑动速度，同理，从动轮上，V2<V由A2 B2点，A2B2中恰恰相反，带边走边伸长，带连高于轮连。 V-V 2=Vs带对轮的相对滑动速度这种现象称弹性滑动结论：弹性滑动是在外力作用下通过摩擦力引发拉力差而使得带的弹性变形量改变而引 起的带在轮面上的局部相对滑动现象（使带与轮的速度有变化，使从动轮速度低于主动轮）弹性滑动后果：从动轮速度 V2小于主动轮速度 Vi,使传动比不恒定。传动效率nJ。带的磨损加剧。滑动弧（角）BiCi B2C2a'.静止弧（角）A1C1 A2C2a&qu

14、ot;2、打滑：一一正常工作时必须避免实验证明，弹性滑动并非全在全包角a上产生，当功率P较小时，只有部份接触弧才有弹性滑动，即只有部分接触弧才有摩擦力产生。仍以主动轮作为研究对象。如图6-7所示：接触弧A1B1 有相对滑动C1B1 t存在Ff称滑动弧C1B1 滑动角a'无相对滑动 A1C1 t无Ffi静止弧A1C1 t静角a分析：当 PfT FefT Ff f ,t C1B1 ?t A1C1 jTa'f 当 PfT FeffT Fff ,Ta'ffT AG JjTa"JCiB 1 T?tJJ当 CiBi=AiBi, AiCi=O,a' = a,a&qu

15、ot; =0 时，此时 Ffc=Fec由 £ uler公式可知：- i 2，打滑总是首先产生在小带轮上，（因为小轮上包角小） 当PfffFefff ,Fe>Ffc时，即，0,开始全面打滑弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是 带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。是可以避免也是应 该避免的。弹性滑动的影响：影响传动比i，使i不稳定，常发热、磨损。打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递T,不能正常工作。3、滑差率£弹性滑动的影响，使从

16、动轮的圆周速度 V2低于主动轮的圆周速度 V1,其圆周速度的相 对降低程度可用滑差率£来表示。从上面分析知：y V V2 V1 V2贝y： V1 V2称滑差率（滑动系数）表示速度相对降低程度由于：V1Dm V2D2n2代入60 1000 60 1000盾?四、Fc,则：i匕n2理论传动比:D2弹滑对i的影响系数D2 / D1一般 12%当不计滑差率时带传动的理论传动比:n1 D2 n2 D1思考题：摩擦力为什么首先靠带对轮挠出的一边产生。其方向如何确定？ 摩擦力在主、从动轮上的方向为什么是这样的？ 打滑是失效形式之一，不允许的，应当避免的，但又有过载保护作用，是否矛（过载保护作用与打

17、滑是否矛盾？） 工作应力分析有几种应力，分布如何一一为设计进一步作准备条件。1、拉应力一2、离心应力一由于带有厚度,紧边1松边2F1/AF2/A(Mpa)2 A带的横截面积（6-10）绕轮作圆周运动,必有离心惯性力（分布力学）在带中引起离心拉力从而产生离心应力 C由牛顿定理:V2ma m -R又主动轮上微段带进行分析得qdpag$V2dgFnde 2Fc.dsin2.dsin2'deFedq V2d gq v2 （ N）离心拉力g离心拉应力：C FC / AqV2gA(Mpa)(6-11)c在整个带长上相同式中：q单位带比质量（N）, g重力加速度 g=9.8m/s2V 带的线速度（m

18、/s）口 b E h/Dh越大D越大b越大D越大3、弯曲应力-b，如图 6-8 (P131)-作用在带轮段MhV:bWE - D(Mpa)(6-12)EJEJ2EJJJ 、-(M,W)PD/2Dy maxh/2ymax 带的中性层至外边缘的距离D1 D 2- blb2D越小,b越大；h越大,b越大，二 blb2讨论： C V2，由此，V f, C但与D无关对高速带 c对寿命起主要作用。橡胶带不能用于高速C q0, A , B, C 限制 V w 35m/s, E, FVw 30m/s对普通带传动，b对寿命起主要作用b 与 D, h 有关，D J, h fl b f,T D1<D2限制 D

19、1min 表 6-64、带中应力分布情况如图 6-9所示T 12，从紧边 1 T松边 2b1b2只在弯曲部分有C带全长存在在A1点最大应力:max1b1c(6-13)max位置产生在紧边与小带轮相切处工作时带中的应力是周期性变化的，随着位置的不同，应力大小在不断地变化，带 容易产生疲劳破坏。§ 7 3带传动的设计计算、尖效形式与设计计算1失效形式（主要）1）打滑；2）带的疲劳破坏另外还有磨损静态拉断等2、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（苏：一按不打滑设计（滑动曲线验算疲劳寿命180:保证不拉断不打滑条件下，一设计疲劳寿命）注：Fi F2ef 临界摩擦状态（

20、静不动下）一一不打滑条件3、单根三角胶带的功率一Po由疲劳强度条件：max 1 bi c (6-15)i 与传递功率有关（即与打滑有关）许用拉应力1 b1 c(6-16)传递极限圆周力:FecFecI)e 1000PVFi(11A(1丄)e(6-18)传递的临界功率:FecV10001A(1V1000(6-19)（6-19）即可得将式（6-16）代入式单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：1 Vp。（ b1c）A（1 ） （KW）e1000式中：P0单根带带传递的临界功率（ KW ）V带速（m/s）Fec临界圆周力（N）(6-20)一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力由疲劳曲线方

21、程：m NmN C 常数m N对一定规格、材质的带，i=1.180 L为特定长度，N=108109次,载荷平稳，可以通过实验求出常数CCm 3600Zpth V(Mpa)(6-21)tn总工作时数（h）m=56，三角胶带 m=611由疲劳式中：Lp节线长度m。Zp绕过带轮的数目。V 带速（m/s）。N应力循环次数。m疲劳循环应力指数，专用胶带和帆布带由式（6-20）所决定的各种型号的单根三角胶带的许用功率Po见表6-4。180，特定带长，平稳工作条件下单根带传递的许用功率P。表7-6a、c经过简化：Po10 3（1H CLp V 0.09 Eh 型）（1 亠）A V （6-20'）V

22、7200thDi Ag e式（6-20'）考虑因素多，全面科学。但较繁，用计算机编程计算，得表 6-4,非常方便。 这就是ISO运用的最新方法。二、设计数据及内容一般已知：P，nj n2或i传动布置要求（中心距 a）工作条件要求是：J带：型号，把数，长度 1”I轮：Dmin，结构，尺寸 中心距（a）轴压力Q等三、设计步骤与方法（步一主要参数的选择方法） 确定计算功率 Pca : PcaKa P 传递的额定功率（KW）Ka 工况系数，表 6-5 选择带型号：Pca, n1图6-10 （型号） 定带轮直径（验算带速V）a）由表6-6定小轮直径D1min （与带的型号有关）（计算直径）n“D

23、2 iD1或D2 D1（1） 圆整（也可不圆整），0.02门2b）验算带速VV Dm1 /60 1000(6-22)25m/s，最佳带速 V=2025m/s要求：5m V如V太小，由P=FV可知，传递同样功率P时，圆周力F太大，带的根数太多，且 P1 太小，弯曲f，寿命J，措施：应D1 f且轴承尺寸f）V太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力J，传递载荷能力J，传递同 样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降，这时措施D1应J,否则寿命太短。对 0、A、B、C VVmax25m/SVmax 30m/sD1如V不合适，则应重选求中心距a和带的基准长度 Ld如结构布置有要求已定则a按结构求

24、规定a时：a）初选a0 0.7（D1D2) a0 2(D1D2）或按结构尺寸要求定（6-23）b）由a0定计算长度（开口传动）Ld2a0 (D1D2 )(D2 D1)4a°2-可自行推导(6-24)c）按表7-3定相近的基础长度Ldd）由节线长度Ld求实际中心距a。Ld Ld2对 V (6-25)(a0.015L) a(a0.03Ld)（6-26、27）书上Lp即为0.015Lamin0.03Ldamax5）验算小轮包角1，12，打滑首先产生在小轮上，小轮包角的大小反映带的承载能力。D2D11180 260(57.3 厂a>D2D12180 260(57.3 ) J(1 2)(

25、6-28)a要求i 120 （90 ）特殊情况下，i 901不满足措施：1） af （i 一定时）；2）加张紧轮分析：为使120，当a 一定时，传动比i不能过大，否则由式（6-28）可知。般 i=35 (V 带)imax 106）计算带的根数ZPca(P。P°)K KlK(6-29)K 包角系数表7-9KL 长度系数表7-10考虑带的长度不同的影响因素。K材质系数：K=1.33 化纤胶带；K=1 棉布或棉线胶带P。一一单根胶带考虑传动比i影响的功率增量（因 P0是按180 ，即D1=D2的条件计算。而当传动比越大，从动轮直径就越比主动轮直径大，带绕上从动轮时的弯曲应力应比绕上主动轮时

26、小，.传动能力将有所提高）。表7-6b、ge 7-6dP00.0001 m (KW)(6-30)n1主动轮转速（rpm）T单根胶带所能传递的扭矩的修正值,N.m查表6-9 （与i有关）本应:11P。KbnW) Kb(1)K iKiT /1000 扭矩修正值（可推导，经过4步即成）Pob(1 f)AVe100012EKA(1 f) e(2KE 些)(1 丄)aD1 KiD1 ef16 “1(1 )60 10KiDini60 1000如（111000讨论：一般 1<Z<10 最好Z=24 （根）B C型）B型）Z太多一带受力不均（从Z过少一一不合适（从7）确定带的初拉力 F0 （单根带

27、）F0 500 匠(-KPca /2.5 K ) q V2(6-31)该式为单根带不打滑所适合的 F。值。新安装常易松驰（如非自动张紧）取 F°1.5F。，F0初拉力的控制：通过在两带和带轮两切点跨距中点加一载荷G,测量带的挠度（图6-11 ），要求L=100mm，挠度y=1.6mm合适，G值参考值见表 7-11。8）求带作用于轴的压力 Q由余弦定律：QF12 F22 2F1 F2 cos忽略两边的拉力差（记为F0），贝y：Q 2ZF0 cos 2Z2F0cos( 22F0 Zsin12(6-32)V带设计思路：计功、诜型、挑小径挠速估中周长Pca0、A、B f FD1> Dm

28、in V=1020m/sLca LLi反称实中验包角三求一标记评莫忘La实1120(90 )Z、F0、FQ V胶带A(F) Li X Z GB1171-78评价>1、Z、V、Fq、F0、a>120 °241020小适当小§ 74带轮结构设计一、设计要求（动平衡）：重量轻，结构工艺性好，无过大的铸造内应力、质量分布均匀，高速时要经动平衡，轮 槽表面要经过精细加工（表面粗糙度一般为 1.6）,以减轻带的磨损。各轮槽尺寸与角度要有 一定的精度，以使载荷分布较均匀。二、带轮材料铸铁、铸钢一一钢板冲压件铸铝或塑料三、结构尺寸1）实心式 图 6-13a D<（ 2.5

29、3） d2）胶板式6-13b D < 300mm3）孔板式4）轮辐式5）冲压式6-13c D < 300(D1-D1 > 100mm 时)6-13dD>300结构尺寸按带的型号参照表6-11和表6-12定注：槽40 （34 ,36 ,38 ） D越大，槽越大例61自学§ 75带的张紧与维护带经一段时间使用后，会因带的伸长而产生松驰现象，使FoJ，为保证正常工作，应定期检查Fo大小。如Fo不合格，重新张紧，必有张紧装置。一、带的张紧方法1）定期张紧法，图6-14a，滑道式张紧装置，图 6-14b摆架式一一或称改变中心距法2）加张紧轮法，如图6-15a,b （当a

30、不能调整时用）张紧轮位置：松边常用内侧靠大轮；松边外侧靠小轮张紧轮一般放在松边内侧，尽量靠大轮，使带呈单向弯曲且不致使小轮包角1过小。如图6-15b，张紧轮装在松边外侧以增大轮包角1二、带的维护 安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上） 带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒 不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀 防护罩 定期张紧 安装时两轮槽应对准，处于同一平面§ 76新型带传动简介一、窄形三角带传动3新型带，采用合成纤维作强力层，当h相同时，b m，但传递功率pf在国内外发4展迅速，且都已标准化。特点：传递功率 P大，允许转速高，允许挠曲次数高，且传动中心距 a小 目前三种窄 V型带可代替六种标准带，如图6-16所示。张传递功率 11200KW。3V、5V、8V比标准带高0.51.5倍，适用于大功率要求结构紧凑的传动。二、 大楔角三角带传动一一如图6-17采用 60材质：强力层一一将纶绳作强力层；基体一一象氨脂橡胶浇注而成。一一5