(整理)带传动的工作原理及特点

精品文档精品文档第八章带传动8.1概述8.1.1带传动的工作原理及特点传动原理——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主要类型与应用平型带传动一一最简单，适合于中心距a较大的情况V带传动——三角带多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合同步带传动——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。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.带传动的优点：适用于中心距较大的；②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；③过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏；④结构简单，制造和维护方便，成本低。.带传动的缺点：①传动的外廓尺寸较大；②由于需要张紧，使轴上受力较大；③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；④带的寿命短；⑤传动效率降低；⑥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。8.2V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。8.2.1V带及其标准如图所示包布帘布芯结构绳芯结构包布帘布芯结构绳芯结构图13J3V带的结构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带传动的工作情况分析工作时:两边拉力变化：F0F08.3.1带传动的受力分析工作时:两边拉力变化：F0F0工作前:两边初拉力Fo=Fo①紧力Fo-Fl；②松边Fo-F2F1—Fo=Fo—F2Fl—F2=摩擦力总和Ff=有效圆周力Fe所以:紧边拉力Fl=Fo+Fe/2松边拉力F2=Fo—Fe/28.3.2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:F口口=efanF二FefaF122柔靭体的欧拉公式—包角（rad）—般为小轮包角沁180。—D2-Dix60。(57.3)1a带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时）FecefFecefa―1=2F0(fZi)=2F0(efaefa影响因素分析:Fo:适当Fo包角:包角越大承载能力越好f:f越大，Fee越大8.3.3工作应力分析qV2gA8.3.3带传动的应力分析离心应力Oe拉应力紧边b=F/A11松边b=F/A22弯曲应力Ob应力分布图最大应力为：Omax=O1+Oe+Ob18.3.4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，Fi>F，因而£］〉£鸟。绕过从动轮2时，作用在带上的拉力又由F增大到匚，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。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：磨损静态拉断等由疲劳强度条件传递极限圆周力设计准则: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一由疲劳强度条件传递极限圆周力Q<Q]-Q-Q1b1c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F=F(1-丄)A(1-丄)ec1efVa11efVa匸P=([Q]-Q-Q)A(1-—)--0b1cefva1000P=FV=QA(1-丄)•丄(kw)1000功率为:&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P，两轮的转速气、n2（或传动比i）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P是根据传递的额定功率（如电动机的额定功率）P，并考虑载荷性质以及c每天运转时间的长短因素的影响而确定的，即P=KP（8-1）cA式中K为工作情况系数，查表8-1可得。A表8-1工作情况系数K1A工况K空、轻载起动重载起动每天工作小时!■数/h<1010〜16>16<1010〜16>16载荷变动微小液体搅拌机、通风机和鼓风机（W7.5KW）、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O7.5KW）、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1.21.31.41.41.51.6

<1010〜16>16<1010〜16>16机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机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空、轻载起动重载起动工况每天工作小时数/h注：1.空、轻载启动：电动机（交流起动、A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。反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合注：1.空、轻载启动：电动机（交流起动、A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。反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合增速传动时K应乘下列系数：A增速比1.25〜1.741.75〜2.49系数1.052.选择V带的型号根据计算功率P和主动轮转速比由图8-1和8-2选择V带型号。当选择的坐标点载图c1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。K应乘1.2。A2.5〜3.49三3・51.111.181.28图8-1普通V带选型图1.25Z3.155&12,52031.5SO801252001Id2.546.3101625忖63100160250计算功率^./kW图8-2窄V带（基准宽度制）选型图3•确定带轮基准直径d和dd1d2小带轮的基准直径d小带轮的基准直径d三dd1dmind的值查表8-4。忽略弹性滑动的影响，dmind宜取标准值（查表8-2）。d2d=d•nn,dd宜取标准值（查表8-2）。d2d1d212d1验算带速vv=dv=dl+-60x10008-2)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v25m/s，对于普通V带应使V=25〜30m/s,对于窄V带应使V=35〜4Om/s。如带速超过上述范围，应重选小带轮的直径d。maxd1初定中心距a和基准带长Ld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a00.7（d+d）VaV2（d+d）（8-3）d1d20d1d2由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式：

兀（d—d）2L=2a+（d+d）+—/7（8-4）002d1d24a0L为带的基准长度计算值，查表8-3即可选定带的基准长度L，而实际中心距a可0d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a=a—0.015LTOC\o"1-5"\h\zminda=a十0.03Lmaxd校验小带轮包角Q]d—da=180。—ddidd2X57.3。（8-6）1a一般应使a1^120°（特殊情况下允许三90°）,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zPc[Pc[P]0Pc(P+AP)KK00aL8－7)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z〈10。如计算结果超出范围，应改选v带的型号或加大带轮直径后重新设计。&单根v带的初拉力F单根v带所需的初拉力F为0500P2.5F=c（—1）十qV2（8-8）0zvKa由于新带易松弛，对不能调整中心距的普通V带传动，安装新带时的初拉力应为计算值的1.5倍。带传动作用在带轮轴上的压力FQv带的张紧对轴、轴承产生的压力F会影响轴、轴承的强度和寿命。为简化其运算,Q一般按静止状态下带轮两边均作用初拉力F进行计算（如图8-3），得08-9)F=2Fzsin8-9)Q0

图8-3带传动作用在带轮轴上的压力FQ带轮的结构设计参见本章8.2.2节。设计出带轮结构后还要绘制带轮零件图。设计结果列出带型号、带的基准长度L『带的根数z、带轮直径d、d、中心距a，轴上压dd1d2力F等。Q例6.1设计某鼓风机用普通V带传动。已知电动机额定功率P=10Kw,转速n=1450r/min，从动轴转速气=400r/min，中心距约为1500mm，每天工作24h。解1•确定计算功率Pc由表8-1查得K=1.3，由式8-1得AP=KP=1.3x10kW=13kWcA2.选取普通V带型号根据P=13kW、n=1450r/min，由图8-1选用B型普通V带。3•确定带轮基准直径d和dd1d2根据表8-4和图8-1选取d=140mm，且d=140mm>d=125mm。d1d1dmin大带轮基准直径为d=nd=x140mm=507.5mmd2nd14002按表8-2选取标准值d=500mm，则实际传动比比、从动轮的实际转速分别为d2500140500140=3.57n=ni=14503.57r/min=406r/min21从动轮的转速误差率为406-400400x100%=1.5%在±5％以内，为允许值。4.验算带速v兀dndi1-60x1000兀x140x145060x1000m/s=10.63m/s带速在5〜25m/s范围内。5.确定带的基准长度L和实际中心距a按结构设计要求初定中心、距a=1500mm。0由式8-4得2丄兀(、丄(d一dLL=2a+(d+d)+豪肛-002d1d24a0=[2x1500+沁40+500)+(500x=500)2]=4026.9mm由表8-3选取基准长度L=4000mmod由式8-5得实际中心距a为=(1500十2)mm=1487mm中心距a的变动范围为a=a—0.015Lmind=(1487—0.015x4000)mm=1427mma=a十0.03Lmaxd=1487十0.03x4000)mm=1607mm

6.校验小带轮包角Q16.校验小带轮包角Q1由式（8-6）得a=180。-化化x57.3。1a=180。一500一140x57.3。1487=166.13>120。7•确定V带根数z由式(8-7)得Z>[P](P+AP)KK00根据d=140mm、n〔=1450r/min,查表6-8,用内插法得d11P=2.82kW0由公式得功率增量AP为01AP=Kn(1一)0b1Ki由表8-16查得K=2.6494x10_3b根据传动比i=3.57，查表8-17得k=1.1373,则iAP=[2.6494x10一3x1450(1-011.1373)]kW=0.46kW由表8-3查得带长度修正系数K=L13,由图查得包角系数K=0.97，得普通V带La根数13z=(2.82+0.46)x0.97x1.13=3.62根圆整得z=4根。&求初拉力F门及带轮轴上的压力F0Q由表6-4查得B型普通V带得每米长质量q=0.17kg/m，根据式（8-8）得单根V带得初拉力为F=0500P2.5二(一1)+qv2zvKa=[黑（需-】）+°'17*叫3）2]N=260.33N由式（8-9）可得作用在轴上得压力F为QF=2FzsinQ0=2x260.33x4