帶傳動輔導

2022-11-25 02:03:06 字數 3138 閱讀 1447

帶傳動是摩擦傳動的一種,它由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環形帶所組成,依靠帶和帶輪表面間的摩擦力傳遞運動和動力。

一、帶傳動的型別、特點和應用

帶傳動適於中心距較大的傳動;傳動平穩,可緩衝吸振;過載時打滑,能起安全保護作用。帶傳動的主要缺點是不能保證準確的傳動比,帶的壽命和傳動效率較低。綜上所述,帶傳動適合於中小功率的動力傳送,在機械傳動系統中,多用於高速級。

不同型別的帶,其傳動特點和應用範圍不盡相同:

平型帶傳動中心距大,帶速高

v帶傳遞功率較大,結構緊湊

多楔帶傳遞功率大(多根v帶組合)

同步帶傳動比準確,可用於高速大功率傳動;

圓型帶小功率傳動

二、v帶傳動的引數和幾何尺寸計算

帶傳動按帶的橫截面形狀可分為多種型別,其中梯形截面的v帶應用最廣,是討論的重點。

1.主要引數

(1)v帶: 型號及橫截面尺寸(教材表11-2)

基準帶長ld(教材表11-3)

(2)v帶輪: 輪槽尺寸(教材表11-4)

帶輪基準直徑d1、d2 (教材表11-9)

(3)v帶傳動:傳動中心距a,小帶輪包角α1。

2.主要幾何關係式

(1)基準帶長ld

計算出帶長l後,應參照教材表11-3所列出的基準長度系列圓整計算結果,使之符合標準基準帶長ld。

(2)小帶輪包角α1

二、帶傳動的工作情況分析

1.帶傳動的受力分析

帶傳動靠傳動帶與帶輪之間的摩擦力傳遞動力。在正常工作時,此摩擦力的總合與有效圓周力f相等。當帶和帶輪之間所能產生的最大摩擦力ff不能滿足傳動所需要的有效圓周力f時,帶和帶輪之間將發生打滑。

帶傳動中力的基本關係式為

f=f1-f2

f1+f2=2f0

(將要打滑時成立,ff=f)

由以上三式可推出最大摩擦力的公式

此式說明,最大摩擦力ff與帶傳動的初拉力f0成正比,同時還與包角α和摩擦係數v有關。因此在帶傳動設計時,應控制初拉力並保證包角不小於一定數值。

2.帶傳動的運動分析

帶傳動傳遞轉矩時傳動帶在緊邊和松邊所受拉力不同,帶的彈性伸長變形量也不同。所以帶在繞過主動輪或從動輪時,將會因拉力的變化引起彈性伸長變形量的變化,從而使帶速發生變化,帶和帶輪間發生相對滑動。這種由於帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的滑動稱為彈性滑動。

由上述分析可知,彈性滑動現象是不可避免的。

彈性滑動現象說明,在帶繞帶輪迴圈一周中,帶的線速度是變化的。從動輪的線速度υ2要比主動輪線速度υ1略低,其線速度的相對降低量稱為帶傳動的滑動率ε。

由帶傳動的滑動率可知,υ2=(1-ε)υ1,從而可匯出帶的傳動比為

滑動率的數值約為(1~2)%,在傳動比計算中一般可略去不計。但是,滑動率的存在使帶傳動的傳動比不是定值,並隨著負荷增大,從動輪轉速將在一定範圍內相應降低,因此帶傳動不適用於傳動比要求準確的場合。

3.傳動帶的應力分析

帶傳動工作時,帶上作用有迴圈變應力,這些應力由以下三種應力組成:

(1)由緊邊、松邊拉力產生的工作拉應力

(2)由離心力產生的拉應力

(3)由帶繞過帶輪時產生的彎曲應力

把三種應力依次疊加,可看到傳動帶上各點在不同工作位置上的應力是變化的,最大拉應力發生在緊邊進入小帶輪處,σmax=σ1+σc+σb1

三、帶傳動的失效形式和設計準則

1.帶傳動的失效分析

由帶傳動的工作情況分析可知,帶傳動的主要失效形式是帶的打滑、疲勞破壞。

此外,在正常工作時帶的彈性滑動還會引起帶和帶輪的磨損。所以應控制帶輪工作表面的粗糙度,並提高帶和帶輪材料的耐磨性。

為了避免帶的打滑,可提高帶和帶輪間的摩擦力或設法降低有效圓周力;避免疲勞拉斷則應採取措施減小應力σmax或設法提高許用應力[σ]。但以上各項措施是互相關聯而又互相制約的,所以應全面考慮它們對帶傳動能力的影響,制定設計準則。

帶傳動的設計準則是保證傳動帶在不打滑的條件下具有一定的疲勞強度和壽命。根據這個準則可計算出單根v帶所能傳遞的功率,對於設計引數提出以下限制條件:

帶輪尺寸 d1>dmin

帶速5~25m/s

帶輪包角

2.單根v帶傳遞的功率

(1)理**式

單根v帶傳遞功率是依據設計準則、通過限制有效圓周力和帶的最大工作應力兩個條件而匯出的,其表示式如下:

把每種帶傳動不同情況的引數帶入計算即可得出結果,但計算工作量較大。

(2)工程計算公式

工程計算公式的特點是首先求出特定工作條件下的單根v帶p0,然後根據實際工作條件對p0作修正計算。p0及各修正係數都通過試驗計算用線圖和**給出,使設計工作簡化。

式中,△p0是考慮傳動比i≠1時的功率增量;kα、kl分別為包角係數和長度係數。

四、v帶傳動的設計計算

1.v帶傳動的設計內容

(1)確定傳動引數

v帶型號、長度、根數

帶輪基準直徑d1、d2

傳動中心距α

(2)帶輪設計

選擇帶輪材料

確定帶輪結構型式和尺寸(經驗公式)

(3)張緊裝置設計

選定張緊原理和調整方式

裝置的結構設計

2.v帶傳動引數的設計思路

設計v帶傳動應使其傳動引數滿足以下三個條件:

保證運動關係

符合幾何關係

滿足不打滑及疲勞壽命條件

v帶傳動的設計步驟可參照教材有關內容及例題11-1。

3.v帶傳動的引數選擇

(1)小帶輪直徑d1

小帶輪直徑d1是v帶傳動最重要的設計引數,選取d1時應注意:

1)保證工作效能

d1應大於規定的帶輪最小基準直徑dmin(表11-9)。

2)設計標準化

d1應按標準直徑取值。

3)核驗帶速υ

一般控制υ=5~25m/s,以避免過大圓周力或過大離心拉應力。

4)合理的傳動尺寸

當要求傳動結構緊湊時,應在滿足傳動能力的條件下選用直徑較小的帶輪。若傳動尺寸不受限制,在合理帶速範圍內可以選用直徑較大的帶輪。

(2)傳動中心距a

帶傳動中心距也是要由設計者自行選取的傳動引數。中心距取值大小關係到帶長和包角,若中心距過小,則帶長小而降低帶的疲勞強度,同時使包角減小對傳動不利。但中心距過大使傳動結構不緊湊,同時易使帶的抖動加劇。

推薦的中心距取值範圍為0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2),確定帶的基準長度l後,再根據幾何關係求實際中心距a。

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