機(jī)械效率計算方法研究

1、帶傳動因結(jié)構(gòu)相對簡單、對制造精度要求不高、中心距變化范圍較大、噪音低與過載打滑的優(yōu)點(diǎn)在機(jī)械產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用.帶 傳動的缺點(diǎn)是傳動比受負(fù)載變化的影響，機(jī)械效率一般在0.92- 0. 97之間1,實際值常常通過試驗方法得到2.關(guān)于帶傳動的設(shè)計 方法一直在進(jìn)步3-8 ，當(dāng)量摩擦系數(shù)也得到深入的研究9,但對以計算方法獲得更加精確的帶傳動機(jī)械效率的研究相對較少，多數(shù) 認(rèn)為彈性滑動是主要因素，計入彎曲能量損失計算的比較少10.本 文以帶的拉彎、回彈與拉直過程中的能量損失以及彈性滑動總量對應(yīng) 的能量損失進(jìn)行計算，研究出了型帶傳動機(jī)械效率的精確計算公式, 計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)很接近.1帶傳動機(jī)械效率的計算

2、帶傳動如圖1 所示，其傳動的能量損失包括帶在大、小輪上被拉彎與拉直過程中的 能量損失以及彈性相對滑動引起的摩擦能量損失，忽略空氣的阻 力.圖1型帶傳動.1-設(shè)小帶輪、大帶輪的轉(zhuǎn)速分別為 1、2,帶繞入小帶輪彎曲的角速度與離開小帶輪拉直的角速度3 1、帶繞入大帶輪彎曲的角速度與離開大帶輪拉直的角速度32分別為3 1=2 n 160, 1 2=2n 260. 2普通帶的截面尺寸見115441997,截面圖如圖2所示，為帶的厚度，為節(jié)寬，為中性層頂部厚度，為楔角。，軸在截面的中性層上.在彎曲變形時，截面關(guān)于軸的慣性矩4為二/ 2+2 2二33+42X 2+33 42X 2.3圖2型帶的截面慣性矩計算

3、.2-設(shè)為帶的彈性模量，=1302002，截面小時取小值，截面大時取大值.小帶輪、大帶輪的節(jié)圓直徑分別為1、2.由于帶的彈性良好，其拉彎與拉直對應(yīng)的彎矩與純彎曲對應(yīng)的彎矩幾乎相同11,所以使用材料力學(xué)中的彎矩計算公式以簡化計算的復(fù)雜性, 單根帶在 小帶輪、大帶輪上的彎矩 1、2分別為 1=051? ，42=052? 5 設(shè)帶的彈性回復(fù)系數(shù)為試驗值=0. 750. 85,截面小時取小值，截面大時取大值則單根型帶在彎曲與伸直過程中的功率損失1 為 1=1? 1+11 1+2? 2+21 21066設(shè)單根帶的截面積為 2,根帶中拉力的變化量 =12, 1為緊邊拉力, 2 為松邊拉力.小帶輪的包角a

4、1 = n 2 1，為中心距，帶在小帶輪上的滑動角為a 1, a 1a 1,如圖1所示，滑動段的帶長1 = al?12,滑動角al與帶相對于小帶輪的彈性滯后滑動總量 !分別為a 1=12. 74 1=0. 5a 11. 8 根據(jù)帶的總長不變,得帶相對于大帶輪 的彈性超前滑動總量 2=4 1.帶相對于小帶輪滯后滑動的平均速度 1為1 = 4 1X 10-3=4 1X 10-3a 1 W 1. 9由于歐拉公式1=2中的滑動角 a 與帶輪半徑無關(guān),所以大帶輪上的滑動角a 2=a 1,帶相對于大帶輪滯后滑動的平均速度2為2=42X 10 3=42X 10 3a 2 2.10帶的彈性相對滑動產(chǎn)生的功率損

5、失 2為2=? 1+? 2103.11帶傳動過程中的功率總損失為 =1+2. 12 設(shè)帶傳動的輸入功率為,則 帶傳動的機(jī)械效率n為n =. 132設(shè)計實例與參數(shù)測量一個螺旋式運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動電機(jī)功率為 5. 5, 1 為 1440,傳動比為 3. 2,每天工作不超過 8.型帶的當(dāng)量摩擦系數(shù)的測量值為 0. 52,彈性模量的測量值為 1362,彈性回復(fù)系數(shù)的測量值為 0. 8,試計算該帶傳動的機(jī)械效率.1確定計算功率.取工作情況系數(shù)=1. 2, =1. 2X 5. 5=6. 6, =. 2 選擇帶的型號.由、查帶的選型圖,選擇型帶.型帶的截面積為 812，慣性矩為 4794，單位長度的質(zhì)量為 0 1

6、0 3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由選型圖選擇小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1為 140，大帶輪基準(zhǔn)直徑的計算值2為1X =140X 3. 2=448,取大帶輪的基準(zhǔn)直徑2為450. 4選擇中心距 0 并確定帶的 基準(zhǔn)長度初取中心距 0 為1. 151+2=1. 15140+450=678 5,計算初定帶長 0 為 0二 n 1+22+20+21240= n 2140+450+2X 678. 5+450- 14024X 678. 5=2319. 2 .查表取標(biāo)準(zhǔn)值=2240,中心距0+-02678. 5+2240- 2319. 22=639. 5確定單根帶的基本功率 0與O.查表得0=2. 28,A 0=0. 1

7、7. 6計算帶的根數(shù)查表得包角系數(shù) a 為 092,長度系數(shù)為 106為0+A 0a =6. 6 : 2. 28+0. 17X 0. 92 X 1. 06 =2. 76.取=3. 7計算小帶輪的包角 a 1.a 1 = n- 2- 1 = n- 450- 140639=2.6568計算帶的速度.=n 1160X 1000= nX 140X 144060X 1000=10.56 9計算根帶中的有效拉力 =1000=1000X661056=62510計算根帶中的張緊力 00=500X25a-1+2=500X661056X25092-1+01X10562=54811 計算緊邊拉力 1 與松邊拉力21

8、=0+2=548+6252=8605;2=0-2=548-6252=235512 計算滑動角 a 1.a 1 = 12=860. 5235. 50. 52=2. 492. 13 計算角速度 wlw 2.3 1=2n 160=2nX 144060=150. 8; w 2=2n 260=2nX 1440X 14060X450=46 9 14 計 算 根 帶 中 的 彎 矩 1 與21=051=3X136X47905X140=2792? ;2=0 52=3X 136X 47905X450=8686? 15計算拉彎與拉直的功率損失 11=1? w1+11 1+2? 2+21co2106=1+0. 2X

9、 2792X 150. 8+1+0. 2X 868. 6X46. 9 106=0. 554. 16計算彈性滯后的滑動量 1 . 1=0. 5a 11=625X 0 . 5X 2 . 492 X 1403X 136X 81=3. 3 . 17計算帶滯后的平均速度1與2 .= 1X 10 3a仏1=3. 3X 103X 150 .82 . 492=0 .199;2= 2X 10 3a 2 2=3 .3X 10 3X 46. 92 . 42=0. 062. 18計算彈性相對滑動產(chǎn)生的功率損失 22=? 1+? 2103=6250199+0062103=016319 計算功率損 失 =1+2=0 55

10、4+0 163=0 717 20計算帶傳動的機(jī)械效率 n n=66071766=0891若 1、2、1 不變，僅當(dāng)發(fā)生變化 時，如4 . 0WW 6 . 6,則機(jī)械效率n與的計算關(guān)系如圖3所示.說明輕載時帶的機(jī)械效率變小.圖 3機(jī)械效率n與的關(guān)系.3Rn試驗測量為 052，為 1362，為 08，0 為 550，為 640，在電機(jī)功率穩(wěn)定在 5 5、轉(zhuǎn)速達(dá)到 1440 時,帶傳動機(jī)械效率的測量曲線如圖 4所示，波動特征是由帶沿長度方向的彈性非均勻性、縱向與橫向振動產(chǎn)生的,機(jī)械效率的平均值 n =0 861,其中含有軸承效率,與計算結(jié)果十分接近.圖4機(jī)械效率與時間的關(guān)系.4R文獻(xiàn)2對型帶做了效率測試，負(fù)載和轉(zhuǎn)速均變化，試驗效率0 . 850n 0 . 892,說明 n 與負(fù)載和轉(zhuǎn)速的大小相關(guān) 帶傳動的機(jī)械效率沒有機(jī)械設(shè)計 教材中給出的那么高 3結(jié)論帶傳動的功率損失主要是帶在拉彎與拉直變形過程中產(chǎn)生的損失，約占總功率損失的 77 文獻(xiàn) 1以及其他教材與手冊上給出的機(jī)械效率值偏高 計算表明，隨著帶截面積的增加與帶速度的提高，該項比例進(jìn)一步增加減小帶的彈性模量，可 以提高機(jī)械效率 帶傳動的機(jī)械效率可以通過理論計算