文檔簡介
7.1帶傳動概述
第七章帶傳動及其設(shè)計
7.1.1帶傳動的組成、分類及工作原理
嚙合型帶傳動:當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時,由于帶和帶輪間的嚙合,便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動,并傳遞動力(同步帶傳動)。
摩擦型帶傳動:當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時,由于帶和帶輪間的摩擦力,便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動,并傳遞動力(平帶和V帶傳動)。帶傳動的類型
平帶傳動,結(jié)構(gòu)簡單,帶輪也容易制造,在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。
V帶傳動是在一般機械傳動中應(yīng)用最廣的帶傳動,在同樣的張緊力下,V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。
多楔帶傳動兼有平帶傳動和V帶傳動的優(yōu)點,柔韌性好、摩擦力大,主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。
同步帶傳動是一種嚙合傳動,具有的優(yōu)點是:無滑動,能保證固定的傳動比;帶的柔韌性好,所用帶輪直徑可較小。21.V帶的結(jié)構(gòu)2.V帶的類型按照帶的截面高度h與其節(jié)寬bp的比值不同,V帶又分為V帶普通V帶窄V帶半寬V帶寬V帶h/bp0.7h/bp0.9h/bp0.5h/bp0.37.1.2
V帶的結(jié)構(gòu)和類型33.普通V帶的型號表12–1普通V帶截面尺寸(摘自GB/T11544-2008)型號YZABCDE節(jié)寬bp5.38.51114192732頂寬b6101317223238高度h4.06.08.011141925楔角40°mm44.V帶的基本尺寸
當(dāng)V帶垂直其底邊彎曲時,在帶中保持原長度不變的一條周線稱為節(jié)線;由全部節(jié)線構(gòu)成的面稱為節(jié)面;(1)節(jié)線(2)節(jié)面節(jié)面寬度稱為節(jié)寬bp。(3)節(jié)寬bp(4)基準(zhǔn)直徑d
在V帶輪上與所配用V帶的節(jié)寬bp相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑d。(5)基準(zhǔn)長度Ld
V帶在規(guī)定的張緊力下,位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度稱為基準(zhǔn)長度Ld
。5(5)普通V帶標(biāo)記示例:B1600GB/T11544——2008B——型號(B型)1600——基準(zhǔn)長度(1600mm)
GB/T11544——2008——標(biāo)準(zhǔn)號6
表7-2普通V帶基準(zhǔn)長度系列(摘自GB/T13575.1-2008)(單位:mm)Ld200224250280315355400450500560630710800900100011201250140016007型號YZABLd1800200022402500280031503550400045005000560063007100800090001000011200125001400016000型號ABCDE實心帶輪腹板帶輪孔板帶輪橢圓輪幅帶輪
對帶輪的主要要求是重量輕、加工工藝性好、質(zhì)量分布均勻、與普通V帶接觸的槽面應(yīng)光潔,以減輕帶的磨損。對于鑄造和焊接帶輪、內(nèi)應(yīng)力要小。
帶輪由輪緣、輪幅和輪轂三部分組成。
帶輪結(jié)構(gòu)形式:
輪緣部分的輪槽尺寸按V帶型號查教材表7–3。7.1.3
V帶輪71.包角
帶與帶輪接觸弧所對應(yīng)的中心角稱為包角。2.基準(zhǔn)長度Ld
3.中心距a7.1.4帶傳動的主要幾何參數(shù)81.改變帶傳動的中心距7.1.5
V帶傳動的張緊裝置92.張緊輪裝置10工作前:兩邊初拉力相等。工作時:兩邊拉力變化。
①緊邊F0→F1;②松邊F0→F27.2帶傳動的受力分析及運動特性
7.2.1帶傳動的受力分析112.最大有效拉力:柔韌體摩擦的歐拉公式:F1=F2efa
(7–7)切記:歐拉公式不可用于非極限狀態(tài)下的受力分析!1.有效拉力:緊邊、松邊拉力之差,也等于摩擦力的總和
即
F=F1–F2=Ff
12設(shè)帶的總長度不變,根據(jù)線彈性假設(shè):
F1-F0=F0-F2;或:F1+F2=2F0;(7–4)將式(7–5)代入式(7–4)得(7–6)
將式(7–6)代入式(7–7)整理后,可得到帶傳動所能傳遞的最大有效圓周力(7–8)
133.帶傳動打滑
帶傳動工作時,從動輪上工作阻力矩T2所產(chǎn)生的圓周阻力F為
若傳動帶將在帶輪上打滑。
打滑是帶傳動的一種失效形式,將會加速帶的磨損,從動輪轉(zhuǎn)速急速降低,帶傳動失效,應(yīng)避免。14
帶傳動在工作時,從緊邊到松邊,傳動帶所受的拉力是變化的,因此帶的彈性變形也是變化的。7.2.2帶傳動的彈性滑動和傳動比
帶傳動中因帶的彈性變形變化所導(dǎo)致的帶與帶輪之間的相對運動,稱為彈性滑動。15或因此,傳動比為:
彈性滑動導(dǎo)致:
從動輪的圓周速度v2<帶的圓周速度v
<主動輪的圓周速度v1
,速度降低的程度可用滑動率ε來表示:其中16彈性滑動與打滑的區(qū)別:1.產(chǎn)生原因
打滑是由過載引起的;彈性滑動是由于帶具有彈性且兩邊具有拉力差引起的。2.能否避免
打滑是可避免的,彈性滑動是不可避免的一種物理現(xiàn)象。聯(lián)系:彈性滑動量變的積累而引起打滑質(zhì)變的發(fā)生。171.緊邊拉應(yīng)力1和松邊拉應(yīng)力2拉應(yīng)力1=F1/A
(MPa),2=F2/A
(MPa)式中:F1、F2–––緊邊、松邊拉力(N);A–––帶的截面積(mm2)。7.2.3傳動帶的應(yīng)力分析182.彎曲應(yīng)力b
而M=EI/,W=I/y0,=d/2(MPa)(7–13)式中:E–––帶材料的彈性模量(MPa);
y0–––傳動帶截面的中性層至最外層的距離(mm);
d–––帶輪基準(zhǔn)直徑(mm);–––中性層曲率半徑(mm);
I–––慣性矩(mm4)。193.離心拉應(yīng)力c
微段帶上的離心力設(shè)離心力在傳動帶中引起的拉力為Fc,取微段帶dl為分離體,則根據(jù)平衡條件可得Fc=qv2因此,帶中的離心拉應(yīng)力c為
(MPa) (7–14)20結(jié)論:從應(yīng)力分布圖中可以看出:(2)帶的最大應(yīng)力出現(xiàn)在緊邊進入主動輪處,值為(1)帶是在變應(yīng)力下工作的,當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達到一定數(shù)值后,帶將產(chǎn)生疲勞破壞。帶的應(yīng)力分布圖:21打滑、疲勞破壞1.失效形式2.設(shè)計準(zhǔn)則
在不打滑的條件下,具有一定的疲勞強度和壽命。7.3普通V帶傳動的設(shè)計
7.3.1失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則22帶傳動不發(fā)生打滑且有足夠疲勞壽命應(yīng)滿足由實驗知,在108~109次循環(huán)應(yīng)力下為由前知最大有效圓周力即7.3.2單根V帶的額定功率23單根V帶所能傳遞的功率為
在傳動比i=1(即包角=180)、特定帶長、載荷平穩(wěn)條件下由式(7-16)計算所得的單根普通V帶所能傳遞的基本額定功率P1值列于表7-5。即
(kW) (7-16)在實際工況下,單根V帶所能傳遞的額定功率為[P1]=(P1+P1)·Ka·KL(7-17)式中:P1——傳動比i>1時的功率增量(表7-5);Ka——包角修正系數(shù)(表7-6);KL——長度修正系數(shù)(表7-7)。24已知的條件:
設(shè)計計算的主要內(nèi)容:1)傳動的用途、工作情況和原動機類型;
2)傳遞的功率P;
3)大、小帶輪的轉(zhuǎn)速n2和n1;4)對傳動的尺寸要求等。1)V帶的型號、長度和根數(shù);2)中心距;
3)帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸;4)作用在軸上的壓力等。7.3.3
V帶傳動設(shè)計計算和參數(shù)選擇25設(shè)計計算步驟:1.確定計算功率Pc
Pc=KA·P(kW)式中:P–––傳遞的額定功率(kW);
KA–––工況系數(shù)(表7–8)。2.選擇V帶型號
根據(jù)計算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖7–15選擇V帶型號。3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1和d2
一般取d1≥dmin(表7–4),比規(guī)定的最小基準(zhǔn)直徑略大些。大帶輪基準(zhǔn)直徑可按d2=(n1/n2)d1計算。注:大、小帶輪直徑一般均應(yīng)按帶輪基準(zhǔn)直徑系列圓整(表7–9)。264.驗算帶的速度v
帶速一般在v=5~25m/s內(nèi)為宜。5.確定中心距a和V帶基準(zhǔn)長度Ld
(1)根據(jù)空間結(jié)構(gòu)初選a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)
(2)初算基準(zhǔn)長度Ld0
(3)根據(jù)Ld0值,由表7–2選定相近的基準(zhǔn)長度Ld
(4)確定實際中心距a
276.驗算小帶輪上的包角1
一般要求1≥120(特殊情況允許1=90)。如1小于此值,可適當(dāng)加大中心距a;若中心距不可調(diào)時,可加張緊輪。
1也與傳動比i有關(guān),i越大,則1越小。通常為了在中心距不過大的條件下保證包角不致過小,所用傳動比不宜過大。普通V帶傳動一般推薦i≤7,必要時可到10。7.確定V帶根數(shù)z
為使每根V帶受力比較均勻,所以根數(shù)不宜太多,通常應(yīng)小于10根,否則應(yīng)改選V帶型號,重新設(shè)計。288.確定初拉力F0
單根V帶適當(dāng)?shù)某趵?N)9.確定作用在軸上的壓力FQ
297.4同步帶傳動
7.4.1
同步帶傳動的特點及應(yīng)用
同步帶傳動是由一根內(nèi)圓表面設(shè)有等間距齒的環(huán)形帶及具有相應(yīng)齒槽的帶輪所組成的傳動裝置。同步帶傳動綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點,靠帶齒與帶輪的嚙合來傳遞運動和動力。能保證準(zhǔn)確的傳動比,傳動精度較高,可做到主動輪和從動輪同步傳動。缺點是制造和安裝精度要求較高,中心距要求較嚴(yán)格,成本較高。廣泛應(yīng)用于要求傳動比準(zhǔn)確的中、小功率傳動中,如紡織、機床、煙草、輕工、化工、冶金、儀器儀表、食品、石油、汽車等各行各業(yè)各種類型的機械傳動中。307.4.2同步帶傳動的參數(shù)
節(jié)距pb是同步帶傳動最基本的參數(shù),它是在規(guī)定張緊力下,同步帶相鄰對稱兩齒中心線的直線距離(圖7-19)。
節(jié)線是指當(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時,在帶中保持原長度不變的周線(圖7-19),節(jié)線長Lp為公稱長度。圖7-19317.4.3同步帶傳動的設(shè)計計算
同步帶疲勞斷裂,帶齒的剪切和壓潰以及同步帶兩側(cè)邊、帶齒的磨損。失效形式設(shè)計準(zhǔn)則
保證同步帶一定的疲勞強度和使用壽命是設(shè)計同步帶傳動的主要依據(jù)。327.4.3同步帶傳動的設(shè)計計算已知的條件:
設(shè)計計算的主要內(nèi)容:
1)傳動的用途、工作情況和原動機類型;
2)傳遞的功率P;
3)大、小帶輪的轉(zhuǎn)速n2和n1;4)對傳動的尺寸要求等。1)同步帶的型號、長度及齒數(shù);2)中心距;
3)帶輪節(jié)圓直徑及齒數(shù)、帶寬及帶輪結(jié)構(gòu)尺寸等。33設(shè)計計算步驟:1.確定計算功率Pd
Pd=KA·P(kW)式中:P–––傳遞的額定功率(kW);
KA–––工況系數(shù)(表7–13)。2.選擇同步帶型號
根據(jù)計算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖7–20選擇同步帶型號。3.確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑
小帶輪的齒數(shù)z1≥zmin,zmin由帶型和小帶輪的轉(zhuǎn)速由表7-14確定。在帶速和安裝尺寸允許時,z1盡可能選取較大值。大帶輪齒數(shù)z2=iz1。344.驗算同步帶的速度v(
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