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带传动的工作原理

作者: 来源: 发布时间:2018/2/11 16:12:47  点击数:408
带传动一般由主动轮1、从动轮3和传动带2组成(见图7-1)。根据工作原理不同,带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。
摩擦带传动(见图7-1a)中,由于传动带紧套在带轮上,使带与带轮的接触面上产生正压力,当主动轮转动时,带与轮接触面间产生摩擦力,作用于带上的摩擦力方向和主动轮圆周速度方向相同,驱使带运动。在从动轮上,带作用于轮上的摩擦力的方向与带的运动方向相同,靠此摩擦力使从动轮转动,从而实现主动轮到从动轮间的运动和动力的传递。
同步带传动(见图7–1b)依靠带内周的等距横向齿与带轮相应齿槽间的啮合传递运动和动力。

a)

b)
图7-1带传动的组成
a)摩擦带传动b)同步带传动
下面主要介绍摩擦带传动。
二、带传动的类型、特点和应用
在带传动中,按传动带的横截面形状的不同可分为平带传动、v带传动、多楔带传动及圆带传动等(见图7-2)。平带横截面为矩形,工作面为宽平面;v带横截面为梯形,工作面为两侧面;多楔带是以平带为基体、内表面具有等距纵向楔、工作面为楔的侧面;圆带的横截面为圆形。

图7–2摩擦带的截面形状
平带传动结构简单、制造容易、传动效率较高、带的寿命较长,适用于较大中心距的远距离传动。普通平带由多层覆胶帆布粘合构成,或由帘布或整体织物(丝、麻、绵纶等)构成。聚酰胺片基平带是以高强度的聚酰胺片基为抗拉体,高耐磨的橡胶或铬鞣皮革作覆盖层的新型多层复合型传动带,具有传动能力强、效率高、寿命长、挠性好等优点,适于高速、大功率传动。
v带传动由于传动带的横截面为梯形,带轮上有相应轮槽,其两侧面为工作面,根据楔形摩擦原理,在相同的初拉力或相同的正压力fq作用下,v带传动较平带传动能产生较大的摩擦力(见图7–3),从而提高了v带传动的工作能力。通常v带传动适用于较小中心距和较大传动比的场合,其结构较为紧凑。但v带磨损较快,价格较贵和传动效率较低。

a)

b)
图7–3平带和v带的比较
a)平带传动b)v带传动
多楔带传动兼有平带和v带传动的优点,互补其不足,适于要求结构紧凑,传递功率较大的场合。
圆带结构简单,其材料常为皮革、棉、麻、绵纶等,多用于小功率传动。
带传动的特点是运转平稳、噪声小并有吸振、缓冲作用,过载时带与带轮之间将发生打滑而不致损坏其它零件,即具有过载保护作用。带传动结构简单,制造,安装及维护均较方便。所以,它广泛应于各种机器中。
带传动的缺点是效率低(一般平带传动0.96;v带传动0.95),外形尺寸大,带的寿命较短,不宜用于易燃易爆场合。带传动工作时由于有弹性滑动,所以不能保证准确的传动比。
本章主要介绍普通v带传动的设计。
三、v带的结构、型号和基本尺寸
v带均制成无接头的环形,其结构由包布、顶胶、抗拉体及底胶等部分构成(见图7–4)。抗拉体用来承受基本拉力,顶胶和底胶在带弯曲时分别承受拉伸和压缩,包布主要起保护作用。按抗拉体的结构可分为帘布芯v带(见图7–4a)和绳芯v带(见图7–4b)两种类型。绳芯v带挠性好,抗弯强度高,适用于转速较高,带轮直径较小,要求结构紧凑场合。帘布芯v带制造方便,抗拉强度较高,但易伸长、发热和脱层。

a) b)
图7-4 v带的结构
a)帘布芯结构b)绳芯结构
v带已标准化。按照带的截面高度h与其节宽bp的比值不同,v带又分为普通v带、窄v带、半宽v带及宽v带等四种。
窄v带的基准宽度bp与带高h之比bp/h»1.03~1.1,而普通v带的bp/h»1.4,因以名之。如图7–5所示为它们的比较关系。如图7–5b所示为窄v带的剖面结构,由图可见,其横向尺寸b小(横向刚度大,受力后变形小)、顶面拱起(受力后能保持线绳平齐排列因而各线绳间受力均匀)、强力层位置较高(带的传力位置向轮缘靠近)、压缩层高度增大(增大了带与带轮的有效接触面积从而增大了摩擦力)、两侧呈内凹形(带弯曲后侧面变直而与带轮环槽更好贴合,增大了摩擦力)和包布层采用特制的柔性包布(使带挠性好、易弯、减小了弯曲应力)。因此,与普通v带相比,在相同的传动尺寸时,窄v带的传递功率要大50%~150%;在相同的传递功率下,窄v带传动的尺寸可以减小50%。此外,窄v带传动的容许带速亦高(可达40~45m/s),效率也较高(可达0.90~0.97)。因此窄v带传动适用于大功率且结构要求紧凑的传动。
a)b)
图7-5普通v带与窄v带的比较
a)普通v带b)窄v带
窄v带有基准宽度制、有效宽度制两种尺寸制,这两种尺寸制在我国都有应用。由于有两种尺寸制,就有两种尺寸系列,在设计计算时基本原理是相同的,尺寸计算则有差别。
由于窄v型带传动与普通v型带传动的设计只在几何尺寸计算上不同,其设计方法、步骤、参数选择原则均与普通v带传动相同,在设计窄v带传动过程中采用普通v带传动相同的设计方法,利用窄v带传动的有关图表或数据替代普通v带传动的相应图表及数据即可完成,因此本章中我们主要介绍普通v带传动。
普通v带按截面基本尺寸由小至大分为y、z、a、b、c、d、e等七种型号(见gb/t13575.1-92),各型号的截面尺寸见表7–1。
表7–1普通v带截面尺寸(摘自gb11544-89)
(单位:mm)
型号yzabcde
节宽bp5.38.51114192732
顶宽b6101317223238
高度h4.06.08.011141925
楔角f40°

当v带垂直其底边弯曲时,在带中保持原长度不变的一条周线称为节线;由全部节线构成的面称为节面(见图7–6);节面宽度称为节宽bp。
在v带轮上与所配用v带的节宽bp相对应的带轮直径称为基准直径d。
v带在规定的张紧力下,位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度ld,基准长度系列见表7–2。
表7-2普通v带基准长度系列
(单位:mm)
ld20022425028031535540045050056063071080090010001120125014001600

y
 z
 a
 b
ld1800200022402500280031503550400045005000560063007100800090001000011200125001400016000

a
b
c
 d
 e
普通v带标记示例:b 1600 gb11544--89
b——型号(b型)
1600——基准长度(1600mm)
gb11544--89——标准号
四、带传动的主要几何参数
带传动的主要几何参数有中心距a、带长l(v带为ld)、包角a和带轮基准直径d等(见图7–7)。它们之间有如下近似关系:
带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角。如图7–7所示,可知,小带轮上的包角a1为

因q很小,可以取q»sinq=(d2–d1)/2a,故
(7–1)
式中d1、d2––小、大带轮基准直径(mm);
a–––中心距(mm)
带的基准长度ld为

,并将式中按二项式定理展开,取其前两项,即代入上式整理后得
(mm)(7–2)
由式(7–2)得
(mm)(7–3)

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