機械效率計算方法研究

1、帶傳動因結構相對簡單、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)點在機械產品中得到了廣泛的應用.帶 傳動的缺點是傳動比受負載變化的影響，機械效率一般在0.92- 0. 97之間1,實際值常常通過試驗方法得到2.關于帶傳動的設計 方法一直在進步3-8 ，當量摩擦系數(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械效率的研究相對較少，多數(shù) 認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 的能量損失進行計算，研究出了型帶傳動機械效率的精確計算公式, 計算結果與試驗數(shù)據很接近.1帶傳動機械效率的計算

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-設小帶輪、大帶輪的轉速分別為 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，其拉彎與拉直對應的彎矩與純彎曲對應的彎矩幾乎相同11,所以使用材料力學中的彎矩計算公式以簡化計算的復雜性, 單根帶在 小帶輪、大帶輪上的彎矩 1、2分別為 1=051? ，42=052? 5 設帶的彈性回復系數(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,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 設帶傳動的輸入功率為,則 帶傳動的機械效率n為n =. 132設計實例與參數(shù)測量一個螺旋式運輸機的驅動電機功率為 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,彈性回復系數(shù)的測量值為 0. 8,試計算該帶傳動的機械效率.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，單位長度的質量為 0 1

6、0 3 確定帶輪的基準直徑由選型圖選擇小帶輪的基準直徑 1為 140，大帶輪基準直徑的計算值2為1X =140X 3. 2=448,取大帶輪的基準直徑2為450. 4選擇中心距 0 并確定帶的 基準長度初取中心距 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 .查表取標準值=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計算帶傳動的機械效率 n n=66071766=0891若 1、2、1 不變，僅當發(fā)生變化 時，如4 . 0WW 6 . 6,則機械效率n與的計算關系如圖3所示.說明輕載時帶的機械效率變小.圖 3機械效率n與的關系.3Rn試驗測量為 052，為 1362，為 08，0 為 550，為 640，在電機功率穩(wěn)定在 5 5、轉速達到 1440 時,帶傳動機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、縱向與橫向振動產生的,機械效率的平均值 n =0 861,其中含有軸承效率,與計算結果十分接近.圖4機械效率與時間的關系.4R文獻2對型帶做了效率測試，負載和轉速均變化，試驗效率0 . 850n 0 . 892,說明 n 與負載和轉速的大小相關 帶傳動的機械效率沒有機械設計 教材中給出的那么高 3結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生的損失，約占總功率損失的 77 文獻 1以及其他教材與手冊上給出的機械效率值偏高 計算表明，隨著帶截面積的增加與帶速度的提高，該項比例進一步增加減小帶的彈性模量，可 以提高機械效率 帶傳動的機械效率可以通過理論計算