第12章帶傳動(dòng)

1、第12章帶傳動(dòng) 第12章帶傳動(dòng) 12.1 12.1 概述概述12.2 V12.2 V帶的結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)帶的結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)12.3 帶傳動(dòng)的工作情況分析帶傳動(dòng)的工作情況分析第12章帶傳動(dòng) 12.1概述概述 帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用很廣的機(jī)械傳動(dòng)，如圖12-1所示，它是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和緊套在兩帶輪上的傳動(dòng)帶所組成。依靠傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦力，將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩傳給從動(dòng)軸。 第12章帶傳動(dòng) 圖12-1帶傳動(dòng)示意圖 第12章帶傳動(dòng) 1.1.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用與齒輪傳動(dòng)相比較，帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)為：（1）傳動(dòng)帶彈性好，能減緩沖擊，吸收振動(dòng)，特別是無(wú)接頭的V形帶，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)噪聲；（2）當(dāng)機(jī)器發(fā)生

2、過(guò)載時(shí)，帶與帶輪之間會(huì)自動(dòng)打滑，可防止其他零件因過(guò)載而損壞，起到保護(hù)作用；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，維護(hù)方便；（4）能用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。 第12章帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：外廓尺寸大、傳動(dòng)效率較低、帶的壽命短、對(duì)軸的作用力較大。另外，由于帶傳動(dòng)在工作中受摩擦力和皮帶彈性變形的影響，所以不能保證傳動(dòng)比恒定。由以上特點(diǎn)可知，帶傳動(dòng)通常應(yīng)用于傳動(dòng)比要求不高、兩軸中心距較大的機(jī)械中，如汽車中曲軸與水泵、發(fā)電機(jī)之間的傳動(dòng)。 第12章帶傳動(dòng) 2.2.帶傳動(dòng)的類型帶傳動(dòng)的類型根據(jù)帶的橫截面形狀，傳動(dòng)帶可分為平帶、V帶、多楔帶、圓帶及同步帶等類型，如圖12-2所示。平帶的橫截面為長(zhǎng)方形，由多層膠帆

3、布構(gòu)成，工作面是與帶輪接觸的內(nèi)表面，帶長(zhǎng)可按需要剪截后連接成封閉環(huán)形。 第12章帶傳動(dòng) V帶的橫截面為等腰梯形，工作面是帶與輪槽接觸的兩側(cè)面，這種皮帶是無(wú)接頭的環(huán)形帶，常常幾根一起使用。根據(jù)帶與帶輪楔形槽兩側(cè)面摩擦的受力分析可知，在相同壓緊力和摩擦系數(shù)的條件下V帶產(chǎn)生的摩擦力約為平帶的3倍，同時(shí)，V帶可以多根并用，所以，V帶可比平帶傳遞更大的功率。V帶又分為普通V帶、窄V帶、寬V帶、半寬V帶及大楔角V帶等多種類型，其中普通V帶應(yīng)用最廣。 第12章帶傳動(dòng) 多楔帶相當(dāng)于多條V帶組合，兼有平帶與V帶的優(yōu)點(diǎn)，主要用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)。圓帶的橫截面為圓形，一般用于功率較小的低速傳動(dòng)，如儀器、縫紉

4、機(jī)等。同步帶是帶齒的環(huán)形帶，屬嚙合型傳動(dòng)，靠皮帶上的齒與帶輪上相應(yīng)的輪齒嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。因而，其傳動(dòng)比準(zhǔn)確，但對(duì)制造及安裝精度要求較高，成本也較高。 第12章帶傳動(dòng) 圖12-2傳動(dòng)帶的主要類型(a)平帶；(b)V帶；(c)多楔帶；(d)同步帶；(e)圓帶 第12章帶傳動(dòng) 12.2V帶的結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)帶的結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn) 普通V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，按其結(jié)構(gòu)分為簾布芯結(jié)構(gòu)和繩芯結(jié)構(gòu)兩類。它的橫截面結(jié)構(gòu)如圖12-3所示，由包布層（膠帆布）、伸張層（頂膠）、強(qiáng)力層（抗拉體）和壓縮層（底膠）組成。包布層由膠帆布制成，用于保護(hù)V帶。伸張層由橡膠制成，裝在帶輪上彎曲時(shí)承受拉伸。強(qiáng)力層可由幾層膠簾布或由一層膠線繩制成，用來(lái)承受

5、基本拉力。簾布芯結(jié)構(gòu)的V帶容易制造，抗拉強(qiáng)度好，用于一般用途的傳動(dòng)；蠅芯結(jié)構(gòu)的V帶柔軟、韌性好、抗彎強(qiáng)度高，用于帶輪直徑小及轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。近年來(lái)，有時(shí)還采用合成纖維作V帶的強(qiáng)力層，以提高其承載能力。壓縮層用橡膠制成，以便在彎曲時(shí)承受壓縮。 第12章帶傳動(dòng) 圖12-3普通V帶的結(jié)構(gòu) 第12章帶傳動(dòng) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，普通V帶按截面尺寸不同，分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。Y型V帶的截面尺寸最小，E型V帶的截面尺寸最大，具體的截面尺寸如需要請(qǐng)查閱有關(guān)資料。V帶是無(wú)接頭的環(huán)形帶，每種型號(hào)都有幾種不同的周長(zhǎng)。當(dāng)V帶彎曲時(shí)，伸張層將會(huì)伸長(zhǎng)，壓縮層被壓縮，而兩者之間的中性層的長(zhǎng)度不發(fā)生變化。沿V

6、帶中性層量得的寬度叫節(jié)寬，用bp表示。在皮帶輪槽中亦有與V帶節(jié)寬相應(yīng)的輪槽寬度稱為基準(zhǔn)寬度，用bd表示；而該處的直徑稱為帶輪的基準(zhǔn)直徑，用dd表示（如圖12-4所示）。V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的皮帶中性層的周長(zhǎng)，稱為V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，用Ld表示，用于V帶傳動(dòng)的幾何尺寸的計(jì)算。 第12章帶傳動(dòng) 圖12-4基準(zhǔn)寬度與基準(zhǔn)直徑 第12章帶傳動(dòng) 12.3帶傳動(dòng)的工作情況分析帶傳動(dòng)的工作情況分析 1.1.帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的皮帶是緊套在主、從動(dòng)帶輪上的，帶與帶輪之間存在一定的正壓力。(1)靜態(tài)下：帶輪兩邊的帶拉力相等，即上下兩邊受相同的初拉力F0（如圖12-5（a）所示

7、）。 第12章帶傳動(dòng) 圖12-5帶傳動(dòng)的受力分析 第12章帶傳動(dòng) (2)帶傳動(dòng)工作時(shí)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠摩擦力拖動(dòng)帶和從動(dòng)輪。傳遞載荷時(shí)，在摩擦力的作用下，使繞主動(dòng)輪一邊的帶拉得更緊，帶的拉力由F0增至F1，形成緊邊；而另一邊的帶則由F0降至F2，形成松邊(如圖12-5（b）所示)。緊邊和松邊的拉力差稱為有效拉力F，即 F=F1-F2 （12-1） 有效拉力F在數(shù)值上等于帶與小帶輪接觸面上產(chǎn)生的摩擦力總和Ff。若傳遞功率為P（kW），帶的速度為v（m/s），則帶傳動(dòng)所需要的有效拉力應(yīng)為 )N(1000vPF （12-2） 第12章帶傳動(dòng) 由于工作前后V帶的總長(zhǎng)近似不變，故緊邊的拉力增加量應(yīng)等于

8、松邊拉力的減少量，即 F1+F2=2F0 （12-3） 由式（12-1）及式（12-3）得 緊邊拉力 201FFF（12-4） 松邊拉力 202FFF（12-5） 第12章帶傳動(dòng) (3)帶將打滑時(shí)：對(duì)于一定的張緊力F0來(lái)說(shuō)，當(dāng)帶所傳遞的有效拉力F超過(guò)帶與帶輪接觸面之間的最大摩擦力總和時(shí)，帶將在帶輪上打滑，即將打滑時(shí)，F(xiàn)1和F2之間的關(guān)系，可用歐拉公式表示 1e21faFF（12-6） 式中：e為自然對(duì)數(shù)底，e=2.718；f為摩擦系數(shù)（對(duì)于V帶傳動(dòng)，用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv）；1為皮帶在小帶輪上的包角（rad）。 第12章帶傳動(dòng) 2.2.帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析當(dāng)帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中的應(yīng)力有拉

9、應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及離心應(yīng)力三種。(1)拉應(yīng)力。由于帶傳動(dòng)的緊邊拉力與松邊拉力不相等，故帶在緊邊和松邊上的拉應(yīng)力值也不同，其值為緊邊拉應(yīng)力 緊邊拉應(yīng)力 AF11松邊拉應(yīng)力 AF22（12-7） （12-8） 第12章帶傳動(dòng) (2)彎曲應(yīng)力。帶繞在帶輪上將會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，其值為 小帶輪應(yīng)力 1d1dEhb（12-9） 大帶輪應(yīng)力 2d2dEhb（12-10） 式中：E為帶的彈性模量（MPa）；h為帶高度（mm）；dd1為小帶輪的基準(zhǔn)直徑（mm）；dd2為大帶輪的基準(zhǔn)直徑（mm）。 第12章帶傳動(dòng) (3)離心應(yīng)力c。帶繞帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用而在帶的全長(zhǎng)上產(chǎn)生離心拉應(yīng)力，其值為 )MPa(2

10、cAqv（12-11） 式中：q為帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量（kg/m）；A為帶的橫截面面積（mm2）；v為皮帶的速度（m/s）。由圖12-6可以看出，帶中最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊開始繞入小輪處（即A1點(diǎn)），其值為 max=1+b1+c （12-12） 第12章帶傳動(dòng) 圖12-6帶工作時(shí)應(yīng)力分布情況 第12章帶傳動(dòng) 3.帶的彈性滑動(dòng)和打滑帶的彈性滑動(dòng)和打滑皮帶是彈性體。帶傳動(dòng)時(shí)，由于緊邊和松邊的拉力不同，而兩邊的彈性變形就不同，運(yùn)動(dòng)速度v1和v2也就不同，如圖12-7所示，顯然，v1v2 。可見，帶在主動(dòng)輪上繞行時(shí)，其速度由v1降至v2 ，由于主動(dòng)輪是等速轉(zhuǎn)動(dòng)，其線速度始終為v1 ，所以，皮帶與主動(dòng)輪產(chǎn)生了相對(duì)滑動(dòng)。同理，皮帶與從動(dòng)輪面也發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，造成帶速領(lǐng)先于從動(dòng)輪。我們把由于皮帶緊、松邊的彈性變形不同而引起皮帶在帶輪面上滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為彈性滑動(dòng)。 第12章帶傳動(dòng) 圖12-7帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng) 第12章帶傳動(dòng) 一般說(shuō)來(lái)，并不是在帶與帶輪的全部接觸弧上都發(fā)生彈性滑動(dòng)，只有當(dāng)外載荷引起的有效