第13章 帶傳動(dòng)2-V帶設(shè)計(jì)

第13章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)人生最大的快樂不在于占有什么，而在于追求什么的過程?！旧?3.5V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算13.5.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和單根V帶額定功率1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

由于帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，使V帶具有一定的疲勞強(qiáng)度。

2.單根V帶額定功率單根V帶所能傳遞的功率與帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、帶速、帶輪直徑、包角大小以及載荷性質(zhì)等有關(guān)。為了便于設(shè)計(jì)，測(cè)得在載荷平穩(wěn)、包角為180°及特定長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)條件下，單根V帶在保證不打滑并具有一定壽命時(shí)所能傳遞的功率P0(kW)，稱為額定功率。各種型號(hào)的P0值見表13-3。

表13-3單根普通V帶的基本額定功率P0

(α1=α2=180°，特定長(zhǎng)度，載荷平穩(wěn))單位：kW表13-3單根普通V帶的基本額定功率P0

當(dāng)實(shí)際使用條件與實(shí)驗(yàn)條件不符合時(shí)，此值應(yīng)當(dāng)加以修正，修正后即得實(shí)際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率［P］的計(jì)算公式如下：［P］=(P0+ΔP0)KαKL

(13-14)式中：Kα——包角系數(shù)，考慮不同包角對(duì)傳動(dòng)能力的影響，其值見表13-7；

KL——長(zhǎng)度系數(shù)，考慮不同帶長(zhǎng)對(duì)傳動(dòng)能力的影響，其值見表13-2；ΔP0——功率增量(kW)，考慮傳動(dòng)比i≠1時(shí)帶在大帶輪上的彎曲應(yīng)力較小，從而使P0值有所提高，ΔP0值見表13-5。表13-7包角系數(shù)Kα

表13-5單根普通V帶i≠1時(shí)額定功率的增量ΔP0單位：kW表13-5單根普通V帶i≠1時(shí)額定功率的增量ΔP0單位：kW一、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：１．已知條件：已知：原動(dòng)機(jī)的類型、帶傳動(dòng)的用途和工作條件、所需傳遞的功率小帶輪和大帶輪的轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比、對(duì)傳動(dòng)的位置及外廓尺寸的要求。２．內(nèi)容：V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容包括傳動(dòng)帶和帶輪兩部分。傳動(dòng)帶設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：選擇傳動(dòng)帶的型號(hào)，確定傳動(dòng)帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和根數(shù)，計(jì)算傳動(dòng)的中心距和壓軸力等。帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和結(jié)構(gòu)，計(jì)算帶輪的輪槽尺寸等。13.5.2V帶的設(shè)計(jì)步驟

1.確定設(shè)計(jì)功率PC

2.選擇帶型

3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2

4.確定中心距和帶長(zhǎng)5.驗(yàn)算小帶輪包角α16.確定V帶根數(shù)z

7.計(jì)算初拉力F0和軸上壓力FQ

8.帶輪設(shè)計(jì)（確定結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)尺寸、輪槽尺寸、材料，畫出帶輪工作圖）二、設(shè)計(jì)步驟1.確定設(shè)計(jì)功率PC設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率再考慮載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素而確定的，表達(dá)式如下。PC=KAP

式中:P——所需傳遞的名義功率，kW；

KA——工作情況系數(shù)，按表13-8選取。表13-8工作情況系數(shù)KA

2.選擇帶型：V帶的帶型可根據(jù)設(shè)計(jì)功率PC和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖13-15選取。圖13-15普通V帶選型圖3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2(1)選取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1。帶輪直徑越小，則帶的彎曲應(yīng)力越大，易于疲勞破壞。V帶輪的最小直徑ddmin見表13-9。選擇較小直徑的帶輪，傳動(dòng)裝置外廓尺寸小、重量輕；而帶輪直徑增大，則可提高帶速、減小帶的拉力，從而可能減少V帶的根數(shù)，但這樣將增大傳動(dòng)尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)可參考圖13-15中給出的帶輪直徑范圍按標(biāo)準(zhǔn)取值。表13-9V帶輪的最小直徑注：帶輪的基準(zhǔn)直徑系列是2022.4252831.535.540455056637175808590951001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153353754004254504755005305606006306707107508009001000106011201250160020002500(2)驗(yàn)算帶的速度。一般在v=5～25m/s內(nèi)選取，以v=20～25m/s最有利。對(duì)Y、Z、A、B、C型帶vmax=25m/s，對(duì)D、E型帶，vmax=30m/s。如v＞vmax，應(yīng)減小dd。式中：V的單位m/s;dd1的單位為mm;n1的單位為r/min.（3）確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2。 計(jì)算后也應(yīng)按表13-8直徑系列值圓整。當(dāng)要求傳動(dòng)比精確時(shí)，應(yīng)考慮滑動(dòng)系數(shù)ε來計(jì)算輪徑，此時(shí)dd2可不圓整。通常取ε=0.02。4.確定中心距和帶長(zhǎng)當(dāng)中心距較小時(shí)，傳動(dòng)較為緊湊，但帶長(zhǎng)也減小，在單位時(shí)間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)增多，即帶內(nèi)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加，會(huì)降低帶的壽命。而中心距過大時(shí)則傳動(dòng)的外廓尺寸大，且高速時(shí)容易引起帶的顫動(dòng)，影響正常工作。

一般推薦按下式初步確定中心距a0，即a0=(0.7～2)(dd1+dd2)初選a0后，可根據(jù)下式計(jì)算V帶的初選長(zhǎng)度L0。(13-2)根據(jù)初選長(zhǎng)度L0，由表13-2選取與L0相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，作為所選帶的長(zhǎng)度，然后就可以計(jì)算出實(shí)際中心距a，即(13-16)考慮到安裝調(diào)整和帶松弛后張緊的需要，應(yīng)給中心距留出一定的調(diào)整余量。中心距的變動(dòng)范圍為課本p2205.驗(yàn)算小帶輪包角α1(13-1)一般要求α1≥120°否則應(yīng)適當(dāng)增大中心距或減小傳動(dòng)比，也可以加張緊輪。（增大包角和增大摩擦系數(shù)，都可提高帶傳動(dòng)所能傳遞的圓周力）6.確定V帶根數(shù)z

(13-15)帶的根數(shù)z應(yīng)圓整，為使各根帶受力均勻，其根數(shù)不宜過多，一般取z＝2～5根為宜，最多不能超過8～10根，否則應(yīng)改選型號(hào)或加大帶輪直徑后重新設(shè)計(jì)。7.計(jì)算初拉力F0和軸上壓力FQ（1）初拉力。初拉力F0過小，則產(chǎn)生的摩擦力小，傳動(dòng)易打滑。初拉力愈大，帶對(duì)輪面的正壓力和摩擦力也愈大，不易打滑，即傳遞載荷的能力愈大； 但初拉力過大會(huì)增大帶的拉應(yīng)力，從而降低帶的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)作用在軸上的載荷也大，故初拉力的大小應(yīng)適當(dāng)?？紤]離心力的影響時(shí)，單根V帶的初拉力可按下式計(jì)算(13-17)Kα——包角系數(shù)，考慮不同包角對(duì)傳動(dòng)能力的影響，其值見表13-7；（2）軸上壓力。帶的張緊對(duì)安裝帶輪的軸和軸承來說，會(huì)影響其強(qiáng)度和壽命。因此必須確定作用在軸上的徑向壓力FQ，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常不考慮松邊、緊邊的拉力差，近似按帶兩邊的初拉力的合力來計(jì)算。由圖13-11可知計(jì)算壓軸力是為了校核軸的剛性

8.帶輪設(shè)計(jì)帶輪設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)尺寸、輪槽尺寸、材料，畫出帶輪工作圖。

9.寫出設(shè)計(jì)結(jié)果選用

根

類型的

帶，中心距a=

mm，帶輪直徑dd1=

mm

、dd2=

mm，初拉力F0=

N，軸上壓力FQ=

N。

【例1】試設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的V帶傳動(dòng)，采用三相異步電機(jī)Y160L—6，其額定功率P＝11kW，轉(zhuǎn)速n1＝970r/min，傳動(dòng)比i=2.5，兩班制工作。

解

(1)確定計(jì)算功率PC，選取V帶類型。查表13-8得工作情況系數(shù)KA=1.2，根據(jù)式(13-17)有PC=KAP=1.2×11=13.2kW根據(jù)FC＝13.2kW、n1＝970r/min，從圖13-15中選用B型普通V帶。(2)確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1與dd2

。由表13-9查得主動(dòng)輪的最小基準(zhǔn)直徑dd1min=125mm，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑系列，取dd1＝160mm。根據(jù)式(13-9)，計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=dd1i=160×2.5=400mm根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列，取dd2=400mm。(3)驗(yàn)算帶的速度。根據(jù)下式有速度在5m/s～25m/s內(nèi)，合適。(4)確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距。根據(jù)式初步確定中心距a0=800mm。根據(jù)式(13-20)計(jì)算帶的初選長(zhǎng)度a0=(0.7～2)(dd1+dd2)根據(jù)表13-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=2500mm。根據(jù)式(13-16)，帶的實(shí)際中心距a

根據(jù)式13-22可知，中心距可調(diào)整范圍為(5)驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α1。根據(jù)式(13-1)有主動(dòng)輪上的包角合適。(6)計(jì)算V帶的根數(shù)z。根據(jù)式(13-15)由B型普通V帶，n1＝970r／min，dd1＝160mm，查表13-3得P0=2.70kW；由i＝2.5，查表13-5得ΔP0＝0.3kW；由α1＝163°，查表13-7得Kα＝0.953；由Ld=2500mm，查表13-2得KL=1.03。則取z=5根。(7)計(jì)算初拉力F0。根據(jù)式(13-17)有查表13-1得q=0.17kg／m，故

(8)計(jì)算作用在軸上的壓力FQ。根據(jù)式(13-18)有（9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)設(shè)計(jì)，畫帶輪工作圖。（10）設(shè)計(jì)結(jié)果：選用5根B型V帶。中心距a=801mm，帶輪直徑dd1=160mm，dd2=400mm，軸上壓力FQ=2719.8N設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)某機(jī)床用普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)額定功率P=8kw，轉(zhuǎn)速n1=1480r/min，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2=650r/min，每天工作兩班制。設(shè)計(jì)二設(shè)計(jì)某鼓風(fēng)機(jī)用普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)額定功率P=10kw，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2=400r/min，中心距約1500mm，每天工作24h。13.6V帶輪材料和結(jié)構(gòu)帶輪通常由三部分組成：輪緣(用以安裝傳動(dòng)帶)、輪轂(與軸聯(lián)接)、輪輻或腹板(聯(lián)接輪緣和輪轂)。

帶輪設(shè)計(jì)

帶輪設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)尺寸、輪槽尺寸、材料，畫出帶輪工作圖。 (P219)帶輪的常用材料是鑄鐵當(dāng)帶速v≤25m/s時(shí)，可用HT150；當(dāng)帶速v=25~30m/s時(shí)，可用HT200；當(dāng)帶速v＞35m/s時(shí)，可用鑄鋼；小功率時(shí)可用鑄鋁或工程塑料。帶輪的材料（1）實(shí)心輪用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))；（2）腹板輪用于中小尺寸的帶輪(