常用传动方式带传动和链传动

第五章 常用传动方式 带传动和链 传动 带传动是利用张紧在带轮上的传动带与带 轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的。链传 动属于具有中间挠性元件的啮合传动。链传 动与摩擦带传动相比，链传动的传动比准确， 传动效率稍高，能在恶劣环境下工作。 第一节 带传动 第二节 链传动 第三节 V带传动的认识和使用 一、带传动类型、特点和应用 1带传动的类型 带传动是由主动带轮、从动带轮和传动带所组成，分为 摩 擦带传动和啮合带传动 两大类。按带横截面的形状，带传动可 分为平带传动、 V带传动、圆带传动和同步带传动等。其中平带 传动、 V带传动、圆带传动为摩擦带传动，同步带传动为啮合带 传动。 平带 （扁平矩形） 与带轮相接 触的内表面 V带 工作面： 传递功率大 (普通 V带、窄 V带） 两侧面 （等腰梯形） 工作面： 结构简单、带轮易制造、传递功率小。 以扁平部分为基体，下面有几条等距的纵向槽 多楔带 圆带 兼有平带弯曲应力小和 V带摩擦力大等优点。 多用于传递 动力较大、结构紧凑的场合。 牵引能力小。常用于仪器、家用器械、人力机械中 工作面： 侧面 同步带：是横截面为矩形、内表面具有等距横向 齿的环形传动带，它与同步带轮组成啮合传动 特点：具有恒定传动比、效率较高。但安装精度 要求高，成本高。 适用于数控机床、绘图仪、录像机、打印机、放 映机等精密机械 一、带传动类型、特点和应用 2带传动的特点和应用 （ 1）传动带有弹性，能缓冲、吸振，传动较平稳， 噪音小； （ 2）摩擦带传动在过载时带在带轮上的打滑，可防 止损坏其他零件，起安全保护作用。但不能保证准确的 传动比。 （ 3）结构简单，制造成本低，适用于两轴中心距较 大的传动。 （ 4）传动效率低，外廓尺寸大，对轴和轴承压力大， 寿命短，不适合高温易燃场合。 一、带传动类型、特点和应用 2带传动的特点和应用 带传动广泛应用在工程机械、矿山机械、 化工机械、交通机械等。 带传动常用于中小功 率的传动 ；摩擦带传动的工作速度一般在 5 25 m s之间，啮合带传动的工作速度可达 50m s； 摩擦带传动的传动比一般不大于 7，啮合带传动 的传动比可达 10。 二、平带传动 1平带传动的形式及使用特点 平带的横截面为扁矩形，工作时，带的环 形内表面与轮缘接触，结构简单，带轮易制造， 成本较低，且平带较薄，挠曲性好， 适于高速 传动 ，又因平带的柔性较好，故又 适于平行轴 的交叉传动和相错轴的半交叉传动 ，其传动形 式有三种，即： 开口传动、交叉传动和半交叉 传动 。平带传动形式和有关参数计算如表所示。 二、平带传动 60180 12aDD 601 8 0 12aDD 60180 1aD aDDDDaL 4 )()(22 21221 aDDDDaL 4 )()(2 21221 aDDDDaL 2)(22 222121 传动简 图 开口式 交叉式 半交叉式 小带轮 包角 胶带几 何长度 开口传动 交叉传动 半交叉传动 平带 两轮 同向 转动 两轴空间交错 带磨损快 两轮 反向 转动 二、平带传动 通常使用的平带是橡胶帆布带，另外还有 皮革带、棉布带等。平带的接头一般应用图示的 几种方法。经胶合和缝合的接头，传动时冲击小， 传动速度可以高一些。铰链带扣的接头传递的功 率较大，但速度不能太高，否则会引起强烈的冲 击和振动。当速度超过 30m s时，可采用轻而薄 的高速传动带，通常是用涤纶纤维绳作强力层， 外面用耐油橡胶粘合而成的无接头的环形带。 1221 / DDnni 二、平带传动 2平带传动的主要参数 （ 1）传动比 带轮的转速与其直径成反比， 。 通常平带传动采用的传动比为 5。 （ 2）带轮的包角 () ，就是带与带轮接触面 的弧长所对应的中心角。包角越小，接触面的弧 就越短，接触面之间所产生的摩擦力总和也就越 小。所以必须保证要有足够大的包角，一般要求 包角 120 。 1221 / DDnni 1221 / DDnni i 二、平带传动 2平带传动的主要参数 由于大带轮的包角总比小带轮的包角大，所以 只要验算小带轮的包角是否符合要求即可。 （ 3）平带的几何长度 平带的几 何长度可按公式来计算，这样计算出的长度称为 计算长度，在实际使用中，还必须考虑胶带装在 带轮上的张紧量、悬垂量（中心距较大时）和胶 带的接头量。 1221 / DDnni 1221 / DDnni i 安装时，带必须以一定的初拉力张紧在带轮上 Ff n2 Ff F1 带工作前： 带工作时： F0 F0 此时，带只受 初拉力 F0作用 n1 F2 F2 松边 退出主动 轮的一边 紧边 进入主 动轮的一边 由于摩擦力的作用： 紧边拉力 - 由 F0 增加到 F1； 松边拉力 - 由 F0 减小到 F2 。 Ff 带轮作用于 带的摩擦力 3. 带传动的受力分析 三、 V带传动 1.普通 V带 （ 1） V带的结构 普通 V带是无接头的环 形带，截面形状为等腰梯形，两侧面为工作面， 夹角。 V带分为帘布结构和线绳结构两种。 V带由 顶胶层 1、抗拉层 2、底胶层 3和包布层 4组成。顶 胶层和底胶层均为橡胶；包布层由几层橡胶布组 成，是带的保护层。帘布结构抗拉强度高，制造 方便，一般场合采用帘布结构；而线绳结构比较 柔软，适用于转速较高、带轮直径较小场合。 1221 / DDnni 三、 V带传动 1221 / DDnni （ 2） V带的型号 V带已标准化，按截面高度与 节宽比值不同， V带又可分为普通 V带、窄 V带、 半宽 V带和宽 V带等多种形式。普通 V带按截面尺 寸由小到大分别为 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 E七种型 号，其中 E型截面积最大，其传递功率也最大， 生产现场中使用最多的是 A、 B、 C三种型号。 V带绕在带轮上产生弯曲，顶胶层受拉伸长， 底胶层受压缩短，其中必有一处既不受拉也不受 压，周长不变。 节线 :在 V带中这种保持原长度不变的任一条周 线称为节线 (图 a)， 节面 :由全部节线构成的面称为节面 (图 b)， 节宽 :节面宽度称为节宽。 1221 / DDnni 1221 / DDnni 基准宽度 :在 V带轮上，与所配用 V带节面处于 同一位置的槽形轮廓宽度称为基准宽度。 基准直径 :基准宽度处的带轮直径称为基准直 径。 基准长度 :V带在规定张紧力下，位于带轮基准 直径上的周线长度称为基准长度。 V带的型号 和基准长度都压印在胶带的外表面上，以供识 别和选用，例如 “ B2500” 即表示 B型 V带，基 准长度为 2500 mm。 三、 V带传动 （ 3） V带的使用特点 V带与平带传动一样， 都是依靠传动带与带轮之间的 摩擦力 来传递运动 和动力的。但 V带是利用带和带轮梯形槽面之间 的摩擦力来传递动力的，所以传递能力比平带大， 一般在相同条件下，可增大三倍。因此， 在同样 条件下， V带传动的结构较平带传动紧凑，故一 般机械传动中广泛使用 V带传动。但 V带传动的效 率低于平带传动，且价格较贵，寿命较短。 V带 传动多采用开口式，它的传动比、带轮包角、基 准长度计算均与开口平带相同。 三、 V带传动 平带的摩擦力为： fFNfF Nf V带的摩擦力为： vNNf fF fFNfF 2/s in2 f v 当量摩擦系数，显然 f v f 相同条件下， V带的摩擦力大于平带，传动能力更大 普通 V带与平带摩擦力之比较 2 V带带轮 （ 1）带轮材料 带轮常采用灰铸铁制造。当带轮 圆周速度 时，常用 HT150或 HT200制造。转速较高 时，用铸钢或轻合金，以减轻重量。低速转动 和 小功率传动时，常采用木材和工程塑料。 （ 2）带轮结构 V带轮通常由轮缘、轮辐和轮毂组 成。带轮的外圈是轮缘，在轮缘上有梯形槽，与轴配合 的部分称为轮毂，连接轮毂与轮缘的部分称为轮辐。带 轮的结构形式有四种，分别为实心式、辐板式、孔板式 和轮辐式结构。一般当 （ 为轴的直径）时， 采用实心式； 时，采用 辐 板式； 时，采用 孔板式； 时，采用轮辐式。 smv 30 smv 15 0)35.2( dd 0d mmd 250 400d mm mmd 400 三、 V带传动 三、 V带传动 （ 4）带轮的沟槽尺寸 胶带绕带轮时会弯曲， 此时胶带节面外侧受拉伸长，其横向相应收缩； 内侧受压缩短，其横向扩张，其结果将使 V带的 横截面变形，楔角比弯曲前的 40 标准值减小， 为保证弯曲变形后的胶带两侧仍能与带轮贴合， 应将轮槽角制成比 40 略小些。带轮直径越小， 带弯曲变形越厉害，轮槽角应越小。 三、 V带传动 3 V带传动的安装和维护 （ 1）选用的 V带型号和长度不要搞错，以保证 V带截 面在轮槽中的正确位置。 V带的外边缘应与带轮的轮缘 取齐（新安装时可略高于轮缘）（图 a）。使 V带与轮槽 的工作面充分接触。如果 V带的外边缘高出轮缘太多 （图 b），则接触面积减小，会使传动能力降低，如果 V 带陷入轮缘太深（图 c），则会使 V带的底面与轮槽的底 面接触，从而使 V带的两工作侧面接触不良， V带与带轮 之间的摩擦力丧失。 三、 V带传动 （ 2）安装带轮时，两带轮轴轴线应相互平行，主动 轮和从动轮槽必须调整在同一平面内。 （ 3） V带的张紧程度调整适当，一般可根据经验来调 整，如在中等中心距的情况下， V带的张紧程度，以大 拇指能按下 15mm左右为合适 . （ 4）套装带时不得强行撬入，应先将中心距缩小， 将带套在带轮轮槽上后，再慢慢调大中心距，使带张紧。 （ 5）对 V带传动应定期检查有无松弛和断裂现象，以 便及时张紧和更换 V带；更换时必须使一组 V带中的各根 带的实际长度尽量相等，以使各根 V带传动时受力均匀， 所以要求成组更换。 三、 V带传动 （ 6） V带传动装置必须装安全防护罩，以防止绞伤人， 也可防止油、酸、碱和其他杂物飞溅到 V带上而对 V带腐 蚀和影响传动，另外使用防护罩还可防止 V带在露天作 业下的曝晒和灰尘，避免过早老化。 （ 7）带传动主要失效形式。靠摩擦工作的带传动， 当传递的载荷超过带与带轮之间的最大摩擦力时，带传 动将出现打滑，这是带传动的主要失效形式之一；另外 因为带在传动中，带承受的是变应力。当应力超过极限 值时，传动带的局部将出现帘布（或线绳）与橡胶脱离 现象，即脱离，以至断裂，丧失传动能力，这种现象称 疲劳损坏，它将引起带传动失效，严重的疲劳损坏可导 致胶带断裂 。 四、带传动的张紧装置 带传动的张紧装置可采用调整中心距和使用张紧轮两种方法。 1.调整中心距 一般利用调整螺钉来调整中心距。在水平传动（或接近水平） 时，电动机装在滑槽上，利用调整螺钉调整中心距（图 a）；图 b所 示为垂直传动。电动机可装在托架座上，利用调整螺钉来调整中心 距；也可利用电动机自身的重量下垂，以达到自动张紧的目的（图 c），这种方法多用在小功率的传动中。 四、带传动的张紧装置 2.使用张紧轮 当中心距不能调整时可采用张紧轮装置。图 a所示，为平带传动 时采用的张紧轮装置，它是利用重锤使张紧轮张紧平带，平带传动 时的张紧轮应安放在平带松边的外侧，并要靠近小带轮处，这样小 带轮的包角得以增大，提高了平带的传动能力。图 b所示，为 V带传 动时采用的张紧轮装置，对于 V带传动的张紧轮，其位置应安放在 V 带松边的内侧，这样可使 V带传动时只受到单方向的弯曲，同时张 紧轮应尽量靠近大带轮的一边，这样可使小带轮的包角不至于过分 减小。 第二节 链传动 链传动由主动链轮 1、 从动链轮 3和传动链 2 组成 。 链传动靠链条与链轮轮齿的啮合来传递 平行轴间的运动和动力 。 第二节 链传动 一、链传动的传动比 链传动中，主动链轮的齿数为 z1，转速为 n1,从动链轮的齿数为 z2，转速为 n2.由于是啮合 传动 ,在单位时间里两链轮转过的齿数应相等 , 即 ； 并用 表示传动 比，所以 2211 nznz 1221 zznn i 1221 zznni 二、链传动的传动类型 链传动的类型很多，按用途不同，链传动 分为传动链、起重链和牵引链。传动链用于传 递运动和动力；起重链用于起重机械中提升重 物；牵引链用于运输机械驱动输送带等。 传动链种类繁多，最常用的是滚子链和齿 形链。 第二节 链传动 二、链传动的传动类型 1滚子链 滚子链又称套筒滚子链，其结构如图所示， 是由内链板 1、外链板 2、销轴 3、套筒 4和滚子 5 组成。 第二节 链传动 二、链传动的传动类型 滚子链的主要参数是链条的节距， 节距是 指滚子链上相邻两销轴中心的距离，用 p表示 ， 节距越大，链的各元件尺寸越大，承载能力越 大；但当链轮齿数一定时，节距增大将使链轮 直径增大。因此，在承受较大载荷，传递功率 较大时，可用 多排链 ，如图所示，它相当于几 个普通单排链之间用长销轴联接而成。但排数 越多，就越难使各排受力均匀，故排数不能过 多，常用双排链或三排链，四排以上的很少用。 二、链传动的传动类型 链条的长度常以链节数表示 。根据需要确定 链节数后，将其联接成环形，接头形式如图所示， 如果链节数目正好是偶数，链条连成环形时可以 将内、外链板搭接，入销轴后可以用开口销或弹 簧夹锁住；如果链节数为奇数，则需采用过渡链 节，才能首尾相连，链条受拉时，过渡链节将受 到附加弯矩。故一般情况下要尽量采用偶数链节 的链条。 二、链传动的传动类型 2齿形链 齿形链根据铰接的结构不同，可分 圆销铰 链式、轴瓦铰链式和滚子铰链式 三种。图所示 为圆销铰链式齿形链。主要由套筒 1、齿形板 2、 销轴 3和外链板 4组成。销轴 3与套筒为间隙配合。 这种铰链的承压面仅为宽度的一半，故比压大， 易磨损，成本较高。但它比套筒滚子链传动平 稳，传动速度高，且噪声小，因而齿形链又叫 无声链。 二、链传动的传动类型 3链轮 为保证链轮轮齿面具有足够强度和耐磨性， 链轮的材料通常采用优质碳素钢或合金钢，并经 过热处理。 链轮的齿形已标准化，用标准刀具加 工。链轮的结构可根据尺寸的大小来确定，直径 小的链轮制成实心式，中等直径的链轮可做成腹 板式或孔板式，直径较大时可采用组合式结构， 轮齿磨损后可更换齿圈。 三、链传动的应用特点 1链传动是靠 啮合 工作，可获得 准确的平 均传动比 。 2与带传动相比，链传动张紧力小， 轴上 受力较小，传递功率较大 ，效率也较高，必要 时，链传动可以在低速高温、油污的情况下工 作。 3与齿轮传动相比，它可在两轴 中心距较 大的场合 下工作。 4由于瞬时链速是变化的，因此瞬时传动 比不是常数， 传动平稳性较差 ，有噪音且链速 不宜过高。 三、链传动的应用特点 以上特点说明， 链传动主要适用于不宜采 用带传动和齿轮传动，而两轴平行，且中心距 较大，功率较大，而又要求平均传动比准确的 场合， 目前在矿山、石油、化工、印刷、交通 运输及建筑工程等部门的机械中均有应用。 通常传动链传递的功率 P100kw ，链速 v15 m s，传动比 i6 8，中心距 a8m ， 润滑良好时，效率可达 0.97 0.98。 四、链传动的主要失效形式 1 链板的疲劳断裂。 链条工作时，紧边比 松边拉力大，两边的应力也不一样，所以链板 承受着变应力，当应力超过疲劳强度极限时， 链板将因疲劳而断裂。 2 套筒、滚子的疲劳点蚀。 在链条与链轮 啮合时，链节与轮齿接触时产生冲击，速度越 高，冲击力也越大。当冲击应力超过疲劳强度 极限时，滚子或套筒产生细微的疲劳裂纹，裂 纹逐渐发展，使表面金属微粒脱落，这种现象 称为疲劳点蚀。这种失效形式发生在润滑良好 的高速传动中。 四、链传动的主要失效形式 3 销轴和套筒胶合。 速度过高时，链节所 受的冲击和振动载荷增大，积累的热量也增大， 当销轴和套筒在高温情况下直接摩擦接触时， 容易导致两者胶合而失效。 4 链条脱落。 销轴与套筒间相对转动产生 磨损，磨损后导致链条的节距增大，当节距增 大过多时，导致脱链现象而使传动失效。 5 链条过载拉断。 在低速（ ） 重载或突然过载时，链条传递的拉力超过了静 强度极限时，链条将被拉断。 smv 6.0 五、链传动的安装与维护 (1)安装链传动时，两链轮轴线必须 平行 ， 并且两链轮旋转平面应 位于同一平面内 ，否则 会引起脱链和不正常的磨损。 (2)为了防止链传动松边垂度过大，引起啮 合不良和抖动现象，应 采取张紧措施 。张紧方 法有：当中心距可调时，可增大中心距，一般 把两链轮中的一个链轮安装在滑板上，以调整 中心距；当中心距不可调时，可去掉 2个链节， 或采用张紧轮张紧，张紧轮应放在松边外侧靠 近小轮的位置上。 五、链传动的安装与维护 (3)良好的润滑可减轻磨损、缓和冲击和振 动，延长链传动的使用寿命。采用的润滑油要 有较大的运动粘度和良好的油性，通常选用的 牌号为 L AN32、 L AN46、 L AN68等全损耗系 统用油。对于不便使用润滑油的场合，可用润 滑脂，但应定期涂抹，定期清洗链轮和链条。 (4)在链传动的使用过程中，应定期检查润 滑情况及链条的磨损情况。