第七章带传动

第七章第七章 带传动带传动 带传动的工作原理、特点、应用及分类；带传动的工作原理、特点、应用及分类；V带传动的失带传动的失效形式与设计准则；带传动的受力分析和应力分析；带轮效形式与设计准则；带传动的受力分析和应力分析；带轮的结构；的结构； 要求学生了解带传动的工作原理、类型、特点和应用；要求学生了解带传动的工作原理、类型、特点和应用； V带传动的工作原理、类型、特点和应用；带传动的主带传动的工作原理、类型、特点和应用；带传动的主要失效形式和计算准则。要失效形式和计算准则。本章教学内容本章教学内容本章教学重点本章教学重点本章基本要求本章基本要求7.1 带传动的类型、特点和应用带传动的类型、特点和应用一、带传动的工作原理和类型：一、带传动的工作原理和类型：如图所示，带传动一如图所示，带传动一般是由般是由主动轮主动轮、从动从动轮轮、紧套在两轮上的、紧套在两轮上的传动带传动带及及机架组成机架组成。当原动机驱动主动带当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作带轮之间摩擦力的作用，使从动带轮一起用，使从动带轮一起转动，从而实现运动转动，从而实现运动和动力的传递。和动力的传递。1.带传动的组成带传动的组成2.摩擦式带传动的工作原理摩擦式带传动的工作原理原动机转动原动机转动主动轮转动主动轮转动驱动主动轮从动轮转动从动轮转动带与轮的摩擦工作原理：工作原理：利用中间挠性件利用中间挠性件(带带)，靠摩擦力，靠摩擦力(或啮合或啮合)在主、从在主、从 动轴间传递旋转运动和动力。动轴间传递旋转运动和动力。带的传动过程：带的传动过程：带传动中的一定的预紧力是带传动正常工作的带传动中的一定的预紧力是带传动正常工作的必要条件必要条件。工作时，。工作时，两边拉力不相等，拉力大的一边叫两边拉力不相等，拉力大的一边叫紧边紧边，拉力小的一边叫，拉力小的一边叫松边松边。按工作原理分摩擦式带传动啮合式带传动摩擦式带传动按带的截面形状分按空间位置3. 带传动的类型和选择带传动的类型和选择开口传动开口传动交叉传动交叉传动半交叉传动半交叉传动带张紧轮传带张紧轮传动动平带V带多楔带圆带同步齿形带普通普通V带带窄窄V带带宽宽v带带大楔角大楔角v带带联组联组v带带V带带又又分分为为点击小图看运动图2.带传动的选择，参见表带传动的选择，参见表3-1带传动示意图带传动示意图1.特点特点优点：优点：1）能缓冲、吸收振动，耐冲击）能缓冲、吸收振动，耐冲击,传动平稳，噪音小；传动平稳，噪音小；2）过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过）过载时，带会在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过 载保护作用；载保护作用；3）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；缺点：缺点：1) 带与带轮之间存在弹性滑动现象，故不能保证恒定的传动带与带轮之间存在弹性滑动现象，故不能保证恒定的传动 比，传动精度和传动效率低；比，传动精度和传动效率低；2）由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；）由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；3）带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；）带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；4）带的寿命较短，需要经常更换；）带的寿命较短，需要经常更换；5）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。 。带kWPsmv100;/255应用范围应用范围二、带传动的特点和应用二、带传动的特点和应用2.带传动的应用示例带传动的应用示例带传动的应用于带传动的应用于两轴中心距较大两轴中心距较大场合的传动场合的传动7.2 V带和带轮的结构带和带轮的结构 V带有普通带有普通V带、窄带、窄V带、宽带、宽V带和大楔角带和大楔角V带等。其中以普带等。其中以普通通V带和窄带和窄V带应用较广。带应用较广。普通普通V带和窄带和窄V带由：带由：顶胶、抗拉体、低胶和包布顶胶、抗拉体、低胶和包布组成。其中抗拉体又有组成。其中抗拉体又有绳芯结构绳芯结构和和帘布结构帘布结构两种。两种。绳芯结构绳芯结构V带，韧性好，抗带，韧性好，抗弯、抗疲劳强度高，适用于弯、抗疲劳强度高，适用于转速较高载荷不大、带轮直转速较高载荷不大、带轮直径较小的场合。径较小的场合。帘布结构帘布结构V带，制造方便，带，制造方便，抗拉强度大，应用较广。抗拉强度大，应用较广。2. 带的型号带的型号普通普通V带已标准化，按截面尺寸带已标准化，按截面尺寸从小到大可分为从小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号七种型号 。标准。标准V带都带都制成无接头的环形带，其横截面制成无接头的环形带，其横截面结构如图所示。结构如图所示。一、一、V带的结构带的结构普通普通v带的结构带的结构窄窄V带有四种型号：带有四种型号：分为分为SPZ、SPA、SPB和和SPC。基本尺寸见表基本尺寸见表3.3和和3.4。中性层中性层：带绕在带轮上时将产生弯曲，外层受拉伸长，内层：带绕在带轮上时将产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短，内外层之间必有一长度不变的层。其宽度受压缩短，内外层之间必有一长度不变的层。其宽度bP 称为称为节宽节宽。中心距中心距：两带轮轴线间的距两带轮轴线间的距离离a称为中心距。称为中心距。包角包角：带与带轮接触弧所对带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角应的中心角称为包角 。 带的标记方法：带的标记方法：型号型号+基准长度基准长度+标准号标准号如如SPA1250 GB11544-97基准长度基准长度：沿中性层量得的环形周线长度称为基准长度，：沿中性层量得的环形周线长度称为基准长度，用用Ld表示。表示。基准直径：基准直径：V带轮上与带轮上与bp相对应的带轮直径相对应的带轮直径dd 称为基准直称为基准直径。径。（一）（一） V带轮的设计要求和带轮的材料带轮的设计要求和带轮的材料1.设计要求：设计要求：质量小且质量分布均匀；足够的承载能力；良好的结构工质量小且质量分布均匀；足够的承载能力；良好的结构工艺性；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的艺性；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 2.带轮的材料带轮的材料：带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或或HT200,允许的最大圆周速度为允许的最大圆周速度为25m/s；转速较高时宜采；转速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸用铸钢（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。铝或塑料。二、普通二、普通V带带轮的设计带带轮的设计结构设计结构设计: 带轮由带轮由轮缘、轮缘、腹板（轮辐）和轮毂腹板（轮辐）和轮毂三部分三部分组成。轮缘是带轮的工作部组成。轮缘是带轮的工作部分，制有梯形轮槽。轮毂是分，制有梯形轮槽。轮毂是带轮与轴的联接部分，轮缘带轮与轴的联接部分，轮缘与轮毂则用轮辐（腹板）联与轮毂则用轮辐（腹板）联接成一整体。接成一整体。 V带轮按腹板带轮按腹板结构的不同分为以下几种型结构的不同分为以下几种型式：式：实心带轮实心带轮、腹板带轮腹板带轮 、孔板带轮孔板带轮、轮辐带轮轮辐带轮。直径较小时可采用直径较小时可采用实心式实心式；中等直径带轮采用；中等直径带轮采用腹板式腹板式；直径；直径大于大于350mm时可采用时可采用轮辐式轮辐式。轮毂与轮辐尺寸按经验公式计轮毂与轮辐尺寸按经验公式计算，轮缘尺寸见表算，轮缘尺寸见表3.12。 （二）（二）V带轮的结构设计带轮的结构设计带轮轮缘(装带)轮毂(装轴)轮辐和腹板(联接缘和毂)S型-实心带轮P型-腹板带轮带轮的结构材料：H型-孔板带轮E型-椭圆轮辐带轮当v25m/s时，用HT150；当v=2530m/s时用HT200；当2545m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.带轮的结构V带轮槽尺寸标准，参见表带轮槽尺寸标准，参见表7.3 7.3 带传动的工况分析带传动的工况分析一、带传动的工作原理一、带传动的工作原理初拉力初拉力：把一根或多根环形把一根或多根环形V V带以带以一定的拉力张紧套装在主动轮一定的拉力张紧套装在主动轮1 1和和从动轮从动轮2 2上。当传动带绕在带轮上上。当传动带绕在带轮上时，带的任一横截面上都受到相同时，带的任一横截面上都受到相同大小的张紧力，又称大小的张紧力，又称初拉力初拉力。 张紧力使带与带轮的接触面间产张紧力使带与带轮的接触面间产生正压力。生正压力。 工作时，靠带与带轮间的摩擦力工作时，靠带与带轮间的摩擦力传递运动与动力。传递运动与动力。 在一定的条件下，摩擦力有一在一定的条件下，摩擦力有一极限值，如果工作阻力超过了摩擦极限值，如果工作阻力超过了摩擦力的极限值，带将在带轮面上打滑，力的极限值，带将在带轮面上打滑，带传动将不能正常工作。带传动将不能正常工作。紧边和松边受力之差称为带传紧边和松边受力之差称为带传动的动的有效拉力有效拉力欧拉公式：欧拉公式：二、带传动的受力分析二、带传动的受力分析1.带的有效拉力带的有效拉力2.预紧力、包角和摩擦系数对最大有效拉力的影向预紧力、包角和摩擦系数对最大有效拉力的影向1）预紧力）预紧力F0：预紧力愈大，摩擦力就愈大，但过大的预紧：预紧力愈大，摩擦力就愈大，但过大的预紧 力会使带的寿命降低；力会使带的寿命降低；2）小带轮包角：最大摩擦力随小轮包角增大而增大；）小带轮包角：最大摩擦力随小轮包角增大而增大；3）摩擦系数：摩擦系数愈大，摩擦力就愈大，传动能力也）摩擦系数：摩擦系数愈大，摩擦力就愈大，传动能力也 愈强。愈强。三、带传动的应力分析三、带传动的应力分析1.紧边应力1，松边应力2，张紧应力0AFAFAF/,/,/002211分析： 1仅发生于紧边全长2仅发生于松边全长AF /212.离心拉应力cAqvAFcc/2分析：在胶带全长处处相等3.弯曲应力bryEb式中 y带中性层到最外层的距离ahyVhy带平带,22/ )(hDrr曲率半径，平带2/ddrV带仅发生在带轮接触弧处）分析：（b122111,2rEhrEhryEabab）（min121,dbbd故要控制图7.8 带中的应力分布弯曲应力离心拉应力最大应力四、带传动弹性滑动和传动比四、带传动弹性滑动和传动比1.带的弹性滑动 弹性滑动：由V带弹性变形和拉力变化而引起带与带轮之间的相对滑动。分析：不可避免，工程允许；v2 Fumax，带相对于带轮的全面打滑分析：可以避免；工程不允许(失效)3.弹性滑动率弹性滑动率112211112211121nDnDnDnDnDnDvvviDD121有效拉力超过带与带轮之间摩擦力的极限时，将发生带相对有效拉力超过带与带轮之间摩擦力的极限时，将发生带相对于带轮的线速度不一致的现象，称为于带轮的线速度不一致的现象，称为打滑。滑动率滑动率=1%2%分析：工程允许弹性滑动弹性滑动和和打滑打滑是两个截然不同的概念。是两个截然不同的概念。打滑是指打滑是指过载过载引起的全面滑动，是可以避免的。引起的全面滑动，是可以避免的。弹性滑动是由于弹性滑动是由于拉力差拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。一、一、V带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则1.V带传动的失效形式：带传动的失效形式：(1)交变应力下的疲劳失效；交变应力下的疲劳失效；(2)打滑打滑2.设计准则：设计准则：在不打滑条件下，带具有一定疲劳强度和寿命在不打滑条件下，带具有一定疲劳强度和寿命3.计算方法：计算方法：1000)11)(1000)11)(10002121veqvAveqvFvFPkWveAcb1000)11 ()(17.4 普通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算原动机的种类和性能；传动的用途；传递的功率；两轮的原动机的种类和性能；传动的用途；传递的功率；两轮的转速转速n1、n2（或传动比（或传动比i12）；工作条件及外廓尺寸要求等。）；工作条件及外廓尺寸要求等。 确定普通确定普通V带的型号、基准长度带的型号、基准长度Ld和根数和根数z；确定带轮的材料；确定带轮的材料；基准直径基准直径dd1、dd2及结构尺寸；及结构尺寸；确定传动的中心距确定传动的中心距a；计算初拉力计算初拉力F0及作用在轴上的压力及作用在轴上的压力FQ；选择张紧装置。选择张紧装置。 二、原始数据及设计内容二、原始数据及设计内容1.已知条件：已知条件：2.设计内容：设计内容：1.确定计算功率确定计算功率 PKPAcP Pc c计算功率计算功率(kW)(kW)；K KA A 工作情况系数，表工作情况系数，表7.87.8 P P 传递的额定功率传递的额定功率(kW)(kW)。 三、三、V带传动的设计步骤和传动参数的选择带传动的设计步骤和传动参数的选择在在=180，特定带长，工作平稳的工作条件下，单根普通，特定带长，工作平稳的工作条件下，单根普通V带的基本额定功率带的基本额定功率P0参见表参见表7.4。当实际条件与之不同时，。当实际条件与之不同时，应对进行修正，修正后的应对进行修正，修正后的P0值称为许用功率值称为许用功率 P0 。 P0 =（ P0+P0）KKLV带带 的型号根据的型号根据PC和小带和小带轮转速轮转速n1由图由图7.10选取。选取。KA 工作情况系数工作情况系数2.选择选择V带的型号带的型号根据计算功率根据计算功率Pc和小带轮转速和小带轮转速n1，按下图选择普通，按下图选择普通V带的型号带的型号。一般取一般取dd1ddmin，若过小则带的弯曲应力太大而导致带的，若过小则带的弯曲应力太大而导致带的寿命降低；反之，则带传动的外廓尺寸增大。寿命降低；反之，则带传动的外廓尺寸增大。2121(1)dddi d带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。普通普通V V带轮的基准直径系列带轮的基准直径系列 20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 900 1000 （3）传动比及带轮的基准直径）传动比及带轮的基准直径dd1、dd2 确定确定大带轮的基准直大带轮的基准直径由下式计算径由下式计算:带型d d minYZABCDE205075125200355500普通普通V带轮的最小基准直径如下：带轮的最小基准直径如下：（4）验算带速）验算带速v116 01 0 0 0ddnvm/s 带速一般限制在带速一般限制在525m/s之间之间 dddd1 1小带轮的基准直径小带轮的基准直径(mm)(mm)； n n1 1小带轮的转速小带轮的转速(r/min)(r/min) 初步确定中心距初步确定中心距a0：设计时如无特殊要求，可按下式设计时如无特殊要求，可按下式（5）确定中心距）确定中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld200122102()/2 () /4dddddLadddda实际中心距实际中心距a: 考虑到安装、张紧的调整，将中心距设计成考虑到安装、张紧的调整，将中心距设计成可调式可调式 amin=a-0.015Ld amax=a+0.03Ld 基准长度计算基准长度计算：由带传动的几何关系可得带的计算公式：由带传动的几何关系可得带的计算公式： L Ld0d0带的基准长度计算值，带的基准长度计算值，查表查表选定带的基准长度选定带的基准长度L Ld d。0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)（6）验算小带轮包角 1adddd/ )(3 .57180121一般要求一般要求 =120，若不能满足，可增大中心距或，若不能满足，可增大中心距或设置张紧轮。设置张紧轮。 （7 7）确定带的根数）确定带的根数 z z000()ccLPPzPPP K K带的根数应取整数。为使各根带受力均匀，带的根数不能带的根数应取整数。为使各根带受力均匀，带的根数不能太多，一般太多，一般2 25 5根为宜，最多不多于根为宜，最多不多于8 81010根。否则应加大根。否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。 （8 8）确定单根带的初拉力）确定单根带的初拉力 F F0 0 保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。初拉力过小，则传动时摩擦力过小易打滑；过件。初拉力过小，则传动时摩擦力过小易打滑；过大则降低带的寿命，并增大了轴和轴承的压力。单大则降低带的寿命，并增大了轴和轴承的压力。单根根V V带的初拉力可按下式计算。带的初拉力可按下式计算。 20(2 .5)5 0 0cKPFq vKzvNq q为每米带长的质量为每米带长的质量(kg/m)(kg/m) （9 9）计算作用在带轮轴上的压力）计算作用在带轮轴上的压力F FQ Q 为了设计轴和轴承，必须求出为了设计轴和轴承，必须求出V V带作用在轴上的压带作用在轴上的压力。可按下式计算力。可按下式计算 012sin (/ 2 )QFzFN7.5 带传动的张紧装置、安装与维护1.根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；一、带传动的张紧装置一、带传动的张紧装置2.运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力，必须 重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有定期张紧装置和自动张紧装置1.定期张紧装置张紧的目的：张紧的目的：2.自动张紧装置张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。 滑道式滑道式采用定期改变中心距的方法来调节带的张紧力，使带重新张紧。常见的有滑道式滑道式和摆架式摆架式两种结构。摆架式摆架式自动张紧张紧轮张紧张紧轮张紧如图所示。张紧轮如图所示。张紧轮一般放在松边的内一般放在松边的内侧，使带只受单向侧，使带只受单向弯曲，同时张紧轮弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大轮，还应尽量靠近大轮，以免过分影响带在以免过分影响带在小轮上的包角。张小轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直带轮的相同，且直径小于小带轮的直径小于小带轮的直径。径。 (1) (1) 安装安装V V带时，应按规定的初拉力带时，应按规定的初拉力张紧。对于中等中心距的带传动，张紧。对于中等中心距的带传动，也可凭经验安装，带的张紧程度以也可凭经验安装，带的张紧程度以大拇指能将带按下大拇指能将带按下15mm15mm为宜。新带为宜。新带使用前，最好预先拉紧一段时间后使用前，最好预先拉紧一段时间后再使用。严禁用其他工具强行撬入再使用。严禁用其他工具强行撬入或撬出，以免对带造成不必要的损或撬出，以免对带造成不必要的损坏。坏。(2(2）安装带时，两带轮轴线应相互平行，其）安装带时，两带轮轴线应相互平行，其V V型槽对称平面应重型槽对称平面应重 合合。1.1.带传动的安装带传动的安装（3 3）同组使用的带应型号相同，长度相等，以免各带受力不均。）同组使用的带应型号相同，长度相等，以免各带受力不均。二、带传动的安装和维护二、带传动的安装和维护2.2.带传动的维护带传动的维护（1 1）要采用安全防护罩，以保障操作人员的安全；同）要采用安全防护罩，以保障操作人员的安全；同时防止油、酸、碱对带的腐蚀。时防止油、酸、碱对带的腐蚀。（2 2）定期对带进行检查有无松驰和断裂现象，如有一）定期对带进行检查有无松驰和断裂现象，如有一根松驰和断裂则应全部更换新带。根松驰和断裂则应全部更换新带。（3 3）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽及带）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽及带上的油污。上的油污。（4 4）带传动工作温度不应过高，一般不超过）带传动工作温度不应过高，一般不超过6060。（5 5）若带传动久置后再用，应将传动带放松）若带传动久置后再用，应将传动带放松。