第二章 带传动

第二章带传动（beltdrive）类型和工作原理带传动的受力分析带传动的应力分析弹性滑动的打滑带传动的传动比带传动的计算准则带传动的设计计算带传动的布置和张紧第二章带传动（beltdrive）第一节带传动的类型和工作原理一、工作原理T1n1n21、组成：主动轮从动轮ΣFfΣFf扰性带紧套在轮上，靠带与轮间的摩擦力ΣＦｆ传递运动和动力。2、工作原理：绕性摩擦传动。二、带传动的类型按带的截面形状分：平皮带（flatbelt）V型带（V-belt）多楔带（polyV-belt）圆形带（roundbelt）同步带（synchronousbelt）二、带传动的类型按带的传动方式分开口传动交叉传动半交叉传动V带的类型与结构普通V带窄V带联组V带齿形V带大楔角V带宽V带•普通V型带为封闭的环状，有七种断面尺寸：y、Z、A、B、C、D、E。•y型断面最小，E型最大。见表（3-1）•窄V带SPZ、SPA、SPB、SPC。三、V型带的标准1、断面形状和结构2、标准•每一种截面对应有不同的带长，以基准长为公称长度Ld。•标记：带型、带长和标准代号组成。例：A-1600GB11544-1989三、带传动的优缺点优点：缓和冲击、吸收振动、传动平稳噪音低有过载保护作用结构简单、制造维护方便。可实现大距离的直接传动。缺点：传动比不准、传动效率低作用在轴上的力较大外廓尺寸大四、适用场合中心距较大、不需要精确传动比、50KW以下、无腐蚀介质、无淋水淋油、速度较高5～25m/s、单级传动比i7的场合。第二节带传动的力分析和应力分析一、受力分析F0F0F0F0•不工作时：上下两边受力均为张紧力F0张紧(初拉)力F0必须保证足够大。它直接影响摩擦力极限值。工作时：T1n1n2F1F1F2F2紧边拉力：F1=F0+△F松边拉力：F2=F0-△FF1+F2=2F0F1-F2=2△F=Ff＝FeF1---紧边拉力，N；F2---松边拉力，N。ΣFf1ΣFf2带一边被拉紧,一边被放松。T1n1n2F1F1F2F2取主动轮侧带为分离体kw1000VFPeＦｆ=F1－F2=FeFfFfF1=F0+Fe/2F2=F0-Fe/2Fe---有效圆周力（有效拉力），N；V--带线速度，（m/s）02DF2DF2DF11121f二、带所能传递的最大有效拉力（临界值）Fmax1、临界状态下紧边拉力F1与松边拉力F2的关系（欧拉公式）f21eFFf—带与带轮间的摩擦因数。α---带轮的包角。弧度）(aDD3.57aDD18012101201n1T1F1F2α12、最大有效圆周力FmaxF1+F2=2F0Fe=F1-F2f21eFF1120maxffeeFFFmax=F1（1-）fe1分析：（条件性运用欧拉公式,没考虑离心力）。1）Fmax与F0成正比。但F0不可过大(与型号有关）…Fmax也间接的反映了带的型号对传动能力的影响。2）Fmax与包角α成正比。3）摩擦因数f↑Fmax↑。结论1：1、带传动随载荷的加大，紧边、松边的拉力差增大，则有效拉力Fe也增大。2、有效拉力Fe有极大值Fmax，Fmax决定带传动的工作能力。3、极大值Fmax与带的型号（F0）、包角α、摩擦系数f（材料和结构）等有关。同一型号带，有不同的张紧力∴F0要适当。要有张紧装置。α：通常紧边在下。且满足α1≥90°~120°。f:1）材质，带轮常用铸铁材料；2）摩擦面形状,槽面摩擦,摩擦力大,故V带传动能力大。V带与平带传动的摩擦因数Ff=FQff＜fvFQvQQffFffFF22cossinFQFNFNfFNfFNFf—摩擦力结论：F0适当，f和α尽可能大，传动比适当，且松边在上，紧边在下。V带的传动能力平皮带。2节σb2σb1σ2cb11maxF1F2MPaAF11紧边拉应力MPaAF22松边拉应力：1、拉应力MPaAqvc22、离心应力MPadhEdab23、弯曲应力第三节带传动的应力分析式中：E----带的弹性模量,MPa。Ha（y）--带的中性层到最外层之间的垂直距离，mm。dd---带的基准直径，mm。q---带的质量，kg/m。（表3-1）最大应力：σmax=σ1+σc+σbMPaAqvAF2Cc分析：V↑，FC↑，σC↑，寿命↓v↑,FC↑,带对轮的压力↓，摩擦力↓，传动能力↓。q↑，FC↑q和v均与FC成正比，但v的影响较大。V不可太小，否则传递载荷的能力会下降。P=FeV/1000KW1、V=5～25m/s2、σb与dd成反比，与ha（带的型号）成正比。弯曲应力σb只发生在带有弯曲变形的部分。MPadhEdab2σmax=σ1+σC+σb1α应力：大------小--------大…..。变应力四、带的弹性滑动、打滑和传动比（一）、弹性滑动T1n1n2ABCDEFAB---静弧；BC---滑动弧。ABACDE---静弧；EF---滑动弧。DEDF1、带为弹性体2、紧边和松边有拉力差。F1F2滑动率ε)1(d-11Vm/sV100060Vm/sV1000601221112221222D111ddddddAddnnindnVVndndV二、打滑当带传递的有效圆周力大于带的传动能力，即FeFmax时，滑动弧扩展到整个包角上时，带和带轮之间会产生显著的相对运动，带不再随同带轮运动，这种现象称为打滑。三、传动比1221ddddnni)1(1221ddddnni第四节普通V型带的失效和计算准则一、带传动的失效形式1、打滑2、疲劳破坏二、计算准则：1、最大限度发挥带传递载荷的能力Fe≤Fmax2、保证足够的寿命σmax=σ1+σC+σb1≤[σ]σ1=[σ]–σC-σb1三、单根带的许用功率P01000)11)(]([1000)11(1000)11(10001011max0AvePveAveFvFPvvvfbcff1、P0试验条件：载荷平稳、特定带长、包角α1=π、i=1、N=108、化纤强力层。P0值见表3-4。P0dd1使用P0值注意事项：1、使用条件与试验条件一致：2、使用条件与试验条件不一致时：[P0]=（P0+△P0）KαKL△P0---功率增量kWKα---包角影响系数，见表3-7。KL---长度影响系数，见表3-8。P0值的修正07.2-4节表3-7包角影响系数Kα表3-8带的基准长Ld和长度影响系数KL第五节普通V型带的设计计算一、原始数据动力装置、载荷大小、转速情况、中心距限制、工作条件。二、设计内容：带—型号、根数Z、长度Ld、张紧力带轮—直径dd1、dd2轮宽B、材料和结构传动布置—中心距a，转向，张紧方式、压轴力等三.约束条件：传动条件—i=n1/n2≈dd2/dd1几何条件—中心距a与长度Ld和包角1匹配；θ21其他约束条件：为增大Fmax:1≥120°为减小弯曲应力：dd1≥dmin为减小离心力影响：V≤VmaxdbdhEAqAFcc21120maxffeeFF强度条件—Z≥KAP/（P0＋△P0）KLKα弧度）(3.5718012101201addadddddd小带轮包角：1、确定计算载荷PCaPca=KAPKA查表3-6，2、确定带的型号根据Pca和n1，由图3-10选择带的型号。四、设计计算步骤图3-10普通V带的型号选择3、确定带轮直径dd1；dd2（表3-2、表3-3）dd1ddmin；dd2=idd1dd2应符合带轮的基准直径系列(表3-2）。ddmin带轮的基准直径dddd4、验算带速V－（5～25m/s）5、初选中心距a0：0.7（dd1+dd2）a2（dd1+dd2）6、初算带长Ld/Ld/=2a0+（dd1+dd2）π/2+（dd2-dd1）2/（4a0）取标准长度系列Ld（表3-8）；反算实际中心距a。a=（Ld-L/d）/2+a07、验算包角α1≥1200m/s10006011ndvd8、确定带的根数Z9、确定初拉力F010、计算压轴力FQ:FQ=2ZF0sin（α1/2）LcacakkpppppZ)(][000N)15.2(50020qVKZVPFcaα1α1例：某带传动传递功率P=2KW，摩擦因数f＝0.51，带轮包角α1＝1600，α2＝2000，带的张紧力F0=200N，n1＝960r/min，dd1＝140mm。试求：1）带应传递的有效圆周力Fe？2）计算此带传动所能传递的Fmax？3）分析带的传动能力?如何改善？解：1）带速带应传递的有效圆周力FeFe=1000P/V=1000x2/7.03=284.5N2）带能传递的最大有效拉力Fmax3）传动能力分析(α1＝(160/180)=2.79;efα=e0.51×2.79＝4.15)NeeFFff7.244115.4115.420021120maxm/s7.0310006096014010006011＝ndvd∵FeFmax（284.5＞244.7），传动打滑，传动能力不够。提高传动能力的措施（增加张紧力）：由Fmax=2F0(efα-1)/(efα+1)得：F0=233.2N五、带轮1、轮缘：有标准槽形，见表（3-2）2、轮毂：长度L=（1.5～2）d;当轮缘宽B1.5d时L=B；外径d1=（1.8～2）d。3、轮辐：实心式：带轮基准直径dd≤(2.5～3)d；辐板式：dd≤300mm；孔板式:（dd-d1）100时可采用孔板式。轮辐式：dd300mm时ha带轮结构带轮结构带轮结构带轮结构带轮结构带轮轮缘(装带)轮毂(装轴)轮辐和腹板(联接缘和毂)材料：当v≤25m/s时，用HT150；当v=25～30m/s时用HT200；当≥25～45m/s时用球墨铸铁、铸钢或锻钢；小功率时可用铸铝或塑料.带传动的张紧装置根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；张紧的目的运转一定时间后，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，见表11.15。1.定期张紧装置11.7带传动的张紧装置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。带传动的张紧装置张紧演示2.swf张紧演示1.swf张紧（横载和翻转）.swf作业书写格式要求•列出公式•逐项带入数字•给出结果•教材中使用的符号不要随意更改•需查图、查表时要写清出处。带·exe