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第十四章带传动及链传动•14.1带传动的特点及分类•14.2普通V带与带轮的结构•14.3普通V带传动•14.4链传动14.1带传动的特点及分类•14.1.1带传动的特点•如图14-1所示，带传动一般由主动轮1、从动轮2、紧套在两轮上的传动带3及机架4组成。因为带与带轮之间在接触面上存在正压力，当原动机驱动带轮1(主动轮)转动时，依靠带与带轮之间摩擦力的作用，使从动轮2转动，从而实现运动和动力的传递。•带传动是利用挠性传动带作为中间物，故其特点为:传动平稳，噪声低，能缓冲吸振;可实现较大中心距的运动和动力传递，结构简单，便于加工和维护，无须润滑，成本低廉;过载时，带会在带轮上打滑，能防止其他零部件的损坏，起到了安全保护作用;但由于带与带轮之间存在弹性滑动，不能保持恒定的传动比;外廓尺寸较大，传动效率低，带的寿命短，带作用于轴的力较大。返回下一页14.1带传动的特点及分类•不宜在高温、易燃易爆及有油有水的场合下使用。•带传动主要用十要求传动平稳、无须保证传动比准确的中小功率的较远距离传动。一般情况下，带传动的功率P≤100kW，带速v=5~30m/s，传动比i≤7。•14.1.2带传动的分类•根据工作原理的不同，带传动分为摩擦型和啮合型。•1.摩擦型带传动•摩擦型带传动是利用带和带轮接触面间的摩擦力来进行传动的，按带的截面形状不同可分为平带传动、V带传动、多楔带传动和圆带传动等类型，如图14-2所示。上一页下一页返回14.1带传动的特点及分类•(1)平带传动。截面形状为扁平矩形，与带轮轮面相接触的内表面为工作面，如图14-2(a)所示。它主要用于两轴平行、转向相同的较远距离的传动。•(2)V带传动。截面形状为梯形，与轮槽相接触的两个侧面为工作面，如图14-2(b)所示。在相同压紧力和摩擦因数的条件下，V带的摩擦力比平带大得多，故传递的功率也比平带大得多。此外，V带传动允许较大的传动比，结构紧凑，所以在机械中多采用V带传动。•(3)多楔带传动。截面形状相当于由一个平带和多个V带的组合，如图14-2(c)所示。它兼有两者的优点，但结构复杂，加工不便，主要用于结构要求紧凑的大功率传动中。下一页返回上一页14.1带传动的特点及分类•(4)圆带传动。截面形状为圆形，如图14-2(d)所示。它多用于低速、小功率传动的场合。•2.啮合型带传动•啮合型带传动是利用带与带轮上的齿相互啮合来传递运动和动力，这类带传动应用较广的是同步带，如图14-3所示。同步带除具有摩擦型带传动的优点外，还具有传动能力大，传动比恒定，效率较高等优点。在录音机、电子计算机、数控机床、内燃机等机械中都有同步带传动的应用。上一页返回14.2普通V带与带轮的结构•14.2.1普通V带•V带的结构如图14-4所示，由顶胶(拉伸层)1、抗拉体(强力层)2、底胶(压缩层)3和包布4组成。抗拉体2是承受负载拉力的主体，抗拉体有帘布和绳芯两种结构，帘布结构的V带加工方便，抗拉强度高;而绳芯结构的V带柔韧性好，抗弯强度高，有利于提高V带的寿命。抗拉体多采用化学纤维或棉织物。顶胶和底胶采用弹性好的胶料，分别承受弯曲时的拉伸力和压缩力，包布采用橡胶帆布，起到耐磨和保护作用。•普通V带的尺寸已标准化，国家标准(GB/T11544-1997)《普通V带和窄V带尺寸》规定，普通V带按截面尺寸不同，由小到大分为Y,Z,A,B,C,D,E七种型号，其截面尺寸见表14-1。下一页返回14.2普通V带与带轮的结构•V带的截面积越大，所传递的功率也越大。•普通V带均是无接头的环形结构。带张紧于带轮之间，其绕在带轮的部分产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短，而在带的截面上必有一个既不受拉伸长也不受压缩短的中性层，中性层面称为节面，其宽度称为节宽。V带节面的长度称为基准长度，是带的公称长度;在带轮上与节面相对应的直径称为带轮的基准直径，是带轮的公称直径。•普通V带的标记是由型号、基准长度、标准代号三部分组成。如GB/T11544-1997中，A1250表示的是基准长度为1250mm的A型普通V带。上一页下一页返回14.2普通V带与带轮的结构•14.2.2带轮•带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，其中铸铁应用最广，如HT150、HT200。•带轮由轮缘、轮辐和轮毅三部分组成。轮缘是安装带的部分，轮毅是与轴配合的部分，轮辐是轮缘与轮毅连接的部分。根据轮辐结构的不同，带轮可分为实心式、辐板式、孔板式和轮辐式四种。当带轮直径较小时可采用实心式，如图14-5(a)所示;当带轮直径中等时可采用辐板式或孔板式，如图14-5(b),(c)所示;当带轮直径较大时可采用轮辐式，如图14-5(d)所示。上一页返回14.3普通V带传动•14.3.1V带传动的受力分析•带传动是靠摩擦力工作的，因此带在安装时必须以一定的张紧力套在带轮上。静止时，在带轮的上下两边承受相等的拉力，称为初拉力F0，如图14-6(a)所示。当带传动工作时，主动轮1以转速n1转动，带与带轮接触面间便产生摩擦力，主动轮作用在带上的摩擦力的方向与主动轮的转向相同，驱动带运动;带作用在从动轮上的摩擦力(图中未画出)驱动从动轮以转速n2转动，显然，从动轮作用在带上的摩擦力的方向与从动轮的转向相反，两个带轮作用在带上的摩擦力的方向如图14-6(b)所示。此时带两边的拉力不再相等。带进入主动轮的一边被进一步拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边;带绕出主动轮的一边则被放松，拉力由F0降到F2，称为松边。下一页返回14.3普通V带传动•通常认为带的总长度不变，则紧边拉力的增加量F1-F0应等于松边拉力的减少量F0-F2,即•F1-F0=F0-F2•则F1+F2=2F0(14-1)•紧边拉力和松边拉力之差称为带传动的有效拉力F,即带所传递的有效圆周力。此力在数值上等十带与带轮接触面上各点摩擦力值的总和∑Ff，即•F=F1-F2=∑Ff(14-2)•有效圆周力F(N)、带速:(m/s)和带传递功率P(kW)之间的关系为•P=Fv/1000(14-3)上一页下一页返回14.3普通V带传动•由式(14-3)可知，当带速一定时，传递的功率P越大，则圆周力F越大，所需带与轮面之间的摩擦力也越大。•14.3.2带传动的弹性滑动及其传动比•传动带是弹性体，受到拉力的作用会发生弹性伸长，伸长量随着拉力的大小而变化。带在工作时，带由紧边绕过主动轮进入松边时，带内拉力由F1减小到F2,其伸长量也由δ1减小为δ2。这说明带在绕经带轮的过程中，相对十轮面向后收缩了δ1-δ2，带与带轮轮面间出现了局部微小向后的相对滑动，造成带的速度v逐渐小十主动轮1的圆周速度v1。同理，当带由松边绕过从动轮进入紧边时，带内拉力增加，带逐渐被拉长，沿轮面产生局部微小向前的相对滑动，使带的速度v逐渐大于从动轮2的圆周速度v2，如图14-7所示。上一页下一页返回14.3普通V带传动•这种由于带的弹性变形而引起的带在轮面上的滑动现象称为弹性滑动。•由于弹性滑动的存在，导致从动轮2的圆周速度v2小于主动轮1的圆周速度v1，其速度降低的程度用滑动率ε来表示，即•式中，n1、n2分别为主动轮、从动轮的转速，单位为(r/min)；•d1、d2分别为主动轮、从动轮的直径，单位为(mm)，对V带传动则为基准直径。•由式(14-4)可得带传动的传动比为上一页下一页返回14.3普通V带传动•由于滑动率随所传递载荷的大小而变化，故带传动的传动比也不能保持恒定。带传动正常工作时，其滑动率ε=1%~2%，其值甚微，在一般计算中可不予考虑。•14.3.3带传动的失效形式•带传动工作时其主要的失效形式有以下几种。•1.打滑•带传动是靠摩擦工作的，当初拉力F0一定时，带与带轮之间的摩擦力总和有一个极限值。当传递的有效圆周力F的值超过了极限摩擦力时，带将在带轮轮面上发生明显的滑动，这种现象称为打滑。打滑将使传动失效并加剧带的磨损，应予以避免。上一页下一页返回14.3普通V带传动•但打滑也可以起到保护其他零件的作用。•带传动所能传递的最大圆周力与初拉力F0,摩擦因数和带轮包角a(即带与带轮接触弧所对应的中心角)等有关，增加初拉力F0,摩擦因数和包角a，都可以提高带传动所能传递的最大圆周力。但初拉力F0与摩擦因数不能太大，否则会降低传动带的寿命;包角a增加，带与带轮之间的摩擦力总和增加，从而提高了传动能力。因此，设计时为了保证带传动具有一定的传动能力，要求V带小轮上的包角a1≥120°。•值得注意的是，打滑和弹性滑动是两个不同的概念，弹性滑动是因为带两边的拉力差使带两边的弹性变形不等所致，是带传动正常工作时不可避免的固有特性;而打滑是因为过载所致，是可以避免的。上一页下一页返回14.3普通V带传动•2.带的疲劳破坏•带在交变应力状态下工作，当应力循环次数达到一定值时，带将发生疲劳破坏，如脱皮、撕裂和拉断，从而使传动失效。•14.3.4带传动的张紧、安装和维护•1.带传动的张紧•带长期在拉力作用下，要产生永久性变形，会逐渐松弛，张紧力随之减小，传动能力降低。为保证带传动正常工作能力，必须要有张紧装置重新调整带的张紧度，如图14-8所示为常用的几种方式。上一页下一页返回14.3普通V带传动•水平或接近水平布置的传动可用图14-8(a)所示的结构，用调节螺钉2推动电动机沿滑道1移动，从而将带张紧;垂直或接近垂直布置的传动可用图14-8(b)所示的结构，用螺杆的调节螺母使电动机在托架1上绕定点0摆动将带张紧;图14-8(a)、(b)所示的结构属于定期张紧。•图14-8(c)所示的结构是利用电动机和机架的质量自动将带张紧，使其保持固定不变的张紧力，这种结构属于自动张紧。当带传动的中心距固定时，可采用张紧轮来定期张紧，如图14-8(d)所示，张紧轮应置于松边内侧靠近大带轮处，以免减小小带轮的包角a1。•2.带传动的安装和维护•(1)安装时，两带轮轴线应保持平行，否则带会被扭曲和早期磨损，降低带的寿命。上一页下一页返回14.3普通V带传动•(2)要保证V带在带轮轮槽中的正确位置，过高和过低都不利于带的正常工作。•(3)同组使用的V带应型号相同、长度相同，不同厂家生产的V带、新旧V带不能混用。•(4)V带的张紧度要合适，一般中等中心距的带传动，带的张紧度以大拇指能将带按下15mm左右为宜。•(5)带传动应设置防护罩，以保证安全，防止带与酸、碱或油接触而受腐蚀。•(6)要定期对带传动进行检查，如有一根松弛或损坏则应更换所有的带。上一页返回14.4链传动•14.4.1链传动及传动比•链传动是由具有特殊齿形的主动链轮1和从动链轮2、套在两链轮上的链条3,机架组成，如图14-9所示。工作时，主动链轮1转动，通过链条的链节与链轮的轮齿相啮合将运动和动力传递给从动轮。•设链传动中主动链轮1的齿数为Z1,转速为n1；从动链轮2的齿数为Z2，转速为n2，则在单位时间内两链轮转过的齿数n1Z1和n2Z2相等，即•n1Z1=n2Z2•传动比i=n1/n2=z2/z1(14-6)下一页返回14.4链传动•链传动是一种具有中间挠性件(链条)的啮合传动，它同时具有刚、柔的特点。与带传动相比，链传动没有滑动，能得到准确的平均传动比;张力小，故对轴的作用力小;传动效率比带传动高，且可在高温、油污、潮湿等恶劣的环境下工作。但其从动链轮瞬时转速不均匀，高速运转时不如带传动平稳，工作时有噪声，且制造成本较高。•链传动适用的一般范围为:传递功率P≤100kW，传动比i≤8，中心距a≤6m，链速v≤15m/s，传动效率为95%~98%。•14.4.2链与链轮•链传动常用的链条为滚子链，如图14-10所示，滚子链由内链板1、外链板2,销轴3、套筒4及滚子5组成。上一页下一页返回14.4链传动•内链板与套筒、外链板与销轴均为过盈配合固联，而套筒与销轴、滚子与套筒均为可动的间隙配合，内、外链板交错连接而构成铰链;这样可使链节与链轮啮合传动时，滚子在链轮的齿间滚动，以减少链与轮齿间的磨损。为减轻质量和使链板各截面强度大致相等，内、外链板均制成8字形。滚子链使用时为封闭环形，当链节数为偶数时，链条一端