帶傳動
帶輪的參數和規格:
節面——當V帶受彎曲時,寬度不變的中性層
節寬——節面的厚度bp
相對高度——V帶高度h與節寬bp之比,約0.7
基準寬度——帶節面寬度(V帶在帶輪上張緊后,坐落帶輪基準半徑上的陽線寬度Ld
帶輪基準半徑——V帶輪上與所配V帶節寬bp相對應的帶輪半徑
帶傳動工作情況剖析
中心距a:規定張緊力時,三輪軸線之間的距離
帶長L:帶的基準寬度Ld
包角:帶與小,大帶輪接觸弧所對的圓心角
帶傳動的受力剖析
帶傳動仍未工作時,傳送帶中的初拉力為F0
帶傳動工作時,緊邊拉力為F1和松邊拉力F2
設帶的總寬度不變,依照線彈性假定:F1-F0=F0–F2
磨擦力
實質上,帶傳動的有效拉力是帶與帶輪之間(大帶輪或小帶輪間)磨擦力的總和。在最大靜磨擦力范圍內,兩者是相等的,同時F也是帶傳動所傳動的圓周力。
帶傳動的功率為:P=Fv/1000
式中:P為傳遞功率,單位為KW
F為有效圓周力,單位為N
V為帶的速率,單位為m/s
以主,從動輪上的帶為研究對象,有F=F1-F2
歐拉公式:
當傳動帶和帶輪表面間正式抱死,磨擦力達到最大值,即有效圓周力達到最大,此時,松邊和緊邊拉力之間的關系,可用歐拉公式表示:
F_1=F_2*e^fa
式中摩擦力與拉力有關嗎,a為包角,帶與小帶輪的接觸弧所對的圓心角(rad)
f帶與帶輪接觸面間的磨擦系數
將F1-F0=F0-F2和F=F1-F2代入上式,整理后可得帶傳動的最大有效圓周力(臨界值):
初拉力F0:F與F0成反比,減小F0,帶與帶輪之間正壓力減?。‵0=fQ),傳動時磨擦力越大,F越大。但F0過會議激化銹蝕,使得帶過快松馳,減短壽命。
磨擦系數f:f越大,磨擦力越大,F越大
包角a:F隨包角的減小而減小,所以包角減小,帶的傳動能力提升
例:平帶傳動,P=15kw,a=170°,f=0.3,v=15m/s,求(1)Fe(2)F1和F2(3)所需的F0
有效圓周力:Fe=1000P/v=1000N
F1-F2=Fe=1000
a=170/1803.1415=2.97rad
F1=F2e**(a*f)
F1=1694NF2=694N
F0=(1694+694)/2=1194N
帶傳動的撓度剖析
拉撓度:緊邊拉撓度,松邊拉撓度
離心拉撓度:帶圓周運動時,離心力在帶中形成的拉撓度
彎曲撓度:帶繞在帶輪上時形成的彎曲撓度
緊邊拉撓度:δ1=F1/A
松邊拉撓度:δ2=F2/A
彎曲撓度:
帶輪基準半徑越小,帶越厚,帶的彎曲撓度越大,普通V帶傳動,為避免過大的彎曲撓度,每種機型v帶規定最小帶輪基準半徑ddmin
帶的彎曲撓度:δb=2Ey/dd
離心拉撓度:因為帶本身的質量,帶繞開帶輪時隨著帶輪作圓周運動將形成離心力。離心力將使帶受拉,在截面形成離心拉撓度
離心拉撓度:
式中,σc為離心拉撓度,單位為MPa;v為帶速,單位為m/s;q為帶單位寬度上的質量,單位為kg/m。
三種撓度共同作用,使帶處在交變撓度條件下工作,故帶易發生疲勞破壞
帶工作時的撓度分布情況:
帶中最大撓度發生在緊邊剛繞上主動輪處(A點),其值為
為保證帶具有足夠的疲勞硬度,應滿足:
σmax≤σ
帶傳動的運動剖析
傳動帶是彈性體,遭到拉力后會形成彈性伸長,伸長量隨拉力大小的變化而改變。帶由緊邊繞開主動輪步入松邊時,帶的拉力由F1減少為F2,其彈性伸長量也增大。
這說明帶在繞開帶輪的過程中,相對于輪面向后收縮,帶與帶輪輪面間出現局部相對滑動,造成帶的速率逐漸大于主動輪的圓周速率
當帶由松邊繞開從動輪步入緊邊時,拉力降低,帶漸漸被拉長,沿輪面形成往前的彈性滑動摩擦力與拉力有關嗎,使帶的速率漸漸小于從動輪的圓周速率。
帶的彈性滑動:因為帶的彈性變型而形成的帶與帶輪間的滑動稱為彈性滑動。因為彈性滑動造成的從動輪圓周速率的增加率稱為帶傳動的滑動系數。
上式帶傳動的傳動比:
注意:
通常帶傳動的滑動系數ε=0.01—0.02,因值很小,非精確估算時可以忽視不計。
彈性滑動和抱死的區別:
彈性滑動和抱死是兩個迥然不同的概念。抱死是指過載導致的全面滑動,是帶傳動的失效方式,是可以防止的。而彈性滑動是因為拉力差導致的,只要傳遞圓周力,就必然會發生彈性滑動,所以彈性滑動是不可以防止的。
V帶傳動的設計
帶傳動的失效方式和設計準則
抱死:當傳遞的圓周力F超過了帶與帶輪間磨擦力總和極限時,發生過載抱死,使傳動失效
疲勞破壞:傳送帶在變撓度的反復作用下,發生裂痕,脫層,松散,直到破裂
帶傳送設計準則:在不抱死的條件下,具有一定的疲勞硬度和壽命
帶輪設計實例
設計一鼓風機用普通V帶傳動。已知電動機額定功率P=10kW、轉速n1=1450r/min,從動軸怠速n2=400r/min,中心距約為,每天工作24h
1.確定估算功率
Pca=PKA
KA查表
KA=1.3Pc=KAP=1.3*10=13kw
2.選帶型(按照設計功率和小帶輪的怠速)初步
普通V帶的機型
選用B型普通帶dd1=125-140mm
3.帶輪半徑dd1,dd2
dd1=125-140mm
國家規定帶輪的最小基準半徑和帶輪的基準半徑系列。
V帶輪的最小基準半徑(mm)
dd1=140mm>125mm
dd2=n1/n2dd1=1450/=507.5mm
dd2=500mm
實際傳動比i=dd2/dd1=500/140=3.57
n2=n1/i=1450/3.57=406r/min
從帶輪的怠速偏差率為(406-400)/400=1.5%
4.校核帶速v
V=3.1415/=10.63m/s
帶速在5-25m/s范圍內
5.確定中心距a及帶長Lp
按照機器結構要求,初定中心距a=
0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
基準寬度估算:由帶傳動的幾何關系可得帶的估算公式:
帶長L0為4026.9mm
L0——帶的基準寬度估算值,查表8.4選取Ld=
由于軸寬度可調整,則實際中心距a為:
a=a0+(Ld-L0)/2=
中心距a的變動范圍:
amin=a-0.=
amax=a+0.03Ld=、
6.校核小帶輪包角
a1=180–(dd2-dd1)/a*57.3=166.13°
通常要求小帶輪的包角不大于:90-120°
7.確定V帶的根數z
普通V帶,按照帶型,dd1及n1由表選定
單根V帶的額定功率P0,按照dd1=140mm,n1=1450r/min,查表得:
P0=2.82kw
i=3.57,n=1450r/min,查的?P0=0.46kw
寬度修正系數KL,包角系數Ka,均須要查表:
查得寬度修正系數KL=1.13mm,包角系數Ka=0.97mm
Z=3.62取整得z=4根
8.確定初拉力F0及帶車鉤上的壓力FQ
q——V帶單位寬度質量,kg/m,查表
帶的根數應取整數。為使各根帶受力均勻,帶的根數不能太多,通常2-5根為宜,最多不少于8-10根。否則應加強帶輪基準半徑或選擇較小型號的帶,重新設計。
作用在軸上的壓力
9.帶輪的結構設計
10.設計結果
選用4根B--89V帶,中心矩a=,帶輪半徑dd1=140mm,dd2=500mm,軸上壓力FQ=2.6704N
**
V帶傳動的張緊,安裝和維護
**
帶傳動的張緊
帶傳動工作一段時間后才會因為塑性變型而松馳,使初拉力降低,傳動能力增長,這時必須重新張緊。常用的張緊形式可分為調整中心距方法和張緊輪形式。
調整中心距的方法
定期張緊
采用定期改變中心距的方式來調節帶的張緊力,使帶重新張緊。常見的有滑道式和擺架式兩種結構。
滑道式
手動張緊
將裝有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上,借助電動機的自重,使帶輪繞固定軸擺動,以手動保持張緊力
張緊輪的形式
當中心距不能調節時,可采用張緊輪張緊。張緊輪通常置于松邊的外側,使帶只受雙向彎曲,同時張緊輪還應盡量緊靠大輪,以免過于影響帶在小輪上的包角。張緊輪的輪槽規格與帶輪的相同,且半徑大于小帶輪的半徑。
帶傳動的安裝和維護:
帶傳動的安裝
安裝帶輪時,兩帶輪軸線應互相平行,其V型槽對稱平面應重合
V帶的安裝
一般應通過調整各輪中心距的方式來裝帶和張緊。切勿硬將傳動帶從帶輪上撥下或扳上,禁止用鐵锨等工具將帶強行撬入或撬出,以免對帶引起何必要的毀壞
同組使用的V帶機型應相同,寬度相等,以免帶受力不均;不同廠家生產的V帶、新舊V帶不能同時使用。
安裝V帶時,按規定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動,可憑經驗安裝,帶的張緊程度以大手指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前,應預先拉緊一段時間后再使用。
帶傳動的維護
帶傳動裝置外邊要采用安全防護罩,避免油,酸,堿
嚴禁給帶輪上加潤滑劑,應及時清理帶輪槽及帶上的污垢
定期對帶檢測有無松馳,一根破裂,松馳因全部更換新帶
氣溫不超過60℃
帶傳動久置后使用,應將傳送帶放松
V帶的結構和標準
結構:標準V帶,橫截面
強力層的結構方式有簾布結構(制造便捷,伸長率硬度高)和淺線繩構(滋潤性好,抗彎硬度高,適用帶輪半徑小,怠速較高場合)
帶輪的材料
帶輪的材料主要是采用鑄鐵,鋼,鋁合金或工程塑膠等,灰鑄鐵應用最廣.常用的材料鋼號為HT150(v