帶傳動基礎(chǔ)知識

簡介

帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動或動力傳遞的一種機(jī)械傳動。根據(jù)傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。

帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準(zhǔn)確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。

帶傳動通常由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環(huán)形帶組成。

帶傳動工作時所受的應(yīng)力有：

1、由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的應(yīng)力；

2、由離心力產(chǎn)生的應(yīng)力；

3、帶在帶輪上彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。

分類

根據(jù)用途不同，帶傳動可分為一般工業(yè)用傳動帶、汽車用傳動帶、農(nóng)業(yè)機(jī)械用傳動帶和家用電器用傳動帶。摩擦型傳動帶根據(jù)其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶（多楔帶、圓帶）等。

傳動帶的種類通常是根據(jù)工作機(jī)的種類、用途、使用環(huán)境和各種帶的特性等綜合選定。若有多種傳動帶滿足傳動需要時，則可根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)的緊湊性、生產(chǎn)成本和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，以及市場的供應(yīng)等因素，綜合選定最優(yōu)方案。

平型帶傳動

平型帶傳動工作時,帶套在平滑的輪面上，借帶與輪面間的摩擦進(jìn)行傳動。傳動型式有開口傳動、交叉?zhèn)鲃雍桶虢徊鎮(zhèn)鲃拥龋謩e適應(yīng)主動軸與從動軸不同相對位置和不同旋轉(zhuǎn)方向的需要。平型帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，但容易打滑，通常用于傳動比為3左右的傳動。

平型帶有膠帶、編織帶、強(qiáng)力錦綸帶和高速環(huán)形帶等。膠帶是平型帶中用得最多的一種。它強(qiáng)度較高，傳遞功率范圍廣。編織帶撓性好，但易松弛。強(qiáng)力錦綸帶強(qiáng)度高，且不易松弛。平型帶的截面尺寸都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，可選取任意長度，用膠合、縫合或金屬接頭聯(lián)接成環(huán)形。高速環(huán)形帶薄而軟、撓性好、耐磨性好，且能制成無端環(huán)形，傳動平穩(wěn)，專用于高速傳動。

三角帶傳動

三角帶傳動工作時，帶放在帶輪上相應(yīng)的型槽內(nèi)，靠帶與型槽兩壁面的摩擦實(shí)現(xiàn)傳動。三角帶通常是數(shù)根并用，帶輪上有相應(yīng)數(shù)目的型槽。用三角帶傳動時,帶與輪接觸良好,打滑小,傳動比相對穩(wěn)定,運(yùn)行平穩(wěn)。三角帶傳動適用于中心距較短和較大傳動比(7左右)的場合,在垂直和傾斜的傳動中也能較好工作。此外，因三角帶數(shù)根并用，其中一根破壞也不致發(fā)生事故。

三角膠帶是三角帶中用得最多的一種，它是由強(qiáng)力層、伸張層、壓縮層和包布層制成的無端環(huán)形膠帶。強(qiáng)力層主要用來承受拉力，伸張層和壓縮層在彎曲時起伸張和壓縮作用，包布層的作用主要是增強(qiáng)帶的強(qiáng)度。三角膠帶的截面尺寸和長度都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。此外，尚有一種活絡(luò)三角帶,它的截面尺寸標(biāo)準(zhǔn)與三角膠帶相同,而長度規(guī)格不受限制，便于安裝調(diào)緊，局部損壞可局部更換，但強(qiáng)度和平穩(wěn)性等都不如三角膠帶。三角帶常多根并列使用，設(shè)計時可按傳遞的功率和小輪的轉(zhuǎn)速確定帶的型號、根數(shù)和帶輪結(jié)構(gòu)尺寸。

1）標(biāo)準(zhǔn)型三角帶

用于家用設(shè)施、農(nóng)用機(jī)械、重型機(jī)械。頂部寬度與高度之比為1.6:1。使用簾線和纖維束作為承拉元件的皮帶結(jié)構(gòu)比等寬窄型三角帶傳遞的功率要小得多。由于它們的抗拉強(qiáng)度和橫向剛度高，這種皮帶適用于載荷突然變化的惡劣工作狀況。皮帶速度允許達(dá)到30m/s,彎曲頻率可達(dá)40Hz。

2)窄型三角帶

用于20世紀(jì)60年代和70年代的汽車和機(jī)器結(jié)構(gòu)。頂部寬度與高度之比為1.2：1。窄型三角帶是標(biāo)準(zhǔn)型三角帶的一種改進(jìn)變型，它取消了對功率傳遞作用不大的中心部分。它傳遞的功率要比同等寬度的標(biāo)準(zhǔn)型三角帶高。一種帶齒的皮帶變型,當(dāng)用在小皮帶輪上時很少打滑。皮帶速度允許達(dá)到42 m/s,彎曲頻率可達(dá)100Hz。

3)粗邊型三角帶

汽車用粗邊窄型三角皮帶,按DIN7753第3部分，表層下面的纖維垂直于皮帶的運(yùn)動方向，使皮帶具有高度的柔性，同時還有極好的橫向剛度和高耐磨性。這些纖維還能對經(jīng)過特殊處理的承拉元件提供良好的支承。特別是用在小直徑的皮帶輪上時，這種結(jié)構(gòu)比包邊的窄型三角帶能提高皮帶傳動能力并具有更長的使用壽命。

4)進(jìn)一步的發(fā)展

三角帶的最新發(fā)展是用Kevlar制作的纖維承拉元件。Kevlar具有很高的抗拉強(qiáng)度、延伸率很小，并能承受較高的溫度。

多楔帶(多槽皮帶)

柔性很好，皮帶背面也可用來傳遞功率。如果圍繞每個被驅(qū)動皮帶輪的包容角足夠大，就能夠用一條這樣的皮帶同時驅(qū)動車輛的幾個附件(交流發(fā)電機(jī)、風(fēng)扇、水泵、空調(diào)壓縮機(jī)、動力轉(zhuǎn)向泵等)。它有PH、PJ、PK、PL和PM型等5種斷面供選用，其中PK型斷面近年來已廣泛用于汽車上。這種皮帶允許使用比窄型三角帶更窄的皮帶輪(直徑dmin≈45mm)。為了能夠傳遞同樣的功率，這種皮帶的預(yù)緊力最好比窄型三角帶增大20%左右。

同步帶

這是一種特殊的帶傳動。帶的工作面做成齒形，帶輪的輪緣表面也做成相應(yīng)的齒形，帶與帶輪主要靠嚙合進(jìn)行傳動。同步齒形帶一般采用細(xì)鋼絲繩作強(qiáng)力層，外面包覆聚氯脂或氯丁橡膠。強(qiáng)力層中線定為帶的節(jié)線，帶線周長為公稱長度。帶的基本參數(shù)是周節(jié)p和模數(shù)m 。周節(jié)p等于相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)間沿節(jié)線量得的尺寸，模數(shù)m=p/π。中國的同步齒形帶采用模數(shù)制，其規(guī)格用模數(shù)×帶寬×齒數(shù)表示。

與普通帶傳動相比，同步齒形帶傳動的特點(diǎn)是：

鋼絲繩制成的強(qiáng)力層受載后變形極小，齒形帶的周節(jié)基本不變,帶與帶輪間無相對滑動,傳動比恒定、準(zhǔn)確；

齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場合，傳動時線速度可達(dá)40米/秒，傳動比可達(dá)10，傳動效率可達(dá)98%；

結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好；

由于預(yù)拉力小，承載能力也較??；制造和安裝精度要求甚高，要求有嚴(yán)格的中心距，故成本較高。同步齒形帶傳動主要用于要求傳動比準(zhǔn)確的場合，如計算機(jī)中的外部設(shè)備、電影放映機(jī)、錄像機(jī)和紡織機(jī)械等。

傳動效率

帶傳動的功率損失有：

（1）滑動損失 摩擦型帶傳動工作時，由于帶輪兩邊的拉力差及其相應(yīng)的變形差形成彈性滑動，導(dǎo)致帶與從動輪的速度損失。彈性滑動率通常在1%～2%之間。嚴(yán)重滑動，特別是過載打滑，會使帶的運(yùn)動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，效率急劇降低，磨損加劇，嚴(yán)重影響帶的壽命?；瑒訐p失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。

（2）內(nèi)摩擦損失 帶在運(yùn)行中的反復(fù)伸縮，在帶輪上的撓曲會使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。 內(nèi)摩擦損失隨預(yù)緊力、帶厚與帶輪直徑比的增加而增大。減小帶的拉力變化，可減小其內(nèi)摩擦損失。

（3）帶與帶輪工作面的粘附性以及V帶楔入、退出輪槽的側(cè)面摩擦損失。　

（4）空氣阻力損失 高速運(yùn)行時，運(yùn)行風(fēng)阻引起的功率損失。其損失與速度的平方成正比。因此設(shè)計高速帶傳動時，應(yīng)減小帶的表面積，盡量用厚而窄的帶；帶輪的輪輻表面應(yīng)平滑（如用橢圓輪輻）或用輻板以減小風(fēng)阻。

（5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。 綜合上述損失，帶傳動的效率約在80%～98%范圍內(nèi)，進(jìn)行傳動設(shè)計時，根據(jù)帶的種類選取。

特點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)：傳動平穩(wěn)、緩沖吸振、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用維護(hù)方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。

（2） 缺點(diǎn)：傳動比不準(zhǔn)確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。

因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =5～25m/s，i≤7的情況。