第8章-皮带传动课件.ppt
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1、1 第第8章章 皮带传动皮带传动8.1 带传动的类型和特点带传动的类型和特点8.2 普通普通V带和带和V带轮带轮8.3 带传动的工作能力分析带传动的工作能力分析8.4 普通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算8.5 带传动的张紧维护与安装带传动的张紧维护与安装2 8.1 带传动的类型和特点带传动的类型和特点 带传动是应用很广泛的一种机械传动。当主动轴和从动轴相距较远时带传动是应用很广泛的一种机械传动。当主动轴和从动轴相距较远时,常常采用这种传动方式。采用这种传动方式。带传动由主动带轮带传动由主动带轮1、从动带轮、从动带轮2和挠性带和挠性带3组成,借助带与带轮之间的摩组成,借助带与带轮之间的摩
2、擦或相互啮合,将主动轮擦或相互啮合,将主动轮1的运动传给从动轮的运动传给从动轮2,如图,如图8-1所示。所示。根据工作原理不同,带传动可分为摩擦带传动和啮合根据工作原理不同,带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。具体应用特点及应用场合见表带传动两类。具体应用特点及应用场合见表8-1。8.1.1 带传动的类型带传动的类型 图8-1 工作原理图 (a)(b)(c)图8-2 平带传动形式23n2n113传动传动方式方式传动原理传动原理类类型型 示意图示意图 特点及应用特点及应用摩摩擦擦带带传传动动摩擦带传摩擦带传动是依靠动是依靠带与带轮带与带轮之间的摩之间的摩擦力传递擦力传递运动的。运动的。按带的
3、横按带的横截面形状截面形状不同可分不同可分为四种类为四种类型,如图型,如图8-28-2所示。所示。平平带带传传动动平带的横截面为扁平矩形,其工作面为内表面。常用的平带为橡胶帆布带。平带的横截面为扁平矩形,其工作面为内表面。常用的平带为橡胶帆布带。平带传动的形式一般有三种:最常用的是两轴平行,转向相同的开口传动(见图平带传动的形式一般有三种:最常用的是两轴平行,转向相同的开口传动(见图8-8-2 2a);还有两轴平行,转向相反的交叉传动(见图);还有两轴平行,转向相反的交叉传动(见图8-28-2b)和两轴在空间交错)和两轴在空间交错9090的半交的半交叉传动(见图叉传动(见图8-28-2c)。)
4、。V带带传传动动V带的横截面为梯形,其工作面为两侧面。带的横截面为梯形,其工作面为两侧面。V带传动由一根或数根带传动由一根或数根V带和带轮组成。带和带轮组成。V带与平带相比,由于正压力作用在楔形截面的两侧面上,在同样的张紧力条件下,带与平带相比,由于正压力作用在楔形截面的两侧面上,在同样的张紧力条件下,V带传动的摩擦力约为平带传动的三倍,能传递较大的载荷,故带传动的摩擦力约为平带传动的三倍,能传递较大的载荷,故V带传动应用很广泛。带传动应用很广泛。多多楔楔带带传传动动 多楔带相当于若干根多楔带相当于若干根V带的组合。传递功率大,传动平稳,结构紧凑,常用于要求结构带的组合。传递功率大,传动平稳,
5、结构紧凑,常用于要求结构紧凑的场合,特别是需要紧凑的场合,特别是需要V带根数多的场合。带根数多的场合。圆圆带带传传动动 圆带的横截面为圆形,一般用皮革或棉绳制成。圆带传动只能传递较小的功率,如缝纫圆带的横截面为圆形,一般用皮革或棉绳制成。圆带传动只能传递较小的功率,如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的机械传动等。机、真空吸尘器、磁带盘的机械传动等。啮啮合合带带传传动动靠带齿的靠带齿的啮合来传啮合来传递运动和递运动和动力动力同同步步带带传传动动 同步带传动工作时,带上的齿与带轮上的齿相互啮合,以传递运动和动力。同步带传动同步带传动工作时,带上的齿与带轮上的齿相互啮合,以传递运动和动力。同步带传动可避免
6、带与轮之间产生滑动,以保证两轮圆周速度同步。常用于数控机床、纺织机械、医可避免带与轮之间产生滑动,以保证两轮圆周速度同步。常用于数控机床、纺织机械、医用机械等需要速度同步或传动功率较大的场合。用机械等需要速度同步或传动功率较大的场合。齿齿孔孔带带传传动动 齿孔带传动齿孔带传动 工作时,带上的孔与轮上的齿相互啮合,以传递运动。如放映机、打印机工作时,带上的孔与轮上的齿相互啮合,以传递运动。如放映机、打印机采用的是采用的是齿孔带传动,被输送的胶片和纸张就是齿孔带。齿孔带传动,被输送的胶片和纸张就是齿孔带。n1n2表8-1 V带传动特点及应用特点及应用48.1.2 带传动的特点带传动的特点 与其它机
7、械传动相比,摩擦带传动具有以下特点:与其它机械传动相比,摩擦带传动具有以下特点:(1)结构简单,制造、安装和维护方便;适宜用于两轴结构简单,制造、安装和维护方便;适宜用于两轴中心距较大的场合。中心距较大的场合。(2)胶带富有弹性,能缓冲吸振,传动平稳、噪声小。胶带富有弹性,能缓冲吸振,传动平稳、噪声小。(3)过载时可产生打滑、能防止薄弱零件的损坏,起安过载时可产生打滑、能防止薄弱零件的损坏,起安全保护作用。全保护作用。(4)带与带轮之间存在一定的弹性滑动但不能保持准确带与带轮之间存在一定的弹性滑动但不能保持准确的传动比。传动精度和传动效率较低。的传动比。传动精度和传动效率较低。(5)传动带需张
8、紧在带轮上,对轴和轴承的压力较大。传动带需张紧在带轮上,对轴和轴承的压力较大。(6)外廓尺寸大外廓尺寸大,结构不够紧凑。结构不够紧凑。(7)带的寿命较短,需经常更换。带的寿命较短,需经常更换。根据上述特点,带传动多用于:根据上述特点,带传动多用于:中、小功率传中、小功率传动(通常不大于动(通常不大于100kW););原动机输出轴的第一级传原动机输出轴的第一级传动(高速级);动(高速级);传动比要求不十分准确的机械。传动比要求不十分准确的机械。5 8.2 普通普通V带和带和V带轮带轮 V带分为普通带分为普通V带、窄带、窄V带、大楔角带、大楔角V带等带等多种类型,其中普通多种类型,其中普通V带应用
9、最广。带应用最广。8.2.1 普通普通V带带1普通普通V带的构造带的构造 标准标准V带都制成无接头的环形,截面形状带都制成无接头的环形,截面形状为等腰梯形,两侧面的夹角为等腰梯形,两侧面的夹角 =40。其横。其横截面由截面由1伸张层、强力层伸张层、强力层2、压缩层、压缩层3和包布和包布层层4构成,如图构成,如图8-3 所示。所示。a)帘布结构 b)线绳结构图8-3 V带结构 强力层是承受载荷的主体,分为帘布结构和线绳结构两种。帘布结构强力层是承受载荷的主体,分为帘布结构和线绳结构两种。帘布结构抗拉强度高,制造方便。线绳结构比较柔软,弯曲性能较好,但拉伸强抗拉强度高,制造方便。线绳结构比较柔软,
10、弯曲性能较好,但拉伸强度低,常用于载荷不大,直径较小的带轮和转速较高的场合。伸张层和度低,常用于载荷不大,直径较小的带轮和转速较高的场合。伸张层和压缩层均由胶料组成,包布层由胶帆布组成,是带的保护层。压缩层均由胶料组成,包布层由胶帆布组成,是带的保护层。12346 2普通普通V带规格带规格 普通普通V带的尺寸已标准化,按截面尺寸由小到大分为带的尺寸已标准化,按截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。各种型号的普通七种型号。各种型号的普通V带的尺寸见表带的尺寸见表8-2。表8-2 普通V带的型号及剖面尺寸 楔角带 型节宽b(mm)顶宽b(mm)高 度h(mm)质量m(kg/m)Y
11、5.3640.0340Z8.5106 0.06A11.0138 0.11B14.01711 0.19C19.02214 0.33D27.032190.66E32.038231.02 7 V带弯绕在带轮上产生弯曲,外层受拉伸变长,内层受压缩变短,两层带弯绕在带轮上产生弯曲,外层受拉伸变长,内层受压缩变短,两层之间存在一层长度不变的中性层,中性层面称为节面,如图之间存在一层长度不变的中性层,中性层面称为节面,如图8-4所示。所示。节面的周长为带的基准长度节面的周长为带的基准长度Ld,节面的宽度称为节宽,节面的宽度称为节宽bp。普通。普通V截面高度截面高度h与节宽与节宽bp的比值已标准化(约为的比值
12、已标准化(约为0.7)。)。带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上,以供识别和选用。例带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上,以供识别和选用。例如,如,B2240 GB/T11544-97,表示,表示B型型V带,带的基准长度为带,带的基准长度为2240mm。图8-4 V带的节面和节线 d dd da1an2n1vLd节面节线2188.2.2 V带带轮带带轮1带轮的材料带轮的材料 带轮材料常采用带轮材料常采用HT150、HT200等灰铸铁制造。带速较高、功率较大时等灰铸铁制造。带速较高、功率较大时宜采用铸钢或钢板冲压后焊接,小功率传动时可采用铸铝或塑料。宜采用铸钢或钢板冲压后焊接,小功率传动
13、时可采用铸铝或塑料。2带轮的结构带轮的结构V带轮按轮辐结构不同分为四种型式,如图带轮按轮辐结构不同分为四种型式,如图8-5所示。设计时,可根据带轮所示。设计时,可根据带轮的基准直径来确定其结构形式。的基准直径来确定其结构形式。当当dd(1.53)dh(dh为轴的直径为轴的直径)时时,可采用实心带轮(图可采用实心带轮(图a););当当dd300mm时,可采用辐板带轮(图时,可采用辐板带轮(图b););当当dd400mm时,可采用孔板带轮(图时,可采用孔板带轮(图c););当当dd400mm时,可采用椭圆剖面的轮辐带轮(图时,可采用椭圆剖面的轮辐带轮(图d)。)。sLdaddBd1dh3.23.2
14、12.512.512.56.31:256.3其余2112.512.512.56.3L1:251:25Baff3.2hh其余3.2dadd211a2d1dh6.39 3带轮的基本尺寸带轮的基本尺寸带轮的基本尺寸分为轮槽尺寸和结构尺寸两部分。参见表带轮的基本尺寸分为轮槽尺寸和结构尺寸两部分。参见表8-3、8-4和图和图8-5、8-6。图8-6 轮槽剖面尺寸 dddaBddhL3.26.36.33.2其余12.5110 表8-3 V带轮轮槽尺寸(mm)槽槽 型型YZABCDE基准宽度基准宽度 bd5.35.38.58.511.011.014.014.019.019.027.027.032.032.0
15、顶顶 宽宽 b6.36.310.110.113.213.217.217.2232332.732.738.738.7基准线上槽深基准线上槽深 hamin1.61.62.02.02.752.753.53.54.84.88.18.19.69.6基准线下槽深基准线下槽深 hfmin4.74.77.07.08.78.710.810.814.314.319.919.923.423.4槽间距槽间距 e8 80.30.312120.30.315150.30.319190.40.425.525.50.50.537370.60.644.544.50.70.7槽中心至轮端面间距槽中心至轮端面间距 fmin6 67
16、79 911.511.5161623232828最小轮缘厚度最小轮缘厚度 min5 55.55.56 67.57.5101012121515轮缘宽度轮缘宽度 BB=(z1)e2 2f (z轮槽数轮槽数)外径外径dada=dd+2har10.20.20.50.5r20.50.51.01.01.01.01.61.61.61.62.02.01.61.62.02.0轮槽角轮槽角()3232对应对应基准基准直径直径dd6060343480801181181901903153153636606047547560060038388080118118190190315315475475600600注注:轮槽角
17、轮槽角V带楔角带楔角 是为了保证是为了保证V带绕在带轮上工作时能与轮槽侧面紧密贴合;带绕在带轮上工作时能与轮槽侧面紧密贴合;的极限偏差:的极限偏差:Y.Z.A.B型为型为 1,C.D.E型为型为30。槽间距槽间距e的极限偏差适用于任何两个轮槽对称中心面的距离,不论相邻与否。的极限偏差适用于任何两个轮槽对称中心面的距离,不论相邻与否。11 带轮外型结构尺寸带轮外型结构尺寸 Ld1da(1.5(1.52)2)dh(1.8(1.82)2)dhdd2 2hadh由轴的设计确定由轴的设计确定辐板、孔板结构尺寸辐板、孔板结构尺寸m(da2(H)d1)/2;式中;式中H=ha+hfdkmd1 S(0.20.
18、20.30.3)B S11.51.5S SS20.50.5S S椭圆轮辐结构尺寸椭圆轮辐结构尺寸h1P功率(功率(kW)A轮辐数轮辐数n转速(转速(r/min)h20.80.8 h110.40.4 h120.80.81f10.20.2 h1f20.20.2 h2表8-4 V带轮结构尺寸3200PnA注注:B为轮缘宽度,为轮缘宽度,L为带轮轮毂宽度,其它参数意义见图为带轮轮毂宽度,其它参数意义见图8-58-5所示。所示。12 8.3.1 带传动的受力分析带传动的受力分析1有效拉力有效拉力Fe 为保证带传动正常工作,带传动须以一定的张紧力套在带轮上。带传为保证带传动正常工作,带传动须以一定的张紧力
19、套在带轮上。带传动静止时,带两边承受的拉力相等,称为初拉力动静止时,带两边承受的拉力相等,称为初拉力Fo,(见图,(见图8-7a)。当)。当带工作时,由于带与带轮间摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等。进带工作时,由于带与带轮间摩擦力的作用,带两边的拉力不再相等。进入主动轮的一边被拉紧,称为紧边,拉力由入主动轮的一边被拉紧,称为紧边,拉力由Fo增大到增大到F1(见图(见图8-7b););而另一边被放松,称为松边,其拉力由而另一边被放松,称为松边,其拉力由Fo减小到减小到F2。8.3 带传动的工作能力分析带传动的工作能力分析图8-7 传动带承受的拉力 13 2最大有效拉力最大有效拉力 在带传动中,
20、当带与带轮表面间即将打滑在带传动中,当带与带轮表面间即将打滑时,摩擦力达到时极限值,带所能传递的有效时,摩擦力达到时极限值,带所能传递的有效拉力也达到最大值。拉力也达到最大值。8.3.2 带的应力分析带的应力分析 1带传动时将产生的三种应力带传动时将产生的三种应力:由拉力产生由拉力产生的应力的应力,离心拉应力与弯曲应力离心拉应力与弯曲应力。2应力分布情况应力分布情况 三种应力分布如图三种应力分布如图8-8所示。带在工作过程所示。带在工作过程中,其应力是不断变化的,最大应力发生在紧中,其应力是不断变化的,最大应力发生在紧边开始进入小带轮处,其值为:边开始进入小带轮处,其值为:紧边与松边拉力的差值
21、(紧边与松边拉力的差值(F1F2)为带传动中起传递力矩作用的拉力,称为有效)为带传动中起传递力矩作用的拉力,称为有效拉力拉力Fe,即,即 有效拉力有效拉力Fe等于带与带轮接触弧上的摩擦力总和。由摩擦的特点可知,在初拉等于带与带轮接触弧上的摩擦力总和。由摩擦的特点可知,在初拉力一定的情况下,带与带轮之间的摩擦力是有限的。当所要传递的圆周力超过摩力一定的情况下,带与带轮之间的摩擦力是有限的。当所要传递的圆周力超过摩擦力总和的极限值时,带将沿带轮产生明显的相对滑动,这种现象称为打滑。打擦力总和的极限值时,带将沿带轮产生明显的相对滑动,这种现象称为打滑。打滑时从动轮转速急剧下降,以至丧失工作能力,同时
22、也加剧了带的磨损,因此应滑时从动轮转速急剧下降,以至丧失工作能力,同时也加剧了带的磨损,因此应尽量避免出现打滑现象。尽量避免出现打滑现象。21FFFe 图8-8 传动带工作时的应力分布 cb11max14 8.3.3 弹性滑动和打滑弹性滑动和打滑1带的弹性滑动带的弹性滑动 带是弹性体,受到拉力作用后将产生弹性变形。由于紧边和松边的拉力不同,弹带是弹性体,受到拉力作用后将产生弹性变形。由于紧边和松边的拉力不同,弹性变形量也不同。性变形量也不同。如图如图8-9所示,在主动轮上,当带从紧边所示,在主动轮上,当带从紧边A点转到松边点转到松边B点的过程中,拉力由点的过程中,拉力由F1逐逐渐降至渐降至F2
23、,带因弹性变形渐小而回缩,由,带因弹性变形渐小而回缩,由B点缩回至点缩回至E点,于是带与带轮之间产生了点,于是带与带轮之间产生了向后的相对滑动,带的圆周速度滞后于带轮的圆周速度。这种现象也同样发生在从向后的相对滑动,带的圆周速度滞后于带轮的圆周速度。这种现象也同样发生在从动轮上,但情况相反,带将逐渐伸长,这时带的圆周速度超前于带轮的圆周速度。动轮上,但情况相反,带将逐渐伸长,这时带的圆周速度超前于带轮的圆周速度。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动,称为弹性滑动。在摩这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动,称为弹性滑动。在摩擦带传动中,弹性滑动是不可避免的。擦带传动中
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