带传动

类型

摩擦带
- 工作原理:依靠带与带轮间的摩擦传递力与动力
- 种类
  - 平带
  - V带
    - 相比与平带,承载能力大,效率低
    - 类型
      - 包边V带
      - 切边V带
    - 带型
      - Y,Z,A,B,C,D,E
      - 楔角均为40$\degree$
    - 窄V带承载能力高于同宽度的普通V带
    - 把V带套在规定尺寸的测量带轮上,以规定的张紧力巡行一周,即为V带的基准长度$L_d$
  - 圆带
  - 多楔带
- 特点
  - 传动平稳,噪声小,可用于高速传动
  - 有过载保护作用
  - 存在弹性滑动,不能保证精确的传动比
  - 长紧力会产生压轴力
啮合带
- 工作原理
  - 通过同步带与带轮齿槽上的啮合来传递力与动力
- 特点
  - 没有相对滑动,能保证严格的传动比
  - 制造要求高,成本高,安装复杂
受力分析
- 不工作时
  - 传动带在除拉力$F_0$的作用下张紧在带轮上
  - $F_0$的大小张紧程度
- 正常工作时
  - 出现松紧边
    - $F_1$紧边拉力
    - $F_2$松边拉力
    - 松紧边
      - 绕入主动轮的为紧边
      - 绕出主动轮的为松边
    - $F_0=F_1+F_2$
    - $F_e=F_1-F_2$
    - $$\begin{cases}
      F_1=F_0+ \frac{F_e}{2} \
      F_2=F_0 - \frac{F_e}{2}
      \end{cases}$$
- 临界状态
  - $F_1=F_2e^{f\alpha}$
  - $F_{ec} = 2F_0\frac{e^{f\alpha}-1}{e^{f\alpha}+1}$
  - $F_{ec}$的影响因素:
    - 初拉力
    - 小带轮上的包角
    - 摩擦因素
应力分析
- 拉应力
  - $\sigma =\frac{F}{A}$
- 弯曲应力
  - $\sigma_b = E\frac{h}{d}$
- 离心应力
  - $\sigma_c = \frac{qv^2}{A}$
- 最大应力在带的紧边绕上小带轮处
滑动和打滑
- 滑动
  - 本质原因
    - 带是弹性体
    - 带传动工作中紧松边存在拉力差带
  - 后果
    - 从动轮圆周速度低于主动轮
    - 降低传递效率
    - 无法保证稳定的传动比
    - 引起带的磨损
    - 使带的温度升高
  - 措施
    - 选择弹性模量较大的材料
    - 减小紧松边的压力差
  - 相关公式
    - 小带轮线速度>传送带线速度>大带轮线速度
    - $\epsilon = \frac{v_1-v_2}{v_1}\times 100%$
    - 平均传动比$i=\frac{n_1}{n_2}=\frac{d_{d2}}{(1-\epsilon)d_{d1}}$
- 打滑
  - 随着总功率增加,总摩擦力随之增加,弹性滑动的弧段长度随之增加,当扩大到整个接触弧时继续增加,就发生打滑
  - 后果:造成严重磨损,使带的运动不稳定
  - 措施:提高带的传动能力
参数选择
- 中心距
  - 中心距大
    - 增大带轮包角
    - 减小单位时间内带的循环次数,增加寿命
    - 加剧带的波动,降低平稳性
    - 增大带的整体尺寸
- 传动比
  - 小带轮包角减小,传动比降低
- 带轮的基准直径(当功率和转速一定时,减小直径)
  - 带速将减小
  - 单根V带所能传递的功率减小,V带的根速增加
  - 带的弯曲应力增大
- 带速
  - 提高带速,功率增加,可减少带的根数
  - 带速过快,离心应力增大
  - 带速过低,单根带传递的功率小,根数增多
  - 因将带设置在高速级
- 初拉力
  - 小,传动能力小,易出现打滑
  - 大,寿命低,对轴和轴承压力大