带传动的受力分析及运动特性
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第18章 带 传 动第一节 带传动的主要类型和特点带传动是应用比较广泛的一种机械传动,一般是由主动带轮、从动带轮和张紧在两轮上的传动带所组成。
由于带被张紧,使带与带轮接触面间产生正压力。
当主动轮转动时,靠带与带轮接触面间的摩擦力带动从动轮一起转动,并传递一定的运动和动力。
一、带传动的主要类型传动带按工作原理的不同可分为摩擦型传动带和啮合型传动带。
摩擦型传动带按带的横截面形状,可分为平带、V带和特殊截面带。
同步齿形带,属于啮合型传动带,带的工作面制有横向齿,与有相应齿的带轮作啮合传动,传动比较准确,具有链传动的优点,但制造和安装要求较高。
如拖拉机、坦克等的履带。
在一般机械传动中,应用最为广泛的是V带传动。
V带的横截面呈等腰梯形,传动时,以两侧为工作面,但V带与轮槽槽底不接触。
在同样的张紧力下,V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力,这是V带传动性能上的最大优点。
V带有普通V带、窄V带、接头V带等近十种。
其中普通V带 应用最为广泛。
常见V带的横剖面结构由包布、顶胶、抗拉体、底 胶等部分组成,按抗拉体结构可分为绳芯V带和帘布芯V带两种。
帘布芯V带,制造方便,抗拉强度好;绳芯V带柔韧性好,抗弯强 度高,适用于转速较高,载荷不大和带轮直径较小的场合。
当带垂直底边弯曲时,在带中保持原长度不变的任一条周线称为节线,由全部节线构成的面称为节面。
如材力中学的中性层与中性轴。
带的节面宽度称为节宽(p b ),当带垂直底边弯曲时,该宽度保持不变。
楔角为40°、相对高度(带的高度与节宽之比)约为0.7的V带称为普通V带。
普通V带按截面尺寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号,其截面尺寸和长度都已标准化。
目前,窄V带在国内也有了较为广泛的应用,特别在中型和重型设备中有取代普通V带的趋势。
窄V带采用涤纶等高强度合成纤维绳作抗拉体,相对高度9.0b h p。
与普通V 带相比,当高度相同时,窄V 带的宽度约缩小31,而承载能力可提高1.5~2.5倍。
皮带传动的特点主要是依靠带与带轮间的摩擦力来传递动力。
皮带传动的主要优点包括:
1. 结构简单,制造和维修方便,噪声较小。
2. 能传递动力,但需要有一定的初速度。
3. 在过载时,带与带轮间会产生打滑,起到过载保护的作用。
在理想条件下,皮带传动可以保证恒定的动力传输,但在实际使用中会受到诸如负载波动、轴承振动等因素的影响,可能导致皮带与带轮之间的摩擦系数发生变化,进而影响动力传输的稳定性。
对于圆周运动,皮带传动可以看作是一种特殊的圆周运动。
具体来说,皮带轮之间的距离保持不变时,皮带的运动可以看作是圆周运动。
然而,由于皮带的松紧程度可能会发生变化,皮带传动的实际效果可能会受到影响。
总的来说,皮带传动是一种常见的动力传输方式,其特点在于能够传递较大的动力,同时具有较好的过载保护能力。
然而,在实际使用中,皮带传动的稳定性可能会受到多种因素的影响。
带传动的⼯作原理及特点第⼋章带传动8.1 概述8.1.1 带传动的⼯作原理及特点1.传动原理——以张紧在⾄少两轮上带作为中间挠性件,靠带与轮接触⾯间产⽣摩擦⼒来传递运动与动⼒2.优点:1)有过载保护作⽤ 2)有缓冲吸振作⽤ 3)运⾏平稳⽆噪⾳ 4)适于远距离传动(amax=15m) 5)制造、安装精度要求不⾼缺点:1)有弹性滑动使传动⽐i不恒定 2)张紧⼒较⼤(与啮合传动相⽐)轴上压⼒较⼤ 3)结构尺⼨较⼤、不紧凑 4)打滑,使带寿命较短 5)带与带轮间会产⽣摩擦放电现象,不适宜⾼温、易燃、易爆的场合。
8.1.2主要类型与应⽤a.平型带传动——最简单,适合于中⼼距a较⼤的情况b.V 带传动——三⾓带c.多楔带传动——适于传递功率较⼤要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动,⾼速、⾼精度,适于⾼精度仪器装置中带⽐较薄,⽐较轻。
图6-1 带传动的主要类型8.1.3带传动的形式1、开⼝传动——两轴平⾏、双向、同旋向2、交叉传动——两轴平⾏、双向、反旋向3、半交叉传动——交错轴、单向◆带传动的优点:①适⽤于中⼼距较⼤的;②传动带具有良好的弹性,能缓冲吸振,尤其是V带没有接头,传动较平稳,噪声⼩;③过载时带在带轮上打滑,可以防⽌其它器件损坏;④结构简单,制造和维护⽅便,成本低。
◆带传动的缺点:①传动的外廓尺⼨较⼤;②由于需要张紧,使轴上受⼒较⼤;③⼯作中有弹性滑动,不能准确地保持主动轴和从动轴的转速⽐关系;④带的寿命短;⑤传动效率降低;⑥带传动可能因摩擦起电,产⽣⽕花,故不能⽤于易燃易爆的场合。
8.2 V带和带轮的结构V 带有普通V 带、窄V 带、宽V 带、⼤楔⾓V 带、联组V 带、齿形V 带、汽车V 带等多种类型,其中普通V 带应⽤最⼴。
8.2.1 V 带及其标准如图所⽰V 带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成8.2.2带轮结构1、组成部分:轮缘、轮辐、轮毂2、结构形式:实⼼式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式3、材料:灰铸铁(HT150、HT200常⽤)、铸钢、焊接钢板(⾼速)、铸铝、塑料(⼩功率)普通V 带轮轮缘的截⾯图及其各部尺⼨见表8.3 带传动的⼯作情况分析8.3.1带传动的受⼒分析⼯作前 :两边初拉⼒Fo=Fo ⼯作时:两边拉⼒变化:①紧⼒ Fo →F1;②松边Fo →F2 F1—Fo = Fo —F2F1—F2 = 摩擦⼒总和Ff = 有效圆周⼒Fe所以: 紧边拉⼒ F1=Fo + Fe/2松边拉⼒ F2=Fo —Fe/28.3.2 带传动的最⼤有效圆周拉⼒及其影响当带有打滑趋势时:摩擦⼒达到极限值,带的有效拉⼒也达到最⼤值。
带传动的受力分析及运动特性传动是指通过机械装置将动力或运动传递到其他部件的过程。
在工程中,传动系统通常用于将动力从一个地方传递到另一个地方,并且提供所需的力,扭矩或速度。
传动系统有助于构建复杂的机械装置,并将输入和输出的动力和运动特性相互匹配。
带传动是一种常见的传动方式,它通过一根或多根带子将动力传递到其他部件。
带传动具有以下几个特点:1.动力传递:带传动能够将旋转动力从一个轴传递到另一个轴上。
通过张紧或松弛带子,可以调整传递的功率和速度。
2.扭矩传递:带传动还能够传递扭矩,即转动力矩。
带子的张力越大,传递的扭矩越大。
3.速比调整:通过改变带子的直径或使用不同直径的滚轮,可以调整带传动的速比。
这样可以在需要时增加或减小输出轴的速度。
4.隔振性能:带传动能够吸收和隔离一些机械振动,从而减少对整个机械系统的影响。
这对于要求平稳运行的机械设备尤为重要。
5.简化设计:相比其他传动方式,带传动具有简单的设计和安装过程。
带子的材料选择丰富,可以根据不同需求选择适当的带子。
带传动的工作原理是通过将动力从一个驱动轴传递到带子上,然后再将其传递到从轴或其他机械部件上。
传动的力分析是确定带子和滚轮上的受力分布,以保证传动的稳定性和有效性。
在带传动中,带子受到张力的作用,并贴紧在滚轮上。
当带子与滚轮接触时,传动力会使带子跳跃或滑动,这会导致一些能量损失。
传动系统的损失主要包括弯曲损失,弯曲挠度损失和摩擦损失。
弯曲损失是由于带子在弯曲过程中发生的能量损失,而弯曲挠度损失是带子由于挠度而发生的额外能量损失。
摩擦损失是由于带子与滚轮接触而产生的能量损失。
为了最大程度地减少能量损失,需要正确选择带子的材料和尺寸,并保持带子与滚轮的适当接触。
此外,还需定期检查和维护带传动系统,以确保其正常工作。
带传动的运动特性主要取决于带子和滚轮的尺寸和特性。
带子的宽度、长度、材料和抗滑性能会影响传动的精度和效率。
滚轮的直径和形状也会影响传动的速比和扭矩传递能力。
一、实验目的1. 了解带传动的原理和结构特点。
2. 通过实验验证带传动的传动效率、滑动率、张紧力等特性。
3. 掌握带传动实验的基本操作方法和数据处理方法。
二、实验原理带传动是一种常见的机械传动方式,主要由主动轮、从动轮、传动带和带轮组成。
传动带将主动轮的旋转运动传递给从动轮,实现动力传递。
本实验主要研究带传动的传动效率、滑动率、张紧力等特性。
三、实验仪器与设备1. 带传动实验台2. 转速表3. 功率表4. 弹簧测力计5. 计时器6. 记录本四、实验步骤1. 组装实验台:按照实验台说明书,将主动轮、从动轮、传动带和带轮组装好。
2. 调整张紧力:将弹簧测力计挂在传动带上,调整张紧力至规定值。
3. 测量转速:使用转速表分别测量主动轮和从动轮的转速。
4. 测量功率:使用功率表测量传动过程中的功率。
5. 记录数据:记录实验过程中各参数的数值。
五、实验数据及处理1. 计算传动效率:根据实验数据,计算传动效率η = (P出 / P入) × 100%,其中 P出为从动轮的功率,P入为主动轮的功率。
2. 计算滑动率:根据实验数据,计算滑动率λ = (n2 - n1) / n1 × 100%,其中 n1 为主动轮转速,n2 为从动轮转速。
3. 分析张紧力对传动效率的影响:根据实验数据,分析张紧力对传动效率的影响。
六、实验结果与分析1. 传动效率:实验结果显示,带传动的传动效率在 95% 左右,说明带传动具有较高的传动效率。
2. 滑动率:实验结果显示,带传动的滑动率在 2% 左右,说明带传动具有较小的滑动率。
3. 张紧力对传动效率的影响:实验结果显示,随着张紧力的增加,传动效率逐渐提高,但当张紧力过大时,传动效率反而下降。
七、结论1. 带传动是一种结构简单、安装方便、传动平稳的机械传动方式,在机械传动领域应用广泛。
2. 带传动的传动效率较高,滑动率较小,具有良好的动力传递性能。
3. 张紧力对传动效率有较大影响,应根据实际需求调整张紧力。
第五章带传动和链传动C带传动和链传动都是挠性传动。
带传动和链传动通过环形挠性元件,在两个或多个传动论之间传动运动和动力。
带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。
当原动机驱动主动带轮转动时,由于带与带轮之间摩擦力,使从动带轮一起转动,从而实现运动的动力的传递。
链传动由两轴平行的大、小链轮和链条组成。
链传动与带传动有相似之处:链轮与链条啮合,其中链条相当于带传动中的挠性带,但又不是靠摩擦力传动,而是靠链轮齿和链条之间的啮合来传动。
链传动又是的啮合传动。
本章主要介绍:(1)带传动的类型。
应用和工作特点,着重介绍普V带的标准.选用和设计方法,带轮工作图绘制,简单介绍了较新型的窄V带传动和同步带传动以及带传动装置的维护和张紧方法。
(2)链传动的类型、特点和应用;介绍套筒滚子链的结构、标准和选用设计方法;介绍链轮的结构设计和有关链传动安装、张紧和维护等方面的知识;简要分析了链传动的运动特性。
§5—1 带传动的类型和应用如右图所示,带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。
当原动机驱动主动带轮转动时,由于带与带轮之间摩擦力的作用,是从动带轮一起转动,从而实现运动的动力的传递。
一、带传动的特点带传动一般有以下特点:1. 带有良好的饶性,能吸收震动,缓和冲击,传动平稳噪音小。
2. 当带传动过载时,带在带轮上打滑,防止其他机件损坏,起到保护作用。
3. 结构简单,制造,安装和维护方便;4. 带与带轮之间存在一定的弹性滑动,故不能保证恒定的传动比,传动精度和传动效率较低。
5. 由于带工作时需要张紧,带对带轮轴有很大的压轴力。
6. 带传动装置外廓尺寸大,结构不够紧凑。
7. 带的寿命较短,需经常更换。
由于带传动存在上述特点,一般情况下,带传动传动的功率P≤100KW,带速v=5-25m/s,平均传动比i≤5,传动效率为94%-97%。
同步齿形带的带速为40-50m/s,传动比i≤10,传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。
第七章带传动(练习及解答)§7-1概述习题一题型:填空题题目:带传动依靠带轮与张紧在其上的传动带之间的进行工作,能缓和,吸收,中心距可以较。
分析与提示:带传动依靠摩擦力传递运动和动力,能缓冲吸振,其带轮不直接接触,故中心距可较大答案:摩擦力;冲击;振动;大习题二题型:填空题题目:普通V带已标准化,有、、、、、、七种型号,截面尺寸依次增大。
分析与提示:普通V带按截面尺寸由小到大可分为Y、Z、A、B、C、D、E 7种。
答案:Y;Z;A;B;C;D;E习题三题型:填空题题目:在带传动的几何关系计算公式中,V带传动的带轮直径、带长分别为和。
分析与提示:V带是以基准直径和基准长度作为计算参数。
答案:基准直径;基准长度习题四题型:单项选择题题目:V带传动用于()传动。
A、开口传动B、交叉传动C、半交叉传动分析与提示:由于V带是楔形,因此只能用于开口传动。
答案:A习题五题型:单项选择题题目:中心距已定的开口带传动,传动比增大,则小轮包角()。
A、增大B、减小C、不变分析与提示:由包角公式可以算出。
答案:B习题六题型:判断题题目:绳芯结构的V带比帘布结构的柔软。
分析与提示:绳芯V带挠性好。
答案:正确习题七题型:判断题题目:带传动不能用于易燃易爆的场合。
分析与提示:由于传动带通常是由橡胶、布、合成纤维等组成,因此不能用于易燃易爆的场合。
答案:正确习题八题型:简答题题目:为什么V带传动比平型带传动应用更广泛?分析与提示:V带的传动能力比平带的高。
答案:V带的横截面为梯形,其两个侧面为工作面。
由于楔形摩擦原理,在相同的摩擦因素f和初拉力下,V带传动较平带传动能产生较大的摩擦力(当带轮槽角f=400时,当量摩擦因素=f/sin(f/2)>f,≈3f,故V带传递的功率比平带约高2倍,并且V带为封闭的环状,没有接头,传动更为平稳。
§7-2带传动的受力分析及运动特性习题一题型:填空题题目:带传动的有效圆周力为之差,数值上应与带和带轮接触面上各点摩擦力的总和。
第八章带传动8.1 概述8.1.1 带传动的工作原理及特点1.传动原理——以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件,靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力2.优点:1)有过载保护作用 2)有缓冲吸振作用 3)运行平稳无噪音 4)适于远距离传动(amax=15m) 5)制造、安装精度要求不高缺点:1)有弹性滑动使传动比i不恒定 2)张紧力较大(与啮合传动相比)轴上压力较大 3)结构尺寸较大、不紧凑 4)打滑,使带寿命较短 5)带与带轮间会产生摩擦放电现象,不适宜高温、易燃、易爆的场合。
8.1.2主要类型与应用a.平型带传动——最简单,适合于中心距a较大的情况b.V 带传动——三角带c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合d.同步带传动——啮合传动,高速、高精度,适于高精度仪器装置中带比较薄,比较轻。
图6-1 带传动的主要类型8.1.3带传动的形式1、开口传动——两轴平行、双向、同旋向2、交叉传动——两轴平行、双向、反旋向3、半交叉传动——交错轴、单向◆带传动的优点:①适用于中心距较大的;②传动带具有良好的弹性,能缓冲吸振,尤其是V带没有接头,传动较平稳,噪声小;③过载时带在带轮上打滑,可以防止其它器件损坏;④结构简单,制造和维护方便,成本低。
◆带传动的缺点:①传动的外廓尺寸较大;②由于需要张紧,使轴上受力较大;③工作中有弹性滑动,不能准确地保持主动轴和从动轴的转速比关系;④带的寿命短;⑤传动效率降低;⑥带传动可能因摩擦起电,产生火花,故不能用于易燃易爆的场合。
8.2 V带和带轮的结构V 带有普通V 带、窄V 带、宽V 带、大楔角V 带、联组V 带、齿形V 带、汽车V 带等多种类型,其中普通V 带应用最广。
8.2.1 V 带及其标准 如图所示V 带由抗拉体、顶胶、底胶和包布组成8.2.2带轮结构1、组成部分:轮缘、轮辐、轮毂2、结构形式:实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式3、材料:灰铸铁(HT150、HT200常用)、铸钢、焊接钢板(高速)、铸铝、塑料(小功率)普通V 带轮轮缘的截面图及其各部尺寸见表8.3 带传动的工作情况分析8.3.1带传动的受力分析工作前 :两边初拉力Fo=Fo 工作时:两边拉力变化:①紧力 Fo →F1;②松边Fo →F2 F1—Fo = Fo —F2F1—F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe所以: 紧边拉力 F1=Fo + Fe/2松边拉力 F2=Fo —Fe/28.3.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响当带有打滑趋势时:摩擦力达到极限值, 带的有效拉力也达到最大值。
带传动的受力分析及运动特性newmaker一、带传动的受力分析带传动安装时,带必须张紧,即以一定的初拉力紧套在两个带轮上,这时传动带中的拉力相等,都为初拉力F0(见图7–8a)。
图7-8 带传动的受力情况a)不工作时 b)工作时当带传动工作时,由于带和带轮接触面上的摩擦力的作用,带绕入主动轮的一边被进一步拉紧,拉力由F0增大到F1,这一边称为紧边;另一边则被放松,拉力由F0降到F2,这一边称为松边(见图7–8b)。
两边拉力之差称为有效拉力,以F表示,即F=F1–F2 (7–4)有效拉力就是带传动所能传递的有效圆周力。
它不是作用在某一固定点的集中力,而是带和带轮接触面上所产生的摩擦力的总和。
带传动工作时,从动轮上工作阻力矩T¢2所产生的圆周阻力F¢为F¢=2 T'2 /d2正常工作时,有效拉力F和圆周阻力F¢相等,在一定条件下,带和带轮接触面上所能产生的摩擦力有一极限值,即最大摩擦力(最大有效圆周力)Fmax,当Fmax≥F¢时,带传动才能正常运转。
如所需传递的圆周阻力超过这一极限值时,传动带将在带轮上打滑。
刚要开始打滑时,紧边拉力F1和松边拉力F2之间存在下列关系,即F1=F2∙e f∙a(7–5)式中 e–––自然对数的底(e≈2.718);f–––带和轮缘间的摩擦系数;a–––传动带在带轮上的包角(rad)。
上式即为柔韧体摩擦的欧拉公式。
(7-5)式的推导:下面以平型带为例研究带在主动轮上即将打滑时紧边拉力和松边拉力之间的关系。
假设带在工作中无弹性伸长,并忽略弯曲、离心力及带的质量的影响。
如图7–9所示,取一微段传动带dl,以dN表示带轮对该微段传动带的正压力。
微段传动带一端的拉力为F,另一端的拉力为F+dF,摩擦力为f·dN,f为传动带与带轮间的摩擦系数(对于V带,用当量摩擦系数fv,,f为带轮轮槽角)。
则因da很小,所以sin(da/2)»da/2,且略去二阶微量dF∙sin(da/2),得dN=F∙da又取cos(da/2)»1,得f∙dN=dF或dN=dF/f,于是可得F∙da=dF/f 或dF/F=f∙da两边积分即F1=F2∙e f∙a如果近似地认为,传动带在工作时的总长度不变,则其紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量,即F1-F0=F0-F2或F1+F2=2F0 (7-6)将式(7–4)代入式(7–6)得(7–7)将式(7–7)代入式(7–5)整理后,可得到带传动所能传递的最大有效圆周力(7–8)由式(7–8)可知,带传动最大有效圆周力与F0、a及带和带轮材质等因素有关。
带传动的受力分析及运动特性newmaker一、带传动的受力分析带传动安装时,带必须张紧,即以一定的初拉力紧套在两个带轮上,这时传动带中的拉力相等,都为初拉力F0(见图7–8a)。
图7-8 带传动的受力情况a)不工作时 b)工作时当带传动工作时,由于带和带轮接触面上的摩擦力的作用,带绕入主动轮的一边被进一步拉紧,拉力由F0增大到F1,这一边称为紧边;另一边则被放松,拉力由F0降到F2,这一边称为松边(见图7–8b)。
两边拉力之差称为有效拉力,以F表示,即F=F1–F2 (7–4)有效拉力就是带传动所能传递的有效圆周力。
它不是作用在某一固定点的集中力,而是带和带轮接触面上所产生的摩擦力的总和。
带传动工作时,从动轮上工作阻力矩T¢2所产生的圆周阻力F¢为F¢=2 T'2 /d2正常工作时,有效拉力F和圆周阻力F¢相等,在一定条件下,带和带轮接触面上所能产生的摩擦力有一极限值,即最大摩擦力(最大有效圆周力)Fmax,当Fmax≥F¢时,带传动才能正常运转。
如所需传递的圆周阻力超过这一极限值时,传动带将在带轮上打滑。
刚要开始打滑时,紧边拉力F1和松边拉力F2之间存在下列关系,即F1=F2∙e f∙a(7–5)式中 e–––自然对数的底(e≈2.718);f–––带和轮缘间的摩擦系数;a–––传动带在带轮上的包角(rad)。
上式即为柔韧体摩擦的欧拉公式。
(7-5)式的推导:下面以平型带为例研究带在主动轮上即将打滑时紧边拉力和松边拉力之间的关系。
假设带在工作中无弹性伸长,并忽略弯曲、离心力及带的质量的影响。
如图7–9所示,取一微段传动带dl,以dN表示带轮对该微段传动带的正压力。
微段传动带一端的拉力为F,另一端的拉力为F+dF,摩擦力为f·dN,f为传动带与带轮间的摩擦系数(对于V带,用当量摩擦系数fv,,f为带轮轮槽角)。
则因da很小,所以sin(da/2)»da/2,且略去二阶微量dF∙sin(da/2),得dN=F∙da又取cos(da/2)»1,得f∙dN=dF或dN=dF/f,于是可得F∙da=dF/f 或dF/F=f∙da两边积分即F1=F2∙e f∙a如果近似地认为,传动带在工作时的总长度不变,则其紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量,即F1-F0=F0-F2或F1+F2=2F0 (7-6)将式(7–4)代入式(7–6)得(7–7)将式(7–7)代入式(7–5)整理后,可得到带传动所能传递的最大有效圆周力(7–8)由式(7–8)可知,带传动最大有效圆周力与F0、a及带和带轮材质等因素有关。
F0、a、f 等愈大,则最大有效圆周力也愈大。
其中F0的影响最大,直接影响到带传动的工作能力,但如F0过大,将使带的使用寿命缩短。
所以在带传动设计时必须合理确定F0值。
二、带传动的弹性滑动和打滑带是弹性体,在拉力作用下会产生弹性伸长,弹性伸长量随拉力的增减而增减。
带传动在工作过程中,紧边和松边的拉力不等。
当带在A点绕上主动轮时,带的速度v和主动轮的圆周速度v1是相等的。
但在带自A点转到B点的过程中,所受拉力由F1逐渐降到F2,弹性伸长量也要相应减小。
这样带在主动轮上是一面随带轮前进,一面向后收缩,因此带的速度低于主动轮的圆周速度,造成两者之间发生相对滑动。
在从动轮上,情况正好相反,即带的速度v大于从动轮的圆周速度v2,两者之间也发生相对滑动。
这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动,称为弹性滑动。
弹性滑动是带传动中无法避免的一种正常的物理现象。
由于弹性滑动的存在,使得带与带轮间产生摩擦和磨损;从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1,即产生了速度损失。
这种速度损失还随外载荷的变化而变化,这就使得带传动不能保证准确的传动比。
通常以滑动率ε表示速度损失的程度,即(7–9)一般ε=1~2%,在考虑弹性滑动的情况下,带传动的传动比为(7–10)式中 n1、n2–––分别为主、从动轮的转速(r/min);d1、d2–––分别为主、从动轮的基准直径(mm)。
一般说来,并不是全部接触弧上都发生弹性滑动。
接触弧分为有相对滑动(滑动弧)和无相对滑动(静弧)两部分,它们所对应的中心角,分别称为滑动角(a¢)和静角(a²)。
实践证明,静弧总是发生在带进入带轮的这一边(见图7–10)。
带传动不传递载荷时,滑动角为零,随着载荷的增加,滑动角逐渐加大而静角逐渐减小,到滑动角等于包角而静角为零时,即弹性滑动扩大到整个接触弧时,带传动的有效圆周力达到最大值,若载荷再进一步增大,则带和带轮间将发生打滑。
当带传动出现打滑时,就不能正常工作,传动失效。
所以带传动在正常工作中应该避免出现打滑,即所需传递的圆周力不能大于最大有效圆周力Fmax。
三、传动带的应力分析传动带在工作过程中,会产生三种应力(一)紧边拉应力s1和松边拉应力s2s1=F1/A (MPa) s2=F2/A (MPa)式中 F1、F2–––紧边、松边拉力(N);A–––带的截面积(mm2)。
(二)弯曲应力sb带在绕过带轮时,因弯曲而产生弯曲应力。
以V带为例,则由材料力学可知弯曲应力为αmax = α + 0.003Ld而M=EI/r,W=I/y0,r=d/2,所以(MPa)(7–11)式中 E––带材料的弹性模量(MPa);y0––传动带截面的中性层至最外层的距离(mm);d––带轮基准直径(mm);r––中性层曲率半径(mm);I––惯性距(mm4)。
由式(7–11)可知,带愈厚,带轮直径愈小,则带中的弯曲应力愈大。
因此,带绕在小带轮上时的弯曲应力sb1大于绕在大带轮上时的弯曲应力sb2。
为了避免过大的弯曲应力,在设计V带传动时,应对V带轮的最小基准直径dmin加以限制(表7–3)。
表7-3 V带轮的最小基准直径及V带每米长的质量(三)离心拉应力sc带在绕过带轮时作圆周运动,从而产生离心力,并在带中引起离心拉应力sc。
如图7–12所示,设带的速度为v(m/s),取微段带dl(m),微段带上的离心力为C,则式中 q––––传动带每米长的质量(kg/m)。
见表7–3。
设离心力在传动带中引起的拉力为Fc,取微段带dl为分离体,则根据平衡条件可得因da很小,可取sin(da/2)»da/2,则得Fc=qv2 (N) (7–12)带的速度对离心拉应力影响很大。
离心力虽然只产生在带作圆周运动的弧段上,但由此而引起的离心拉应力却作用于传动带的全长上,且各处大小相等。
离心力的存在,使传动带与带轮接触面上的正压力减小,带传动的工作能力将有所降低。
由上述分析可知,带传动在传递动力时,带中产生拉应力、弯曲应力和离心拉应力,其应力分布如图7–13所示。
从图中可以看出,在紧边进入主动轮处带的应力最大,其值为(7–14)如图7–13所示,可知,带运行时,作用在带上某点的应力,是随它所处位置不同而变化的,所以带是在变应力下工作的,当应力循环次数达到一定数值后,带将产生疲劳破坏。
图7-13 带的应力分布带传动概述newmaker带传动是由两个带轮和一根紧绕在两轮上的传动带组成,靠带与带轮接触面之间的摩擦力来传递运动和动力的一种挠性摩擦传动。
带传动是利用张紧在带轮上的传动带与带轮的摩擦或啮合来传递运动和动力的。
带传动通常是由主动轮1、从动轮2和张紧在两轮上的环形带3所组成。
根据传动原理不同,带传动可分为摩擦传动型(图11.1)和啮合传动型(图11.2)两大类。
图11.1 图11.21. 摩擦传动型摩擦传动型是利用传动带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。
摩擦型带传动中,根据挠性带截面形状不同,可分为:图11.3(1) 普通平带传动(如图11.3(a))平带传动中带的截面形状为矩形,工作时带的内面是工作面,与圆柱形带轮工作面接触,属于平面摩擦传动。
(2) V带传动(如图11.3(b))V带传动中带的截面形状为等腰梯形。
工作时带的两侧面是工作面,与带轮的环槽侧面接触,属于楔面摩擦传动。
在相同的带张紧程度下,V带传动的摩擦力要比平带传动约大70%,其承载能力因而比平带传动高。
在一般的机械传动中,V带传动现已取代了平带传动而成为常用的带传动装置。
(3) 多楔带传动(如图11.3(c))多楔带传动中带的截面形状为多楔形,多楔带是以平带为基体、内表面具有若干等距纵向V形楔的环形传动带,其工作面为楔的侧面,它具有平带的柔软、V带摩擦力大的特点。
(4) 圆带传动(如图11.3(d))圆带传动中带的截面形状为圆形,圆形带有圆皮带、圆绳带、圆锦纶带等,其传动能力小,主要用于v<15m/s ,i=0.5~3 的小功率传动,如仪器和家用器械中。
(5) 高速带传动带速v>30m/s ,高速轴转速n=10000~50000r/min的带传动属于高速带传动。
高速带传动要求运转平稳、传动可靠并具有一定的寿命。
高速带常采用重量轻、薄而均匀、挠曲性好的环形平带,过去多用丝织带和麻织带,近年来国内外普遍采用锦纶编织带、薄型锦纶片复合平带等。
高速带轮要求质量轻,结构对称均匀、强度高、运转时空气阻力小。
通常采用钢或铝合金制造,带轮各个面均应进行精加工,并进行动平衡。
为了防止带从带轮上滑落,大、小带轮轮缘表面都应加工出凸度,制成鼓形面或双锥面,如图11.4所示。
在轮缘表面常开环形槽,以防止在带与轮缘表面间形成空气层而降低摩擦系数,影响正常传动。
图11.42. 啮合传动型啮合传动型是指同步带传动,同步带传动是靠带上的齿与带轮上的齿槽的啮合作用来传递运动和动力的。
同步带传动工作时带与带轮之间不会产生相对滑动,能够获得准确的传动比,因此它兼有带传动和齿轮啮合传动的特性和优点。
带的最基本参数是节距,它是在规定的张紧力下,同步带纵截面上相邻两齿对称中心线的直线距离。
由于不是靠摩擦力传递动力,带的预紧力可以很小,作用于带轮轴和其轴承上的力也很小。
其主要缺点在于制造和安装精度要求较高,中心距要求较严格。
同步带在各种机械中的应用日益广泛。
总之,在两类带传动中,由于都采用带作为中间挠性元件来传递运动和动力,因而具有结构简单、传动平稳、缓冲吸振和能实现较大距离两轴间的传动等特点。
对摩擦型带传动还具有过载时将引起带在带轮上打滑,起到防止其它零件损坏的优点。
其缺点是带与轮面之间存在相对滑动,导致传动效率较低,传动比不准确,带的寿命较短。
(end)V带传动设计计算newmaker1 V带传动的失效形式及设计准则根据带传动的工作情况分析可知,V带传动的主要失效形式是:⑴ V带疲劳断裂:带的任一横截面上的应力将随着带的运转而循环变化。
当应力循环达到一定次数,即运行一定时间后,V带在局部出现疲劳裂纹脱层,随之出现疏松状态甚至断裂,从而发生疲劳损坏,丧失传动能力。