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普通V帶傳動

普通V帶是一種橫斷面為梯形的環(huán)形傳動帶,它適用于小中心距與大傳動比的動力傳遞,廣泛應(yīng)用于紡織機(jī)械、機(jī)床以及一般的動力傳動。

1V帶傳動的受力分析

帶傳動是靠摩擦力工作的,因此帶在安裝時必須以一定的張緊力套在帶輪上。靜止時,在帶輪的上下兩邊承受相等的拉力,稱為初拉力F0,如圖14—6(a)所示。當(dāng)帶傳動工作時,主動輪l以轉(zhuǎn)速nl轉(zhuǎn)動,帶與帶輪接觸面間便產(chǎn)生摩擦力,主動輪作用在帶上的摩擦力的方向與主動輪的轉(zhuǎn)向相同,驅(qū)功帶運(yùn)動;帶作用在從動輪上的摩擦力(圖中未畫出)驅(qū)動從動輪以轉(zhuǎn)速n2轉(zhuǎn)動,顯然,從動輪作用在帶上的摩擦力的方向與從動輪的轉(zhuǎn)向相反,兩個帶輪作用在帶上的摩擦力的方向如圖14—6(b)所示。此時帶兩邊的拉力不再相等。帶進(jìn)入主動輪的一邊被進(jìn)一步拉緊,拉力由F0增大到fl,稱為緊邊;帶繞出主動輪的一邊則被放松,拉力由F0降到F2,稱為松邊。通常認(rèn)為帶的總長度不變,則緊邊拉力的增加量F1—P0應(yīng)等于松邊拉力的減少量F0—F2,即
  F1-F0=F0-F2
  則 F1+F2=2F0 (14—1)
  緊邊拉力和松邊拉力之差稱為帶傳動的有效扯力F,即帶所傳遞的有效圓周力。此力在數(shù)值上等于帶與帶輪接觸面上各點(diǎn)摩擦力值的總和∑Ff,即F=F1—F2=∑Ff (14—2)
  有效圓周力F(N)、帶速v(m/s)和帶傳遞功率P(kW)之間的關(guān)系為P=Fv/1000 (14—3)
  由式(14—3)可知,當(dāng)帶速一定時,傳遞的功率P越大,則圓周力F越大,所需帶與輪面之間的摩擦力也越大。

2帶傳動的彈性滑動及其傳動比

傳動帶是彈性體,受到拉力的作用會發(fā)生彈性伸長,伸長量隨著拉力的大小而變化。帶在工作時,帶由緊邊繞過主動輪進(jìn)入松邊時,帶內(nèi)拉力由F1減小到F2,其伸長量也由δ1減小為δ2。這說明帶在繞經(jīng)帶輪的過程中,相對于輪面向后收縮了δ—δ2,帶與帶輪輪面間出現(xiàn)了局部微小向后的相對滑動,造成帶的速度v逐漸小于主動輪1的圓周速度v1。同理,當(dāng)帶由松邊繞道從動輪進(jìn)入緊邊時,帶內(nèi)拉力增加,帶逐漸被拉長,沿輪面產(chǎn)生局部微小向前的相對滑動,使帶的速度v逐漸大于從動輪2的圓周速度v2,如圖14—7所示。這種由于帶的彈性變形而引起的帶在輪面上的滑動現(xiàn)象稱為彈性滑動。
  由于彈性滑動的存在,導(dǎo)致從動輪2的圓周速度v2小于主動輪1的圓周速度vl,其速度降低的程度用滑動率ε來表示,即
  ε=(v1-v2)/v1×l00%=(πn1d1-πn2d2)/πn1d1×100% (14—4)
式中,nl、n2分別為手動輪、從動輪的轉(zhuǎn)速,單價為(r/mm);d1、d2分別為主動輪、從動輪的直徑,單位為(mm),對V帶傳動則為基準(zhǔn)直徑。
  由式(14—4)可得帶傳動的傳動比為
  i=n1/n2=dd2/dd1(1-ε)
  由于滑動率隨所傳遞載荷的大小而變化,故帶傳動的傳動比也不能保持恒定。帶傳動正常工作時,其滑動率ε=1%~2%,其值甚微,在一般計算中可不予考慮。

3帶傳動的失效形式

帶傳動工作時其主要的失效形式冉以下幾種。
  1.打滑
  帶傳動是靠摩擦工作的,當(dāng)初拉力F0一定時,帶與帶輪之間的摩擦力總和有一個極限值。當(dāng)傳遞的有效圓周力F的值超過了極限摩擦力時,帶將在帶輪輪面上發(fā)生明顯的滑動,這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑將使傳動失效并加劇帶的磨損,應(yīng)予以避免。但打滑也可以起到保護(hù)其他零件的作用。
  帶傳動所能傳遞的最大圓周力與初拉力F0、摩擦因數(shù)和帶輪包角α(即帶與帶輪接觸弧所對應(yīng)的中心角)等有關(guān),增加初拉力F0、摩擦因數(shù)和包角α,都可以提高帶傳動所能傳遞的最大圓周力。但初拉力F0與摩擦因數(shù)不能太大,否則會降低傳動帶的壽命;包角α增加,帶與帶輪之間的摩擦力總和增加,從而提高了傳動能力。因此,設(shè)計時為了保證帶傳動具有一定的傳動能力,要求V帶小輪上的包角α1≥120°。
  值得注意的是,打滑和彈性滑動是兩個不同的概念,彈性滑動是因?yàn)閹蛇叺睦Σ钍箮蛇叺膹?**形不等所致,是帶傳動正常工作時不可避免的固有特性;而打滑是因?yàn)檫^載所致,是可以避免的。
  2.帶的疲勞破壞
  帶在交變應(yīng)力狀念下工作,當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值時,帶將發(fā)生疲勞破壞,如脫皮、撕裂和拉斷,從而使傳動失效。

4帶傳動的張緊、安裝和維護(hù)

1.帶傳動的張緊
  帶長期在拉力作用下,要產(chǎn)生永久性變形,會逐漸松弛,張緊力隨之減小,傳動能力降低。為保證帶傳動正常工作能力,必須要有張緊裝置重新調(diào)整帶的張緊度,如圖14—8所示為常用的幾種方式。水平或接近水平布置的傳動可用圖14—8(a)所示的結(jié)構(gòu),用調(diào)節(jié)螺釘2推動電動機(jī)沿滑道l移動,從而將帶張緊;垂直或接近垂直布置的傳動可用圖14—8(b)所示的結(jié)構(gòu),用螺桿的調(diào)節(jié)螺母使電動機(jī)在托架l上繞定點(diǎn)O擺動將帶張緊;圖14—8(a)、(b)所示的結(jié)構(gòu)屬于定期張緊。圖14—8(c)所示的結(jié)構(gòu)是利用電動機(jī)和機(jī)架的質(zhì)量自動將帶張緊使其保持固定不變的張緊力,這種結(jié)構(gòu)屬于自動張緊。當(dāng)帶傳動的中心距固定時,可采用張緊輪來定期張緊,如圖14—8(d)所示,張緊輪應(yīng)置于松邊內(nèi)側(cè)靠近大帶輪處,以免減小小帶輪的包角α1。
  2.帶傳動的安裝和維護(hù)
  (1)安裝時,兩帶輪軸線應(yīng)保持平行,否則帶會被扭曲和早期磨損,降低帶的壽命。
  (2)要保證V帶在帶輪輪槽中的正確位置,過高和過低都不利于帶的正常工作。
  (3)同組使用的V帶應(yīng)型號相同、長度相同,不同廠家生產(chǎn)的V帶、新舊V帶不能混用。
  (4)V帶的張緊度要合適,一般中等中心距的帶傳動,帶的張緊度以大拇指能將帶按下15mm左右為宜。
  (5)帶傳動應(yīng)設(shè)置防護(hù)罩,以保證安全,防止帶與酸、堿或油接觸而受腐蝕。
  (6)要定期對帶傳動進(jìn)行檢查,如有一根松弛或損壞則應(yīng)更換所有的帶。

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