v带轮传动

第六章 带传动传动的作用：在一定的距离内传递机械能，传递或变换速度和扭矩，有时改变运动形式。

描述运动和动力的指标：运动指标)/(1000*6021s m dnv n n i π==动力指标,,6PT P ηV 带传动较平带传动能产生更大摩擦力。

V 带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，V 带多已标准化并大量生产，所以应用广泛。

高度相同时，窄V带的宽度约缩小1/3，承载能力可提高1.5~2.5倍，适用于传递动力大而要求传动装置紧凑的场合。

普通V带的截型分为Y、Z、A、B、C、D、E七种。

窄V带分为：SPZ、SPA、SPB、SPC四种。

21F F F f -=F 1 -F 2 为带传动中传递功率的有效拉力F e ，并不是作用于某固定点的集中力，而是带、带轮接触表面上各点摩擦力的总和，故整个接触面上的总摩擦力F f = F e 。

21F F F F f e -==带传动所能传递的功率为kW vF P e 1000=220201ee FF F F F F -=+= 由上式知：当功率P 增大--- F e 相应增大。

反映了摩擦力的变化。

当其他条件不变且预紧力一定时，此摩擦力有一极限值。

这个极限值限制了带传动的传动能力。

二．带传动的最大有效拉力F ec 及其影响因素当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值。

这时，带传动的有效拉力也达到最大值。

柔韧体摩擦的欧拉公式：1202012012160*18060*180ad d a d de F F d d d df -+≈--≈=ααα式中：e---自然对数的底；f---摩擦系数（对V 带，用当量摩擦系数f v 代替f ）； α---带在带轮上的包角，rad 。

带所能传递的最大有效拉力（即有效拉力的临界值）F ec 为：ααααf f f f ec ee F e e F F 111121120+-=+-= 由上式可知，最大有效拉力与下列因素有关： 1）预紧力F 0 最大有效拉力F ec 与F 0成正比。

因为F 0越大，带与带轮间的正压力越大，则传动时的摩擦力就越大，最大有效拉力F ec 就越大。

但F 0过大时，带的磨损加剧，带过快松弛，缩短带的工作寿命。

如F 0过小，则带传动的工作能力得不到充分发挥，运转时容易发生跳动和打滑。

2）包角α 最大有效拉力F ec 随包角的增大而增大。

因为α越大，带和带轮接触面上所产生的总摩擦力就越大，传动能力就越高。

3）摩擦系数f 最大有效拉力F ec 随摩擦系数的增大而增大。

因为摩擦系数越大，摩擦力就越大，传动能力就越高。

摩擦系数f 与带及带轮的材料和表面状况、工作环境条件等有关。

三．带的应力分析 1．拉应力紧边拉应力 MPa A F 11=σ 松边拉应力 MPa AF22=σ2．弯曲应力上图表示带工作时的应力分布。

带中可能产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。

此时的最大应力可近似地表示为c b σσσσ++≈11max由图可见，带是在变应力状态下工作的。

即带每绕两带轮循环一周时，作用在带上某点的应力是变化的。

当应力循环到一定次数后，带将产生疲劳破坏。

四.带的弹性滑动和打滑带传动工作时，带是弹性体，受拉后要产生弹性变形。

但由于紧边、松边拉力不同，所以弹性变形也不同。

当紧边在A 1点绕上主动轮时，其所受拉力为F 1，带的线速v 和主动轮的圆周速度v 1相等，在A 1C 1弧段，带和带轮一起转动，v= v 1，带和带轮无相对滑动。

带由在正常情况下，带的弹性滑动并不是发生在整个接触弧上。

当有效拉力较小时，弹性滑动只发生在带离开带轮的那一部分接触弧上，并把它们称为滑动弧，所对的中心角叫滑动角；未发生弹性滑动的接触弧称为静弧，所对的中心角叫静角。

随着有效拉力的增大，滑动弧扩大，静弧减小。

当弹性滑动区段扩大到整个接触弧时，带传动的有效拉力达到最大（临界）值。

如果工作载荷再进一步增大，则带与带轮间将发生显著的相对滑动，即产生打滑。

打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应该避免。

§6-3 V 带传动的设计计算一．设计准则和单根V 带的基本额定功率 1．设计准则带传动的失效形式：打滑和疲劳破坏。

设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

2．单根V 带的基本额定功率带在有打滑趋势时的有效拉力为： ⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=αασv v f f ec e A e F F 111111 带的疲劳强度条件为： []σσσσσ≤++=c b 11m a x 或[]c b σσσσ--≤11则 []()⎪⎭⎫⎝⎛---=ασσσv f c b ec e A F 111 单根V 带允许传递的功率为[]()kW Av e vF P v f c b ec 100011100010⎪⎭⎫ ⎝⎛---==σσσ由实验，在108~109次循环应力下，V 带的许用应力为[]MPa vjL cL h d1.113600=σ式中：L d ---带的基准长度，m 。

j ---带上某一点绕行一周时所绕过的带轮数。

L h ---V 带寿命，h 。

c ---由带的材质和结构决定的实验常数。

在α=1800、特定长度、载荷平稳时，单根V 带的基本额定功率P 0见表8-6a 、c 。

考虑i>1时，提高承载能力，单根V 带额定功率的增量ΔP 0，见表8-6b 、d 。

为符合实际，修正单根V 带的额定功率值 P=（P 0+ΔP 0）K αK L 。

式中：K α---考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数，查表8-9。

K L ---考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，查表8-10。

二．设计计算1．原始数据：传递功率P ，转速n 1、n 2（或传动比i ），传动位置要求及工作条件等。

2．设计内容：确定带的截型、长度、根数、传动中心距、带轮直径及结构尺寸等。

3．传动参数的设计计算 1) 确定计算功率P ca计算功率P ca 根据传递的P ，并考虑载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响确定。

即 kW PK P A ca =式中：P---传递的额定功率，kW 。

K---工作情况系数，表8-7。

2）选择带型根据计算功率和主动轮转速由图8-7或8-8选定带型。

3） 确定带轮的基准直径d d1、d d2（1）初选小带轮的直径d d1 根据V 带截型，参表8-4及8-8选取d d1。

为提高带的寿命，宜选取较大的直径。

（2）验算带速v m a x 11/1000*60v s m n d v d ≤=π 。

普通V 带，;/30~25max s m v =对于窄V 带，s m v /40~35max =。

如m ax v v >，则离心力过大，即应减小d d1；如v 过小，则d d1过小，将使有效拉力F e 过大，即所需带的根数z 过多，带轮的宽度、轴径及轴承的尺寸随之增大。

一般以s m v /20≈为宜。

（3）计算从动轮的基准直径d d2 12d d id d =，按V 带轮的基准直径系列表8-8加以适当圆整。

4） 确定中心距a 和带的基准长度L d如果中心距未给出，可根据传动的结构需要初定中心距a 0，取()()2102127.0d d d d d d a d d +<<+取定a 0后，计算所需带的基准长度L ’d()()0212210'422a d d d d a L d d d d d-+++≈π根据L ’d 由表8-3中选取和L ’d 相近的基准长度L d 。

再根据L d 计算实际中心距a 。

由于V 带传动的中心距一般可调，可近似计算，即2'0dd L L a a -+≈考虑安装调整和补偿预紧力的需要，中心距变动范围为dd L a a L a a 03.0015.0max min +=-=5） 验算主动轮上的包角α1)90(12060*1800001201至少≥--≈ad d d d α 6） 确定带的根数z)10()(00<∆+=LcaK K P P P z α7） 确定预紧力F 0 2015.2500qv K zv P F ca +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=αV带轮设计要求：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀；转速高时经过动平衡；轮槽工作面精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度保持一定的精度，以使载荷分布均匀。

V带轮材料：铸铁，常用HT150或HT200；转速较高时用ZG；小功率时用铸铝或塑料。

V带轮结构：1实心式：d d≤（2.5~3）d；2.腹板式：d d≤300mm；3.孔板式：d d≤300mm(D1-d1≥100mm)；4.轮辐式：d d >300mm。

带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定轮槽尺寸。

带轮的其它结构尺寸可参经验公式计算。

§8-5 V带传动的张紧装置各种材质的V带都不是完全的弹性体，在预紧力的作用下，经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使预紧力降低。

为保证传动的能力，应定期检查预紧力的数值。

如预紧力不足时，必须重新张紧，才能正常工作。

常见的张紧装置有：1．定期张紧装置；2．自动张紧装置；3．张紧轮张紧。