试分析影响带传动传动能力的主要因素

试分析影响带传动传动能力的主要因素

1. 带传动的工作原理

图1 带传动工作原理图

通过对传动带与带轮的受力情况的分析与研究, 我们可得:

102e

F F F =+

（1） 202

e F

F F =+ （2）

从而可知 12e F F F =- （3） 式中：0F ---带的预紧拉力 1F ---紧边拉力 2F ---松边拉力 e F ---带的有效拉力

在带传动中, 当带有打滑趋势时, 其摩擦力即达到极限值, 此时, 带传动的有效拉力也到最大值, 进而我们可求得柔体摩擦的欧拉公式：

12fa

F F e = （4）

对于V 带有： sin /2

12fa F F e

ϕ= （5）

式中：f---带与带轮之间的摩擦系数 a---带在带轮上的包角 ϕ---V 带轮的槽角 由上式可得到带所能传递的最大有效拉力：

01

21

fa ce fa e F F e -=+ （6）

由上式可知：带传动的有效拉力即极限摩擦力总和与 带的初拉力，包角和当量摩擦系数有关。

2. 带的初拉力

从( 3)式中可以看出, 要想提高有效圆周力Fe 最好是在增加F 1 的同时使F2 为零, 但是当F2 为零时, 欧拉公式中F1 也将为零, 所以Fe 也就为零。因此, 按一般的张紧方法都不能使F2 为零, 那么采用压紧轮压紧的方法能使F2 为零。压紧轮使带与带轮之间产生了摩擦力, 且其动、静态变化值较小, 近似为定值, 完全取代了F2 的作用, 从而使F2 为零。自然欧拉公式中F2 被摩擦力所取代, 所以F1 不为零, F e 也就不会为零了, 因此前后并不矛盾。其图如下:

把带松套在两个带轮上, 在主从带轮松边的出口和进口A 、B 处, 各加一个压紧轮1和2, 由于压紧轮的压力Q1和Q2的作用, 当带传动时, 使带与带轮之间产生摩擦力a F 和b F , 这个摩擦力完全可以代替松边拉力的作用, 且a F 和b F 在静态或工作状态时,其变化不大, 可视为定值[ 1。同时, 在紧边处, 沿两带轮切点跨距的中点C 处加一压紧轮3(轮缘有宽度大于带宽的U 形槽), 压紧轮的压力Q3 其方向垂直于两轮外公切线, 使带具备一定的预紧力0F 。

3. 包角

带与带轮接触弧所对应的中心角成为包角。21

1180*57.3d d d d a

α︒

︒-≈-

带传动处于临界状态时F1与F2的关系

以平带为例。已知，带传动几何尺寸，摩擦系数为f 。 取微段如图。

微段受力： dFN ，F ， F+dF ，fdFN

图3 微段受力图

()22

()2

2

N N d d dF FSin

F dF Sin d d fdF F dF Cos FCos

αααα

=++=+-

d α微小，可取2d Sin

α≈2d α，2

d Cos α≈1，且略去无穷小量。 ⇒

N N dF Fd fdF dF

α==dF

fd F

α⇒

= ⇒1

112

102

F f F

F dF

fd e F F ααα=⇒=⎰⎰ 从而可得：1212111

1

1(1)f f f f e F F e F F e F F F F e αα

α

α

=-=-=-=-

结论：增大包角或增大摩擦系数，都可提高带传动所能传递的圆周力。

增大小轮包角的结构措施

1. 合理安排松边、紧边的位置

当传动中的两个带轮水平放置时，应将松边安排在轮的上部，紧边安排在轮的下部，松边在重力作用下的下垂使得小轮包角有所增大，当两轮中心不等高时，应避免使两轮垂直放置，（带的下垂使带变松），应使小轮在下，紧边在下。

图4 合理安排松边、紧边

2. 合理张紧

在两个传动轮之间增加一个张紧轮，通过改变张紧轮轮心的位置可以使带拉紧，在安排张紧轮的位置和张紧力的作用方向时应考虑对包角的影响，当要求张紧力向内时应使张紧轮靠近小轮，当要求张紧力向外作用时应使张紧轮靠近大轮。

图5合理张紧

4.当量摩擦系数

以带绕进主动轮部分为例，沿带的周向取一微小长度，沿带的侧面进行受力分析，受力情况如图所示平稳运行的V带传动，V带横截面上的力和垂直V带横截面上的力应满足力的平衡条件，即：

图7 V带侧面摩擦力分析图

222()

2222

m N

j m N

Z m N

Q N j N

F F

F F Sin F Sin

F F Cos F Cos

F F Sin F Cos F Sin Cos Sin

μ

γμγ

γμγ

φφφφ

μγ

=

==

==

=+=+

即：2

sin

22

Q

N

F

F

Sin Cos

φφ

μγ

=

+

则：22

22

Q

z N v Q

F Cos

F F Cos F

Sin Cos Sin

γ

μγμμ

φφ

μγ

===

+

22

v

Cos

Sin Cos Sin

μγ

μ

φφ

μγ

∴=

+

m

F为带的侧面上总摩擦力；

N

F为楔面反力；

Q

F为带压向带轮的压力；

j

F为径向

摩擦力；

Z

F为周向摩擦力；φ为轮槽角；γ角为影响角。

取值

1.摩擦系数μ

在实验室条件下，橡胶与铸铁的摩擦系数μ高达1，但在实际传动情况下，橡

胶与铸铁带轮间的摩擦系数μ的数值要低得多。表l列出了从各种文献中收集

到的摩擦系数μ的数值，尽管资料来源不同，橡胶材质胶带与铸铁带轮的摩擦系数为p=0．2—0．4，这个范围是基本一致的。