普通v帶的設(shè)計(jì)

1、第三節(jié)  普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如前所述，帶傳動(dòng)靠摩擦力工作。當(dāng)傳遞的圓周阻力超過帶和帶輪接觸面上所能產(chǎn)生的最大摩擦力時(shí)，傳動(dòng)帶將在帶輪上產(chǎn)生打滑而使傳動(dòng)失效。另外，傳動(dòng)帶在運(yùn)行過程中由于受循環(huán)變應(yīng)力的作用會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：既要在工作中充分發(fā)揮其工作能力而又不打滑，同時(shí)還要求傳動(dòng)帶有足夠的疲勞強(qiáng)度，以保證一定的使用壽命。二、單根V帶所能傳遞的功率單根V帶所能傳遞的功率是指在一定初拉力作用下，帶傳動(dòng)不發(fā)生打滑且有足夠疲勞壽命時(shí)所能傳遞的最大功率。從設(shè)計(jì)要求出發(fā)，應(yīng)使    ，根據(jù)（714）可寫成

2、                                 這里，s為在一定條件下，由疲勞強(qiáng)度決定的V帶許用拉應(yīng)力。由實(shí)驗(yàn)知，在108109次循環(huán)應(yīng)力下為         &

3、#160;                           (MPa)式中  ZV帶繞過帶輪的數(shù)目；v V帶的速度(m/s)；LdV帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（m）；TV帶的使用壽命（h）；C由V帶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定的實(shí)驗(yàn)常數(shù)。由式（74）和式（75）并以當(dāng)量摩擦系數(shù)fv替代f，可得最大有效圓周力   

4、;                            即                     

5、0;     式中  AV帶的截面面積（mm2）。單根V帶所能傳遞的功率為                               即       

6、;                       (kW)          （715）在傳動(dòng)比i=1（即包角a=180°）、特定帶長(zhǎng)、載荷平穩(wěn)條件下由式（715）計(jì)算所得的單根普通V帶所能傳遞的基本額定功率P1值列于表74。當(dāng)傳動(dòng)比i>1時(shí)，由于從動(dòng)輪直徑大于主動(dòng)

7、輪直徑，傳動(dòng)帶繞過從動(dòng)輪時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力低于繞過主動(dòng)輪時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。因此，工作能力有所提高，即單根V帶有一功率增量DP1，其值列于表74。這時(shí)單根V帶所能傳遞的功率即為（P1DP1）。如實(shí)際工況下包角不等于180°、膠帶長(zhǎng)度與特定帶長(zhǎng)不同時(shí)，則應(yīng)引入包角修正系數(shù)Ka（表75）和長(zhǎng)度修正系數(shù)KL（表76）。表74  單根普通V帶的基本額定功率P1和功率增量DP1（摘自GB/T13575.192）（單位：kW）這樣，在實(shí)際工況下，單根V帶所能傳遞的額定功率為        

8、0;                      P1=(P1+DP1) ·Ka·KL         (7-16)表75  包角修正系數(shù)Ka(摘自GB13575.192)表76  普通V帶長(zhǎng)度修正系數(shù)KL（摘自GB13575.192）三、設(shè)

9、計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)一般已知的條件是：1）傳動(dòng)的用途、工作情況和原動(dòng)機(jī)類型；2）傳遞的功率P；3）大、小帶輪的轉(zhuǎn)速n2和n1；4）對(duì)傳動(dòng)的尺寸要求等。設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容是確定：1）V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)；2）中心距；3）帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸；4）作用在軸上的壓力等；設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：1確定計(jì)算功率Pc                        

10、;       Pc=KA · P     (kW)式中  P傳遞的額定功率（kW）；KA工況系數(shù)（表77）表7-7  工況系數(shù)KA工況KA空、輕載啟動(dòng)重載啟動(dòng)每天工作小時(shí)數(shù)（h）1010161610101616載荷變動(dòng)最小液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（7.5kW）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕負(fù)荷輸送機(jī)1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小帶式輸送機(jī)（不均勻負(fù)荷）、通風(fēng)機(jī)（7.5kW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)（非離心式

11、）、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩、鋸木機(jī)和木工機(jī)械1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載輸送機(jī)1.21.31.41.41.51.6載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8注： 1空、輕載啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)（交流啟動(dòng)、三角啟動(dòng)、直流并勵(lì)）、四缸以上的內(nèi)燃機(jī)、裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動(dòng)力機(jī)；         2重載啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)（聯(lián)

12、機(jī)交流啟動(dòng)、直流復(fù)勵(lì)或串勵(lì)）、四缸以下的內(nèi)燃機(jī)。2選擇V帶型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖714選擇V帶型號(hào)。當(dāng)在兩種型號(hào)的交線附近時(shí)，可以對(duì)兩種型號(hào)同時(shí)計(jì)算，最后選擇較好的一種。注：Y型主要傳遞運(yùn)動(dòng)，故未列入圖內(nèi)圖7-14  普通V帶選型圖3確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1和d2為了減小帶的彎曲應(yīng)力應(yīng)采用較大的帶輪直徑，但這使傳動(dòng)的輪廓尺寸增大。一般取d1dmin（表73），比規(guī)定的最小基準(zhǔn)直徑略大些。大帶輪基準(zhǔn)直徑可按  計(jì)算。大、小帶輪直徑一般均應(yīng)按帶輪基準(zhǔn)直徑系列圓整（表78）。僅當(dāng)傳動(dòng)比要求較精確時(shí)，才考慮滑動(dòng)率e來計(jì)算大輪直徑，即 &#

13、160;，這時(shí)d2可不按表78圓整。表78  普通V帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列（摘自GB13575.192）4驗(yàn)算帶的速度v由  可知，當(dāng)傳遞的功率一定時(shí)，帶速愈高，則所需有效圓周力F愈小，因而V帶的根數(shù)可減少。但帶速過高，帶的離心力顯著增大，減小了帶與帶輪間的接觸壓力，從而降低了傳動(dòng)的工作能力。同時(shí)，帶速過高，使帶在單位時(shí)間內(nèi)繞過帶輪的次數(shù)增加，應(yīng)力變化頻繁，從而降低了帶的疲勞壽命。由表74可見，當(dāng)帶速達(dá)到某值后，不利因素將使基本額定功率降低。所以帶速一般在v=525m/s內(nèi)為宜，在v=2025m/s范圍內(nèi)最有利。如帶速過高（Y、Z、A、B、C型v>25

14、m/.s；D、E型v>30m/s）時(shí)，應(yīng)重選較小的帶輪基準(zhǔn)直徑。5確定中心距a和V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld根據(jù)結(jié)構(gòu)要求初定中心距a0。中心距小則結(jié)構(gòu)緊湊，但使小帶輪上包角減小，降低帶傳動(dòng)的工作能力，同時(shí)由于中心距小，V帶的長(zhǎng)度短，在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多而導(dǎo)致使用壽命的降低，所以中心距不宜取得太小。但也不宜太大，太大除有相反的利弊外，速度較高時(shí)還易引起帶的顫動(dòng)。對(duì)于V帶傳動(dòng)一般可取                 

15、;              0.7(d1+d2)a02(d1+d2)初選a0后，V帶初算的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0可根據(jù)幾何關(guān)系由下式計(jì)算：                           &#

16、160;      (mm)       （717）根據(jù)式（717）算得的Ld0值，應(yīng)由表72選定相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，然后再確定實(shí)際中心距a。由于V帶傳動(dòng)的中心距一般是可以調(diào)整的，所以可用下式近似計(jì)算a值                       

17、            (mm)                                （718）考慮到為安裝V帶而必須的調(diào)整余量，因此，最小中心距為 

18、                              amin=a0.015Ld     (mm)如V帶的初拉力靠加大中心距獲得，則實(shí)際中心距應(yīng)能調(diào)大。又考慮到使用中的多次調(diào)整，最大中心距應(yīng)為    &#

19、160;                              (mm)6驗(yàn)算小帶輪上的包角a1小帶輪上的包角a1可按式（71）計(jì)算              

20、60;                為使帶傳動(dòng)有一定的工作能力，一般要求a1120°（特殊情況允許a190°）。如a1小于此值，可適當(dāng)加大中心距a；若中心距不可調(diào)時(shí)，可加張緊輪。從上式可以看出，a1也與傳動(dòng)比i有關(guān)，d2與d1相差越大，即i越大，則a1越小。通常為了在中心距不過大的條件下保證包角不致過小，所用傳動(dòng)比不宜過大。普通V帶傳動(dòng)一般推薦i7，必要時(shí)可到10。7確定V帶根數(shù)z根據(jù)計(jì)算功率Pc由下式確定

21、0;                                                 

22、0;            （719）為使每根V帶受力比較均勻，所以根數(shù)不宜太多，通常應(yīng)小于10根，否則應(yīng)改選V帶型號(hào)，重新設(shè)計(jì)。8確定初拉力F0適當(dāng)?shù)某趵κ潜ＷC帶傳動(dòng)正常工作的重要因素之一。初拉力小，則摩擦力小，易出現(xiàn)打滑。反之，初拉力過大，會(huì)使V帶的拉應(yīng)力增加而降低壽命，并使軸和軸承的壓力增大。對(duì)于非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，由于帶的松馳作用，過高的初拉力也不易保持。為了保證所需的傳遞功率，又不出現(xiàn)打滑，并考慮離心力的不利影響時(shí)，單根V帶適當(dāng)?shù)某趵?#160; &

23、#160;                                (N)                 

24、60;    （720）由于新帶容易松馳，所以對(duì)非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的初拉力應(yīng)為上述初拉力計(jì)算值的1.5倍。初拉力是否恰當(dāng)，可用下述方法進(jìn)行近似測(cè)試。如圖715所示，在帶與帶輪的切點(diǎn)跨距的中點(diǎn)處垂直于帶加一載荷G，若帶沿跨距每100mm中點(diǎn)處產(chǎn)生的撓度為1.6mm（即撓角為1.8°）時(shí)，則初拉力恰當(dāng)。這時(shí)中點(diǎn)處總撓度y=1.6t/100mm?？缍乳L(zhǎng)t可以實(shí)測(cè)，或按下式計(jì)算              

25、;                                                  

26、;         （721）G的計(jì)算如下：新安裝的V帶                                      

27、;                   （722）運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶                             

28、                            （723）最小極限值                    &#

29、160;                                        （724）式中  DF0初拉力的增量（表79）表79  初拉力的增量（單

30、位：N）帶型YZABCDEDF0610152029.458.81089確定作用在軸上的壓力FQ傳動(dòng)帶的緊邊拉力和松邊拉力對(duì)軸產(chǎn)生壓力，它等于緊邊和松邊拉力的向量和。但一般多用初拉力F0由圖716近似地用下式求得                (N)                 

31、;     （725）式中  a1小帶輪上的包角；zV帶根數(shù)。四、帶輪設(shè)計(jì)對(duì)帶輪的主要要求是重量輕、加工工藝性好、質(zhì)量分布均勻、與普通V帶接觸的槽面應(yīng)光潔，以減輕帶的磨損。對(duì)于鑄造和焊接帶輪、內(nèi)應(yīng)力要小。帶輪由輪緣、輪幅和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，中間部分稱為輪幅。圖717  V帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪結(jié)構(gòu)形式按直徑大小常用的有S型實(shí)心帶輪（用于尺寸較小的帶輪）、P型腹板帶輪（用于中小尺寸的帶輪）、H型孔板帶輪（用于尺寸較大的帶輪）及E型橢圓輪幅帶輪（用于大尺寸的帶輪）（見圖71

32、7）。輪緣部分的輪槽尺寸按V帶型號(hào)查表710。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形，楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角f為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定）。表7-10  普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）項(xiàng)目符號(hào)槽型YZABCDE基準(zhǔn)寬度bp5.38.511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基準(zhǔn)線下槽深hfmin4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e8±

33、;0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.537±0.644.5±0.7第一槽對(duì)稱面至端面的距離f7±18±1最小輪緣厚dmin55.567.5101215帶輪寬BB=(z-1)e+2f  z輪槽數(shù)外徑da輪槽角f32°相應(yīng)的基準(zhǔn)直徑d60-34°-80118190315-36°-47560038°-80118190315475600極限偏差±30帶輪的常用材料是鑄鐵，如HT150、HT200。轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可用鑄鋼或鋼板焊接；小功

34、率時(shí)可用鑄造鋁合金或工程塑料。帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸可參考有關(guān)資料。五、V帶傳動(dòng)的張緊裝置由于傳動(dòng)帶不是完全的彈性體，帶工作一段時(shí)間后，會(huì)因伸長(zhǎng)變形而產(chǎn)生松馳現(xiàn)象，使初拉力降低，帶的工作能力也隨之下降。因此，為保證必需的初拉力，應(yīng)經(jīng)常檢查并及時(shí)重新張緊。常用的張緊方法是改變帶傳動(dòng)的中心距，如把裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在滑道上并用螺釘2調(diào)整（見圖718a）或擺動(dòng)電機(jī)底座1并調(diào)整螺栓2使底座轉(zhuǎn)動(dòng)（見圖718b），即可達(dá)到張緊的目的。如果帶傳動(dòng)的中心距是不可調(diào)整的，則可采用張緊輪裝置（見圖719）。張緊輪一般放置在帶的松邊。V帶傳動(dòng)常將張緊輪壓在松邊的內(nèi)側(cè)并靠近大帶輪，以免使帶承受反向彎曲，降低帶的壽命，且不使小帶輪上的包角減小過多。a)b)圖7-19  張緊輪裝置圖7-18  帶的定期