第13章 帶傳動2-V帶設(shè)計

1、第13章 帶傳動和鏈傳動 人生最大的快樂不在于占有什么，而在于追求什么的過程。 本 生13.5 V帶傳動的設(shè)計計算帶傳動的設(shè)計計算 13.5.1 設(shè)計準(zhǔn)則和單根設(shè)計準(zhǔn)則和單根V帶額定功率帶額定功率 1. 設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則 2. 單根單根V帶額定功率帶額定功率 單根單根V帶所能傳遞的功率與帶的型號、長度、帶速、帶輪帶所能傳遞的功率與帶的型號、長度、帶速、帶輪直徑、包角大小以及載荷性質(zhì)等有關(guān)。為了便于設(shè)計，測得在直徑、包角大小以及載荷性質(zhì)等有關(guān)。為了便于設(shè)計，測得在載荷平穩(wěn)載荷平穩(wěn)、包角為包角為180及及特定長度特定長度的實驗條件下，單根的實驗條件下，單根V帶帶在保證不打滑并具有一定壽命時所能傳遞

2、的功率在保證不打滑并具有一定壽命時所能傳遞的功率P0(kW)，稱，稱為為額定功率。額定功率。各種型號的各種型號的P0值見表值見表13-3。 表表13-3 單根普通單根普通V帶的基本額定功率帶的基本額定功率P0 (1=2=180，特定長度，載荷平穩(wěn)) 單位： kW 表表13-3 單根普通單根普通V帶的基本額定功率帶的基本額定功率P0 當(dāng)實際使用條件與實驗條件不符合時，此值應(yīng)當(dāng)加以修正， 修正后即得實際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率P的計算公式如下： P=(P0+P0)KKL (13-14) 式中：K包角系數(shù)，考慮不同包角對傳動能力的影響，其值見表13-7； KL長度系數(shù)，考慮不同帶長對傳動能力

3、的影響，其值見表13-2； P0功率增量(kW)， 考慮傳動比i1時帶在大帶輪上的彎曲應(yīng)力較小，從而使P0值有所提高，P0值見表13-5。 表表13-7 包包 角角 系系 數(shù)數(shù) K 表表13-5 單根普通單根普通V帶帶i1時額定功率的增量時額定功率的增量P0 單位：單位：kW 表表13-5 單根普通單根普通V帶帶i1時額定功率的增量時額定功率的增量P0 單位：單位：kW 一、設(shè)計計算內(nèi)容：一、設(shè)計計算內(nèi)容：已知條件：已知條件：已知：原動機的類型、帶傳動的用途和工作條件、所需傳遞的功率已知：原動機的類型、帶傳動的用途和工作條件、所需傳遞的功率小帶輪和大帶輪的轉(zhuǎn)速或傳動比、對傳動的位置及外廓尺寸的

4、要求。小帶輪和大帶輪的轉(zhuǎn)速或傳動比、對傳動的位置及外廓尺寸的要求。內(nèi)容：內(nèi)容：V帶傳動設(shè)計計算的內(nèi)容包括帶傳動設(shè)計計算的內(nèi)容包括傳動帶和帶輪傳動帶和帶輪兩部分。兩部分。傳動帶設(shè)計計算的內(nèi)容：選擇傳動帶的型號，確定傳動帶的基準(zhǔn)傳動帶設(shè)計計算的內(nèi)容：選擇傳動帶的型號，確定傳動帶的基準(zhǔn)長度和根數(shù)，計算傳動的中心距和壓軸力等。長度和根數(shù)，計算傳動的中心距和壓軸力等。帶輪設(shè)計計算的內(nèi)容：確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和結(jié)構(gòu)，計算帶輪的帶輪設(shè)計計算的內(nèi)容：確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和結(jié)構(gòu)，計算帶輪的輪槽尺寸等。輪槽尺寸等。 1. 確定設(shè)計功率PC 2. 選擇帶型 3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2 4. 確定中心距和帶長

5、 5. 驗算小帶輪包角1 6. 確定V帶根數(shù) z 7. 計算初拉力 F0 和軸上壓力 FQ 8. 帶輪設(shè)計（確定結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)尺寸、輪槽尺寸、 材料，畫出帶輪工作圖）二、設(shè)計步驟二、設(shè)計步驟 設(shè)計功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率再考慮載荷性質(zhì)、原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素而確定的，表達(dá)式如下。 PC=KAP 式中: P所需傳遞的名義功率，kW； KA工作情況系數(shù)， 按表13-8選取。 表表13-8 工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)KA V帶的帶型可根據(jù)設(shè)計功率PC和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖13-15選取。圖13-15 普通V帶選型圖 dd1、dd2 (1) 選取小帶輪基準(zhǔn)直徑選取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1

6、 。帶輪直徑越小，。帶輪直徑越小， 則帶的彎曲則帶的彎曲應(yīng)力越大，易于疲勞破壞。應(yīng)力越大，易于疲勞破壞。V帶輪的最小直徑帶輪的最小直徑ddmin見表見表13-9。選擇較小直徑的帶輪，傳動裝置外廓尺寸小、重量輕；選擇較小直徑的帶輪，傳動裝置外廓尺寸小、重量輕； 而帶輪而帶輪直徑增大，則可提高帶速、減小帶的拉力，從而可能減少直徑增大，則可提高帶速、減小帶的拉力，從而可能減少V帶帶的根數(shù)，但這樣將增大傳動尺寸。的根數(shù)，但這樣將增大傳動尺寸。設(shè)計時可參考圖設(shè)計時可參考圖13-15中給出的帶輪直徑范圍按標(biāo)準(zhǔn)取值。中給出的帶輪直徑范圍按標(biāo)準(zhǔn)取值。 表表13-9 V帶輪的最小直徑帶輪的最小直徑 注： 帶輪的

7、基準(zhǔn)直徑系列是20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300315 335 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 9001000 1060 1120 1250 1600 2000 2500 (2) 驗算帶的速度。驗算帶的速度。一般在一般在v=525 m/s內(nèi)選取，以內(nèi)選取，以v=2025 m/s最有利。對最

8、有利。對Y、Z、A、B、C型帶型帶vmax=25 m/s，對，對D、E型帶，型帶，vmax=30 m/s。如。如vvmax，應(yīng)減小，應(yīng)減小dd。 100060111ndvd式中：式中：V的單位的單位m/s; dd1的單位為的單位為mm; n1的單位為的單位為r/min. （3）確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑）確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2。 計算后也應(yīng)按表計算后也應(yīng)按表13-8直徑系列值圓整。當(dāng)要求傳動比精確時，直徑系列值圓整。當(dāng)要求傳動比精確時， 應(yīng)考慮滑動系數(shù)應(yīng)考慮滑動系數(shù)來計算輪徑，此時來計算輪徑，此時dd2可不圓整?？刹粓A整。 1212dddnnd)1 (1212dddnnd通常取=0.02。 當(dāng)中

9、心距較小時，傳動較為緊湊，但帶長也減小，在單位當(dāng)中心距較小時，傳動較為緊湊，但帶長也減小，在單位時間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)增多，即帶內(nèi)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加，會時間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)增多，即帶內(nèi)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加，會降低帶的壽命。而中心距過大時則傳動的外廓尺寸大，且高速降低帶的壽命。而中心距過大時則傳動的外廓尺寸大，且高速時容易引起帶的顫動，時容易引起帶的顫動， 影響正常工作。影響正常工作。 一般一般推薦按下式初步確定中心距推薦按下式初步確定中心距a0，即，即 a0=(0.72)(dd1+dd2) 初選a0后，可根據(jù)下式計算V帶的初選長度L0。 021221004)()(22addddaLdddd(13-

10、2) 根據(jù)初選長度根據(jù)初選長度L0，由表，由表13-2選取與選取與L0相近的基準(zhǔn)長度相近的基準(zhǔn)長度Ld，作，作為所選帶的長度，然后就可以計算出為所選帶的長度，然后就可以計算出實際實際中心距中心距a，即，即 200LLaad (13-16) 考慮到安裝調(diào)整和帶松弛后張緊的需要，應(yīng)給中心距留出考慮到安裝調(diào)整和帶松弛后張緊的需要，應(yīng)給中心距留出一定的調(diào)整余量。中心距的變動范圍為一定的調(diào)整余量。中心距的變動范圍為 ddLaaLaa03. 0015. 0maxmin課本p22013 .57)(180121adddd(13-1) 一般要求一般要求1120否則應(yīng)適當(dāng)增大中心距或減小傳動比，也可否則應(yīng)適當(dāng)增大

11、中心距或減小傳動比，也可以加張緊輪。以加張緊輪。 （增大包角和增大摩擦系數(shù)，（增大包角和增大摩擦系數(shù)，都可提高帶傳動所能傳遞的圓周力）都可提高帶傳動所能傳遞的圓周力）1120maxffeeFFz LCCKKPPPPPz)(00(13-15) 帶的根數(shù)帶的根數(shù)z應(yīng)圓整，為使各根帶受力均勻，其根數(shù)不宜過多，應(yīng)圓整，為使各根帶受力均勻，其根數(shù)不宜過多， 一般取一般取z25根為宜，最多不能超過根為宜，最多不能超過810根，否則應(yīng)改選型根，否則應(yīng)改選型號或加大帶輪直徑后重新設(shè)計。號或加大帶輪直徑后重新設(shè)計。 F0FQ （1）初拉力。初拉力）初拉力。初拉力F0過小，則產(chǎn)生的摩擦力小，傳動易過小，則產(chǎn)生的摩

12、擦力小，傳動易打滑。初拉力愈大，帶對輪面的正壓力和摩擦力也愈大，不易打滑。初拉力愈大，帶對輪面的正壓力和摩擦力也愈大，不易打滑，即傳遞載荷的能力愈大；打滑，即傳遞載荷的能力愈大； 但初拉力過大會增大帶的拉應(yīng)力，從而降低帶的疲勞強但初拉力過大會增大帶的拉應(yīng)力，從而降低帶的疲勞強度，同時作用在軸上的載荷也大，故初拉力的大小應(yīng)適當(dāng)。度，同時作用在軸上的載荷也大，故初拉力的大小應(yīng)適當(dāng)。 考慮離心力的影響時，單根考慮離心力的影響時，單根V帶的初拉力可按下式計算帶的初拉力可按下式計算 NqvKvzPFC2015 . 2500(13-17) K包角系數(shù)，考慮不同包角對傳動能力的影響，其值見表13-7； （2

13、） 軸上壓力。帶的張緊對安裝帶輪的軸上壓力。帶的張緊對安裝帶輪的軸和軸承軸和軸承來說，來說， 會影響其強度和壽命。因此必須確定作用在軸上的徑向壓力會影響其強度和壽命。因此必須確定作用在軸上的徑向壓力FQ， 為了簡化計算，通常不考慮松邊、緊邊的拉力差，近似為了簡化計算，通常不考慮松邊、緊邊的拉力差，近似按帶兩邊的初拉力的合力來計算。按帶兩邊的初拉力的合力來計算。 由圖由圖13-11可知可知 2sin210zFFQ計算壓軸力是為了校核軸的剛性計算壓軸力是為了校核軸的剛性 帶輪設(shè)計包括以下內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)尺寸、輪槽帶輪設(shè)計包括以下內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)尺寸、輪槽尺寸、尺寸、 材料，畫出帶輪

14、工作圖。材料，畫出帶輪工作圖。 選用選用 根根 類型的類型的 帶，中心距帶，中心距a= mm ，帶輪直徑帶輪直徑dd1 = mm 、dd2 = mm ，初拉力初拉力F0 = N，軸上壓力，軸上壓力FQ = N。 【例1】試設(shè)計帶式輸送機的V帶傳動，采用三相異步電機Y160L6，其額定功率P11kW，轉(zhuǎn)速n1970r/min，傳動比i=2.5，兩班制工作。 解解 PC，。 查表13-8得工作情況系數(shù)KA=1.2，根據(jù)式(13-17)有 PC=KAP=1.211=13.2kW 根據(jù)FC13.2 kW、n1970r/min，從圖13-15中選用B型普通V帶。 dd1 與dd2 由表13-9查得主動輪

15、的最小基準(zhǔn)直徑dd1min=125 mm，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑系列，取dd1160 mm。 根據(jù)式(13-9)，計算從動輪基準(zhǔn)直徑 dd2=dd1i=1602.5=400 mm 根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列，取dd2=400 mm。 根據(jù)下式有 smndvd/13. 8100060970160100060111速度在5m/s25 m/s內(nèi)，合適。 根據(jù)式mma1120392)400160)(27 . 0(0初步確定中心距a0=800 mm。 根據(jù)式(13-20)計算帶的初選長度 mmaddddaLdddd24988004)160400()400160(280024)()(22202122100a0=(0.7

16、2)(dd1+dd2) 根據(jù)表13-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld=2500 mm。 根據(jù)式(13-16)，帶的實際中心距a mmLLaad801224982500800200 根據(jù)式13-22可知，中心距可調(diào)整范圍為 mmamm876764根據(jù)式(13-1)有 1633 .578011604001803 .57)(180121adddd 主動輪上的包角合適。 根據(jù)式(13-15) LCCKKPPPPPz)(00由B型普通V帶，n1970rmin，dd1160mm，查表13-3得P0=2.70 kW；由i2.5，查表13-5得 P0 0.3kW；由1163， 查表13-7得K0.953；由Ld=2500

17、 mm，查表13-2得KL=1.03。則 5 . 403. 1953. 0) 3 . 070. 2(2 .13)(00LCKKPPPz取z=5根。 0根據(jù)式(13-17)有 2015 . 2500qvkvzPFC查表13-1得q=0.17kgm，故 NqvkvzPFC27513. 817. 01953. 05 . 2513. 82 .1350015 . 2500220 FQ。 根據(jù)式(13-18)有 NzFFQ8 .27192163sin275522sin210：選用：選用5根根B型型V帶。中心距帶。中心距a=801mm，帶輪直徑帶輪直徑dd1=160mm，dd2=400mm，軸上壓力，軸上壓力FQ =2719.8N13.6 V帶輪材料和結(jié)構(gòu)帶輪材料和結(jié)構(gòu) 帶輪通常由三部分組成：帶輪通常由三部分組成：輪緣輪緣(用以安裝傳動帶用以安裝傳動帶)、 輪轂輪轂(與軸聯(lián)接與軸聯(lián)接)、 輪輻或腹板輪輻或腹板(聯(lián)接輪緣和輪轂聯(lián)接輪緣和輪轂)。