- 机械设计基础(第3版)
- 闵小琪 陶松桥主编
- 1648字
- 2021-10-27 14:04:34
4.4 V带传动的设计
![](https://epubservercos.yuewen.com/C7CF5F/21511155908175206/epubprivate/OEBPS/Images/59_05.jpg?sign=1739701596-4eQM9l3R1KljWGlmJbsM7B3Xez3EoJiU-0-993d9f5978499352117e3d04dc08af1d)
微课:普通V带传动设计
4.4.1 带传动的主要失效形式
由带传动的工作情况分析可知,当所传递的载荷增大时,弹性滑动和滑动率也将随之增大,传动效率降低。若所传递的载荷超过带的最大有效拉力Fe max,带将在带轮上打滑,以致失去传动能力。所以,打滑是带传动的主要失效形式之一。
从图4-6还可看出,传动带是处于变应力状态下工作的。带的任一横截面上的应力,将随着带的运转而循环变化。当应力循环次数达到一定数值后将发生疲劳破坏,带的局部可能出现外层或芯体与橡胶脱离,以致发生断裂而失去传动能力。带的疲劳破坏是带传动的另一种主要失效形式。
由于带传动中的弹性滑动,带和带轮之间不可避免地存在相对滑动。因此,带和带轮的磨损也是带传动的一种常见失效形式。
4.4.2 设计准则和单根V带的额定功率
带的打滑和带的疲劳破坏是带传动的主要失效形式。因此,带传动的设计准则是:在保证带传动在工作时不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命。
由这个设计准则出发,单根V带的额定功率可通过试验和计算来求得,表4-4列举了各种型号单根V带的额定功率P0。
表4-4 包角α=180°、特定带长、工作平稳条件下,单根普通V带的额定功率值P0
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(续)
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当传动比i≠1时,两轮直径不相等,带绕过大带轮的弯曲应力较小,故V带的额定功率还可再附加一个增量ΔP0,该增量ΔP0见表4-5。
表4-5 传动比i≠1时,单根普通V带额定功率的增量 ΔP0(单位:kW)
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4.4.3 设计步骤和参数选择
普通V带传动设计计算时,通常已知传动的用途和工作情况,传递的功率P,主动轮、从动轮的转速n1、n2(或传动比i),传动位置要求和外廓尺寸要求,原动机类型等。
设计时主要确定带的型号、长度和根数,带轮的尺寸、结构和材料,传动的中心距,带的初拉力和压轴力,张紧和防护等。
1. 确定计算功率Pc
计算功率Pc是根据所传递的功率P,并考虑载荷性质和原动机类别、每天运行时间的长短等因素按下式确定的。
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式中 P——传动的名义功率(kW);
KA——工作情况系数,见表4-6。
表4-6 工作情况系数KA
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注:1.Ⅰ类:普通笼型交流电动机、同步电动机、直流电动机(并励),n≥600r/min内燃机。
Ⅱ类:交流电动机(双笼型、集电式、单相、大转差率)、直流电动机(复励、串励)、单缸发动机,n≥600r/min内燃机。
2.反复起动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合,KA值应乘以1.1。
2. 选择V带型号
根据计算功率Pc和小带轮的转速n1,由图4-8选取带的型号。所选带型可能会影响到传动的结构尺寸,当坐标点(Pc,n1)处于图中两种型号分界线附近时,可按两种带型分别计算,选择较好的结果。
3. 计算带轮的基准直径
(1)计算小带轮基准直径带轮直径越小,则带的弯曲应力越大,易发生疲劳破坏。V带轮的最小直径ddmin见表4-7。选择较小直径的带轮,传动装置外廓尺寸小,质量轻;而带轮直径增大,则可提高带速,减小带的拉力,从而可以减少V带的根数,但这样将增大传动尺寸。设计时可参考图4-8中给出的带轮直径范围,按标准取值。
(2)计算从动轮基准直径
根据求得,计算结果一般应按表4-7的基准直径系列圆整。
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图4-8 普通V带选型图
4. 验算带速v
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带速v应在5~25m/s的范围内,其中以10~20m/s为宜。若v>25m/s,则因带绕过带轮时离心力过大,使带与带轮之间的压紧力减小,摩擦力降低而使传动能力下降,而且离心力过大会降低带的使用寿命。而当v<5m/s时,在传递相同功率时带所传递的圆周力增大,使带的根数增加。带速超过上述许用范围时,应重选小带轮直径。
表4-7 普通V带带轮的最小基准直径及基准直径系列(单位:mm)
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注:括号内的直径尽量不用。
5. 确定传动中心距a和带的基准长度Ld
中心距小使传动紧凑,但带长过短将使单位时间内带绕转带轮的次数增多,降低带的使用寿命;同时也使包角α1减小,降低传动能力。中心距过大则易引起带的跳动。因此,传动中心距应有一定的尺寸保证,如果没有给定传动中心距,则可按结构要求选取。一般可按下式初选中心距a0
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初选a0后,可根据带传动的几何关系计算所需的V带基准长度L0
![](https://epubservercos.yuewen.com/C7CF5F/21511155908175206/epubprivate/OEBPS/Images/63_08.jpg?sign=1739701596-IYyi2oXDoEQK5xq4CmMftUDEiPTGlYzf-0-fd8814b8cb9313119cd51a05f5d3db53)
根据L0,即可由表4-2选取与L0相近的标准V带的基准长度Ld,再由Ld来计算实际中心距a
![](https://epubservercos.yuewen.com/C7CF5F/21511155908175206/epubprivate/OEBPS/Images/64_01.jpg?sign=1739701596-wtTJg8qjC4glFb8rAhnJPb8Zibq55Xoi-0-26f4e22afdc683fe7070fd0f29a120cf)
考虑到安装、调整和保持V带张紧的需要,允许实际中心距a有下列调整范围
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6. 校核小带轮包角α1
对于V带传动,小带轮包角α1应满足
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如果验算不合格,可增大中心距或加装张紧轮。
7. 确定V带根数z
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式中 Pc——计算功率(kW),由式(4-10)确定;
P0——特定条件单根V带的额定功率(kW),见表4-4;
ΔP0——考虑到i>1时额定功率的增量(kW),见表4-5;
Kα——包角系数,考虑α≠180°时对传动能力的影响系数,见表4-8;
KL——长度系数,考虑带长不为特定长度时对寿命的影响系数,见表4-2。
为使各根V带受力较为均匀,根数不宜过多,通常为z≤7。如果超出范围,可改选V带型号重新计算。
表4-8 小带轮包角系数Kα
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8. 确定带的初拉力F0
使带保持有适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。初拉力不足,则摩擦力小,容易发生打滑;初拉力过大,则使带的应力过大而降低寿命。单根V带适宜的初拉力可由下式计算
![](https://epubservercos.yuewen.com/C7CF5F/21511155908175206/epubprivate/OEBPS/Images/64_06.jpg?sign=1739701596-blQCYcNCOmaN7A8qAzra28H05NqJah3t-0-91c1f8bf651fb5784c7d2041453fa43c)
式中各符号的意义同前,q值见表4-3。
9. 计算V带对轴的压力FQ
设计轴和轴承时,应先计算出V带作用在轴上的压力FQ。为了简便,通常不考虑松边、紧边的拉力差,近似按带两边的初拉力F0的合力来计算(图4-9)
![](https://epubservercos.yuewen.com/C7CF5F/21511155908175206/epubprivate/OEBPS/Images/64_07.jpg?sign=1739701596-ILrZpRia3jIGzDm6YH9ObKdbT5TCKjTS-0-9126ab6a312a9f29ac5d69d971366151)
图4-9 带作用在轴上的压力
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