一、同步帶基礎知識:
同步帶傳動是一種特殊的帶傳動,帶的工作表面做成齒形與帶輪的齒形相吻合,帶和帶輪主要靠齧合進行傳動。
1)同步帶分類:
(1)按齒形分:
同步帶分為梯形齒和圓弧齒兩大類。目前梯形齒同步帶應用較廣,圓弧齒同步帶因其承載能力和疲勞壽命高於梯形齒而應用日趨廣泛。
(2)按結構分:
同步帶分為單面和雙面同步帶兩種形式。雙面同步帶按齒的排列不同又分為對稱齒雙面同步帶(DA型)和交錯齒雙面同步帶(DB型)兩種。
2)常用的梯形齒同步帶齒形有周節制和模數制兩種。我國規定梯形齒同步帶採用周節制,周節制梯形齒同步帶稱為標準同步帶。周節制同步帶的主要參數是節距Pb。節距Pb是在規定的張緊力下,同步帶縱向截面上相鄰兩齒在節線上的對稱距離。(注:同步帶節線長度Lp=Pb*z)
標準同步帶(梯形齒)按節距大小又分為七類:
MXL(2.032)一最輕型;
XXL(3.175)一超輕型;
XL(5.080)一特輕型;
L(9.525)一輕型;
H(12.700)一重型;
XH(22.225)一特重型;
XXH(31.750)一超重型。
同步帶的標記方法:
如梯形齒同步帶的標記有帶長代號、帶型、帶寬代號和標準號組成,
舉例:450 H100 GB/T 10414 表示:帶長代號450,節線長1143mm;帶型H(重型),節距為12.7mm;帶寬代號100,帶寬為25.4mm; GB/T10414為標準號。
模數制梯形齒同步帶以模數m為基本參數(模數m=Pb/π),模數系列為1.5、2.5、3、4、5、7、10,齒形角2β=40°,其標記為:模數x齒數x寬度。例如:橡膠同步帶2x45x25表示模數為2、齒數z=45、帶寬bs=25mm。
同步帶屬於標準件,同步帶的材料主要有橡膠和聚氨酯(TTBU)兩種。
設計選用時參考相關產品樣本從從同步帶長度系列中選擇標準長度尺寸,帶寬的選擇經計算後從寬度系列中選用或按使用要求進行裁剪。
同步帶傳動的特點:
與普通帶傳動相比同步帶傳動具有以下優點:
(1)同步帶傳動具有傳動比恆定、不打滑;
(2)效率高,η=0.92~0.98;
(3)初張力小、對軸及軸承的壓力小;
(4)速度及功率範圍廣,帶速V≤50m/s,功率P≤100kW;
(5)適用於長距離傳動,中心距可達10m以上;
(6)不需潤滑、耐油、耐磨損以及允許採用較小的帶輪直徑、較短的軸間距、較大的傳動比(一般傳動比i<10),使傳動系統結構緊湊等優點。
二、同步帶傳動的設計計算:
同步帶傳動的主要失效形式是同步帶疲勞斷裂、帶齒的剪斷和壓饋以及同步帶兩側邊、帶齒的磨損。同步帶傳動主要是限制單位齒寬的拉力;必要時才校核工作齒面的壓力。
1、同步帶傳動設計計算步驟:
1)求計算功率Pd(kW):
Pd=KA*P
式中:
KA一工況係數;
P一傳遞的功率,kW。
注:
1、經常正反轉或使用張緊輪時,KA應乘1.1,;間斷性工作時,KA可乘0.9;
2、增速傳動時,KA應乘下表係數:
增速比
1.25~1.74
1.75~2.49
2.50~3.49
≥3.50
係數
1.05
1.10
1.18
1.25
2)選定帶型、節距Pb(mm):
根據計算功率Pd(kW)和小帶輪的轉速n1(r/min),從同步帶選型圖中,選定帶型。
注:為使傳動平穩,提高帶的柔性以及增加齧合齒數,節距應儘可能取較小值。
3)選定小帶輪齒數Z1:
Z1≥Z1min
注:帶速V和安裝尺寸允許時,Z1應選較大值。
(帶輪直徑越小,皮帶彎曲應力越大,容易產生疲勞破壞;直徑小也意味著齒數少,各個輪齒受力會更大,因此帶輪直徑不宜選擇過小。)
4)計算小帶輪節圓直徑D1(mm):
D1=Z1*Pb/π
式中:
Z1一小帶輪齒數;
Pb一節距,mm;
5)計算大帶輪齒數Z2:
Z2=i*Z1=Z1*n1/n2
式中:
i一傳動比;
n1一小帶輪轉速,r/min;
n2一大帶輪轉速,r/min。
注:Z2計算出後圓整為整數,並取標準值。
6)計算大帶輪節圓直徑D2,(mm):
D2=Z2*Pb/π
7)計算帶速V,(m/s):
V=π*D1*n1/(60x1000)≤Vmax
式中:
D1一小帶輪節圓直徑,mm;
n1一小帶輪轉速,r/min;
注:若帶速超過規定範圍,需重新選擇小帶輪節圓直徑D1;
XL、L型:Vmax=50m/s;
H型:Vmax=40m/s;
XH、XXH型:Vmax=30m/s。
8)初定中心距a0,(mm):
0.7(D1+D2)≤a0≤2(D1+D2)或由結構要求而定。
注:中心距越小,結構越緊湊,但單位時間繞過的次數越多,越容易疲勞。
9)計算帶長(帶的節線長)Lp,(mm)及其齒數Z:
初算節線長Lp0,(mm):
Lp0=2a0+π(D1+D2)/2+(D2-D1)^2/(4a0)
式中:
a0一初定中心距,mm;
D1、D2一分別為小帶輪節圓直徑、大帶輪節圓直徑,mm;
注:計算出的Lp0應根據產品樣本選取較接近標準值Lp及其齒數Z。
10)計算實際中心距a,(mm):
中心距可調時(a的偏差值△a見下表):
a=a0+(Lp-Lp0)/2
中心距不可調時:
a=(D2-D1)/(2cos(α1/2));
inv(α1/2)=tg(α1/2)-α1/2=(Lp-πD2)/(D2-D1);
注:
α1一小帶輪包角,°;
inv(α1/2)為α1/2角的漸開線函數。根據計算出的inv(α1/2)值,由漸開線函數表查得α1/2值,即可求得精確的a值。D1=D2時,無法用漸開線函數,此時a=Pb(Z-Z1)/2,最好採用中心距可調結構。
11)計算小帶輪齧合齒數Zm:
Zm=Z1α1/360°≥Zmmin或Zm=Z1[1-Pb(Z2-Z1)/(a*π^2)]≥Zmmin
式中:
Z1一小帶輪齒數;
α1一小帶輪包角,°;
a一實際中心距,mm;
注:
α1=360°-(D2-D1)x57.3°/a;
對於MXL、XXL、XL型Zmmin=4,其他類型Zmmin=6。
12)計算基本額定功率P0,(kW):
P0=(Fa-mV^2)V/1000
式中:
Fa一帶寬為bm的帶的許用工作拉力(N),其值查相關手冊;
m一帶寬為bm的帶單位長度的質量,(kg/m),其值查相關手冊;
V一帶速,m/s。
13)計算帶寬b ,(mm):
13)計算作用在軸上的力,FQ(N):
FQ=1000Pd/V
式中:
Pd一計算功率,kW;
V一帶速,m/s。
三、同步帶輪
1)同步帶的齒形有漸開線齒廓和直邊齒廓兩種(用於梯形齒同步帶),一般推薦採用漸開線齒形,因為漸開線齒廓的同步帶輪可借用齒輪刀具展成加工。
2)同步帶輪的材料及輪輻、輪轂結構與V帶相同。為了防止同步帶工作時從帶輪上脫落,一般推薦小帶輪兩邊均有擋圈,而大帶輪則無擋圈;或者大小帶輪均為單側擋圈,單擋圈的位置佈置在在不同側。
3)周節制同步帶輪的標記由帶輪齒數、帶型號、輪寬代號和標準代號組成。
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