帶傳動基礎知識

簡介

帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。根據傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。

帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉噪聲低，但傳動比不準確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進行零件的整列等。

帶傳動通常由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環形帶組成。

帶傳動工作時所受的應力有：

1、由緊邊和松邊拉力產生的應力；

2、由離心力產生的應力；

3、帶在帶輪上彎曲產生的彎曲應力。

分類

根據用途不同，帶傳動可分為一般工業用傳動帶、汽車用傳動帶、農業機械用傳動帶和家用電器用傳動帶。摩擦型傳動帶根據其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶（多楔帶、圓帶）等。

傳動帶的種類通常是根據工作機的種類、用途、使用環境和各種帶的特性等綜合選定。若有多種傳動帶滿足傳動需要時，則可根據傳動結構的緊湊性、生產成本和運轉費用，以及市場的供應等因素，綜合選定最優方案。

平型帶傳動

平型帶傳動工作時,帶套在平滑的輪面上，借帶與輪面間的摩擦進行傳動。傳動型式有開口傳動、交叉傳動和半交叉傳動等，分別適應主動軸與從動軸不同相對位置和不同旋轉方向的需要。平型帶傳動結構簡單，但容易打滑，通常用于傳動比為3左右的傳動。

平型帶有膠帶、編織帶、強力錦綸帶和高速環形帶等。膠帶是平型帶中用得最多的一種。它強度較高，傳遞功率范圍廣。編織帶撓性好，但易松弛。強力錦綸帶強度高，且不易松弛。平型帶的截面尺寸都有標準規格，可選取任意長度，用膠合、縫合或金屬接頭聯接成環形。高速環形帶薄而軟、撓性好、耐磨性好，且能制成無端環形，傳動平穩，專用于高速傳動。

三角帶傳動

三角帶傳動工作時，帶放在帶輪上相應的型槽內，靠帶與型槽兩壁面的摩擦實現傳動。三角帶通常是數根并用，帶輪上有相應數目的型槽。用三角帶傳動時,帶與輪接觸良好,打滑小,傳動比相對穩定,運行平穩。三角帶傳動適用于中心距較短和較大傳動比(7左右)的場合,在垂直和傾斜的傳動中也能較好工作。此外，因三角帶數根并用，其中一根破壞也不致發生事故。

三角膠帶是三角帶中用得最多的一種，它是由強力層、伸張層、壓縮層和包布層制成的無端環形膠帶。強力層主要用來承受拉力，伸張層和壓縮層在彎曲時起伸張和壓縮作用，包布層的作用主要是增強帶的強度。三角膠帶的截面尺寸和長度都有標準規格。此外，尚有一種活絡三角帶,它的截面尺寸標準與三角膠帶相同,而長度規格不受限制，便于安裝調緊，局部損壞可局部更換，但強度和平穩性等都不如三角膠帶。三角帶常多根并列使用，設計時可按傳遞的功率和小輪的轉速確定帶的型號、根數和帶輪結構尺寸。

1）標準型三角帶

用于家用設施、農用機械、重型機械。頂部寬度與高度之比為1.6:1。使用簾線和纖維束作為承拉元件的皮帶結構比等寬窄型三角帶傳遞的功率要小得多。由于它們的抗拉強度和橫向剛度高，這種皮帶適用于載荷突然變化的惡劣工作狀況。皮帶速度允許達到30m/s,彎曲頻率可達40Hz。

2)窄型三角帶

用于20世紀60年代和70年代的汽車和機器結構。頂部寬度與高度之比為1.2：1。窄型三角帶是標準型三角帶的一種改進變型，它取消了對功率傳遞作用不大的中心部分。它傳遞的功率要比同等寬度的標準型三角帶高。一種帶齒的皮帶變型,當用在小皮帶輪上時很少打滑。皮帶速度允許達到42 m/s,彎曲頻率可達100Hz。

3)粗邊型三角帶

汽車用粗邊窄型三角皮帶,按DIN7753第3部分，表層下面的纖維垂直于皮帶的運動方向，使皮帶具有高度的柔性，同時還有極好的橫向剛度和高耐磨性。這些纖維還能對經過特殊處理的承拉元件提供良好的支承。特別是用在小直徑的皮帶輪上時，這種結構比包邊的窄型三角帶能提高皮帶傳動能力并具有更長的使用壽命。

4)進一步的發展

三角帶的最新發展是用Kevlar制作的纖維承拉元件。Kevlar具有很高的抗拉強度、延伸率很小，并能承受較高的溫度。

多楔帶(多槽皮帶)

柔性很好，皮帶背面也可用來傳遞功率。如果圍繞每個被驅動皮帶輪的包容角足夠大，就能夠用一條這樣的皮帶同時驅動車輛的幾個附件(交流發電機、風扇、水泵、空調壓縮機、動力轉向泵等)。它有PH、PJ、PK、PL和PM型等5種斷面供選用，其中PK型斷面近年來已廣泛用于汽車上。這種皮帶允許使用比窄型三角帶更窄的皮帶輪(直徑dmin≈45mm)。為了能夠傳遞同樣的功率，這種皮帶的預緊力最好比窄型三角帶增大20%左右。

同步帶

這是一種特殊的帶傳動。帶的工作面做成齒形，帶輪的輪緣表面也做成相應的齒形，帶與帶輪主要靠嚙合進行傳動。同步齒形帶一般采用細鋼絲繩作強力層，外面包覆聚氯脂或氯丁橡膠。強力層中線定為帶的節線，帶線周長為公稱長度。帶的基本參數是周節p和模數m 。周節p等于相鄰兩齒對應點間沿節線量得的尺寸，模數m=p/π。中國的同步齒形帶采用模數制，其規格用模數×帶寬×齒數表示。

與普通帶傳動相比，同步齒形帶傳動的特點是：

鋼絲繩制成的強力層受載后變形極小，齒形帶的周節基本不變,帶與帶輪間無相對滑動,傳動比恒定、準確；

齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場合，傳動時線速度可達40米/秒，傳動比可達10，傳動效率可達98%；

結構緊湊，耐磨性好；

由于預拉力小，承載能力也較小；制造和安裝精度要求甚高，要求有嚴格的中心距，故成本較高。同步齒形帶傳動主要用于要求傳動比準確的場合，如計算機中的外部設備、電影放映機、錄像機和紡織機械等。

傳動效率

帶傳動的功率損失有：

（1）滑動損失 摩擦型帶傳動工作時，由于帶輪兩邊的拉力差及其相應的變形差形成彈性滑動，導致帶與從動輪的速度損失。彈性滑動率通常在1%～2%之間。嚴重滑動，特別是過載打滑，會使帶的運動處于不穩定狀態，效率急劇降低，磨損加劇，嚴重影響帶的壽命。滑動損失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。

（2）內摩擦損失 帶在運行中的反復伸縮，在帶輪上的撓曲會使帶體內部產生摩擦引起功率損失。 內摩擦損失隨預緊力、帶厚與帶輪直徑比的增加而增大。減小帶的拉力變化，可減小其內摩擦損失。

（3）帶與帶輪工作面的粘附性以及V帶楔入、退出輪槽的側面摩擦損失。　

（4）空氣阻力損失 高速運行時，運行風阻引起的功率損失。其損失與速度的平方成正比。因此設計高速帶傳動時，應減小帶的表面積，盡量用厚而窄的帶；帶輪的輪輻表面應平滑（如用橢圓輪輻）或用輻板以減小風阻。

（5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。 綜合上述損失，帶傳動的效率約在80%～98%范圍內，進行傳動設計時，根據帶的種類選取。

特點

（1）優點：傳動平穩、緩沖吸振、結構簡單、成本低、使用維護方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。

（2） 缺點：傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。

因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =5～25m/s，i≤7的情況。