第三節(jié)　帶傳動

帶傳動是一種應(yīng)用廣泛的機(jī)械傳動裝置，在養(yǎng)路機(jī)械中應(yīng)用亦較多，該裝置利用張緊在帶輪上的柔性帶傳遞運(yùn)動和動力。

一、帶傳動的工作原理及分類

（一）帶傳動的工作原理

帶傳動是以柔性傳動帶作為中間體，依靠帶與帶輪間的摩擦力工作的一種傳動裝置。如圖1-27所示，帶傳動裝置由主動帶輪1、從動帶輪2和傳動帶3組成。

把一根或幾根閉合的傳動帶3張緊在主動帶輪1和從動帶輪2上，帶與兩輪的接觸面就產(chǎn)生了正壓力。當(dāng)主動輪回轉(zhuǎn)時，借助于摩擦力的作用將帶拖動，而帶又拖動從動輪回轉(zhuǎn)。這樣，就把主動軸的運(yùn)動和動力傳給了從動軸，所以帶傳動是一種摩擦傳動。

如圖1-28（a）所示，當(dāng)帶張緊在靜止的帶輪上，帶傳動裝置不工作時，帶的上下兩邊都具有相等的初拉力F0，同時，在帶與帶輪的接觸面上產(chǎn)生了正壓力。

如圖1-28（b）所示，當(dāng)帶傳動裝置工作，主動輪在轉(zhuǎn)矩的作用下以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時，由于接觸面間摩擦力的作用，主動輪拖動帶，帶又驅(qū)動從動輪以轉(zhuǎn)速n2旋轉(zhuǎn)。此時，帶被主動輪卷入的一邊稱為緊邊，而卷出的一邊稱為松邊。緊邊拉力從F0增加至F1；松邊拉力從F0下降到F2，兩邊的拉力差F=F1-F2，F(xiàn)即為帶所傳遞的圓周力，又稱為有效拉力。當(dāng)工作負(fù)載增大，即帶所傳遞的圓周力F增大時，帶和輪間的摩擦力也相應(yīng)地增大，在一定條件下，帶與帶輪間所能產(chǎn)生的最大摩擦力是一定的，這就限制了帶所傳遞的圓周力。若帶所傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間的極限摩擦力（摩擦力的總和∑F）時，帶就會沿著輪面產(chǎn)生顯著的滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑將加劇帶的磨損，打滑時從動輪的轉(zhuǎn)速迅速下降，帶就喪失了傳動的能力。

（二）帶傳動的分類

1.按帶傳動原理分

（1）摩擦帶傳動

摩擦帶傳動如圖1-29（a）所示，這種帶傳動靠傳動帶與帶輪間的摩擦力實現(xiàn)傳動，是帶傳動的主要類型，如V帶傳動、平帶傳動等。

（2）嚙合帶傳動

嚙合帶傳動如圖1-29（b）所示，這種帶傳動靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動，如同步帶傳動。嚙合帶傳動除保持了摩擦帶傳動的優(yōu)點(diǎn)外，還具有傳動功率大、傳動比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，多用于要求傳動平穩(wěn)、傳動精度較高的場合。

2.按傳動帶截面形狀分

根據(jù)帶的截面形狀和結(jié)構(gòu)的不同，帶傳動分為平形帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動、圓形帶傳動和同步齒形帶傳動等，如圖1-30所示，其中以V帶傳動應(yīng)用最廣。

常用的平形帶截面形狀為矩形，工作面為內(nèi)表面，結(jié)構(gòu)簡單。主要用于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同的較遠(yuǎn)距離傳動。但平形帶易打滑，傳遞功率小，結(jié)構(gòu)又不緊湊，較少采用。

V帶的截面形狀為梯形，工作面為兩側(cè)面，帶輪的輪槽截面也為梯形。在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下，V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力大。所以，V帶傳動能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更緊湊，在養(yǎng)路機(jī)械中使用最普遍的是V帶傳動。

多楔帶是平帶基體上有若干縱向楔形凸起，它兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)，且彌補(bǔ)其不足，多用于結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動中。

圓形帶的截面形狀為圓形，傳遞功率較小，僅用于如縫紉機(jī)、儀器等低速、小功率的傳動中。

同步齒形帶即嚙合型傳動帶，同步帶內(nèi)周有一定形狀的齒，傳動比準(zhǔn)確，但安裝制造精度較高，多在高速、精密機(jī)械中使用。

（三）V帶傳動與平形帶傳動比較

設(shè)平形帶和V帶張緊程度相同，如圖1-31所示，即在同樣壓力Q的作用下，根據(jù)力的平衡條件，平形帶依靠摩擦所能傳遞的圓周力F為

F=Nf=Qf　　（1-7）

式中　f——摩擦系數(shù)。

而V帶側(cè)面與帶輪槽面間的法向力為

式中　ф——帶輪的槽角。

當(dāng)ф=40°時，sin（ф/2）=0.342，則V帶依靠其工作面的摩擦所能傳遞的圓周力F為

可見，在相同條件下，V帶的傳遞能力是平形帶的3倍，所以V帶獲得廣泛應(yīng)用。

二、帶傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用

1.帶傳動特點(diǎn)

（1）由于帶具有彈性，故能緩和沖擊與吸收振動，所以工作平穩(wěn)，噪聲小。

（2）當(dāng)過載時，帶會在帶輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到安全保護(hù)的作用。

（3）可用于兩軸中心距較大的傳動場合。

（4）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維護(hù)方便，成本低。

（5）由于帶傳動是靠摩擦傳動的，因此不能保證恒定的傳動比，不能用于精密傳動的場合，且傳動效率較低，一般效率η=0.92～0.96。

（6）帶傳動裝置的外廓尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。

（7）帶的使用壽命較短，帶對軸有很大的壓軸力。

（8）帶傳動不適用于高溫、易燃及有腐蝕介質(zhì)的場合。

2.彈性滑動與打滑

帶在工作過程中，由于松邊和緊邊拉力不等，如圖1-32（a）所示，變形也不相同。如圖1-32（b）所示，帶的緊邊自點(diǎn)A繞上主動帶輪時，其拉力為F1，此時帶的速度與帶輪的圓周速度是相等的。即圖中A點(diǎn)與B點(diǎn)處于同一位置，當(dāng)帶由A點(diǎn)逐漸向前移動時，帶的拉力由F1逐漸減至F2，由于拉力降低，帶的彈性變形也相應(yīng)地逐漸減少，即帶輪等速地由A點(diǎn)轉(zhuǎn)至A′點(diǎn)時，帶相應(yīng)地由B點(diǎn)移至B′點(diǎn)，由圖可知，B′點(diǎn)落后于A′點(diǎn)，說明帶與帶輪間產(chǎn)生了相對滑動，使帶的速度落后于帶輪的圓周速度。在從動輪上情況恰好相反，帶的速度要領(lǐng)先于從動輪的圓周速度。

以上這種由于拉力差和帶的彈性變形而引起的帶與輪間的相對滑動，稱為彈性滑動。彈性滑動使從動輪轉(zhuǎn)速低于計算值，當(dāng)系統(tǒng)的載荷增大，即拉力差變大時，彈性滑動也隨之變大。所以，彈性滑動不是定值，它是隨著載荷的變化而變化的，彈性滑動使帶傳動不能保證準(zhǔn)確的傳動比。

彈性滑動和打滑是兩個不同的概念。打滑是指由于過載而引起的帶與輪間的全面滑動，只要不過載，打滑是可以避免的。彈性滑動是由拉力差和帶的彈性變形引起的，只要傳遞圓周力，便有拉力差和彈性變形，必然產(chǎn)生彈性滑動，故彈性滑動是不可避免的。

3.帶傳動的應(yīng)用

帶傳動適用于機(jī)械中要求傳動平穩(wěn)、傳動比不要求準(zhǔn)確，中心距較大、傳遞功率不大的高速級傳動中。帶傳動一般用于動力部分與工作部分的高速傳動，如汽車發(fā)動機(jī)、拖拉機(jī)、小型液壓搗固機(jī)、內(nèi)燃軟軸搗固機(jī)、鋸軌機(jī)等。

三、V帶傳動

V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶和大楔角V帶等。其中以普通V帶（可簡稱V帶）應(yīng)用最廣泛，窄V帶應(yīng)用也越來越多。

1.普通V帶的結(jié)構(gòu)和型號

標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，橫截面結(jié)構(gòu)如圖1-33所示，由包布層1、伸張層2、強(qiáng)力層3和壓縮層4組成。

包布層是V帶與輪槽直接接觸的表層，為了耐磨和保護(hù)帶表面，由膠帆布制成。伸張層和壓縮層用彈性較好的橡膠制成，在帶彎曲時分別承受拉伸和壓縮作用。強(qiáng)力層是帶傳動工作拉力的承載主體，強(qiáng)力層一般由簾布和線繩兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)成，簾布結(jié)構(gòu)制造方便，價格低廉，抗拉強(qiáng)度高，但柔韌性和抗彎強(qiáng)度較差，多用于大荷載場合；線繩結(jié)構(gòu)的V帶柔韌性較好，抗彎強(qiáng)度高，適用于轉(zhuǎn)速高、荷載小和帶輪直徑較小的場合；為了提高帶的抗拉能力，目前多采用化學(xué)纖維作為強(qiáng)力層材料。

V帶工作時，伸張層縱向伸長，橫向縮短；壓縮層縱向縮短，橫向伸長；兩者之間的中性層保持長度和寬帶不變，稱為節(jié)面，其寬度稱為節(jié)寬，用bp表示，當(dāng)帶繞在帶輪上彎曲時，其節(jié)寬保持不變。

V帶的高度h與節(jié)寬bp的比稱為相對高度h/bp。普通V帶的相對高度為0.7，窄V帶的相對高度為0.9。

在V帶輪上，與V帶節(jié)寬bp處于同一位置的輪槽寬度，稱為基準(zhǔn)寬度，用bd表示，基準(zhǔn)寬度處的帶輪直徑稱為V帶輪基準(zhǔn)直徑，用dd表示，基準(zhǔn)直徑是帶輪的公稱直徑。

在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的帶的周線長度，稱為V帶的基準(zhǔn)長度，用Ld表示，它是V帶的公稱長度。

普通V帶按截面尺寸不同，共分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號。Y型V帶的截面積最小，E型的截面積最大。V帶的截面積愈大，其傳遞的功率也愈大，生產(chǎn)中使用較多的是Z、A、B三種型號。窄V帶的型號分為SPZ、SPA、SPB和SPC四種。

V帶的標(biāo)記通常壓印在V帶的外表面上，普通V帶的標(biāo)記是由型號、基準(zhǔn)長度和標(biāo)準(zhǔn)號三部分組成。例如“A-1000GB/T 11544—1997”即表示A型普通V帶，基準(zhǔn)長度1000mm，采用的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 11544—1997。

又如“SPA-1250GB 12730—91”，表示SPA型、基準(zhǔn)長度為1250mm的窄V帶，采用的標(biāo)準(zhǔn)是GB 12730—91。

2.普通V帶輪

普通V帶輪由輪緣1、輪輻2和輪轂3三部分組成，如圖1-34所示。

（1）輪緣：V帶輪外圓環(huán)狀部分，輪緣上有槽，它是與V帶直接接觸的部分，其槽數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸與所選V帶的根數(shù)和型號相對應(yīng)。

（2）輪轂：V帶輪與軸相配合的部分。

（3）輪輻：輪緣與輪轂間的連接部分，其形式有輻板式、孔板式、輻條式；直徑很小的V帶輪，其輪緣和輪轂直接制成一體，沒有輪輻部分，稱為實心式；輪輻結(jié)構(gòu)如圖1-35所示。

V帶輪常用灰鑄鐵制造，對于特別重要且速度較高的V帶輪，可采用鑄鋼，小功率時可采用塑料或鑄鋁，以減輕重量。

四、帶傳動機(jī)構(gòu)的安裝、使用與維護(hù)

帶傳動機(jī)構(gòu)的正確安裝、使用和維護(hù)，是保證V帶傳動正常工作和延長V帶使用壽命的有效途徑。

1.V帶傳動機(jī)構(gòu)的安裝

V帶傳動機(jī)構(gòu)的安裝包括V帶輪的正確安裝和V帶的正確選擇與安裝。

（1）安裝V帶輪時，必須使主、從動輪的軸線相互平行，輪槽處于同一平面內(nèi)，這樣可減少帶傳動在工作時的扭曲，以防V帶兩側(cè)面過早磨損，如圖1-36所示。

（2）安裝V帶時，應(yīng)先縮小主、從動輪的中心距，松開張緊輪，將V帶套入輪槽后，再調(diào)整中心距并予以張緊。禁止用工具硬撬、硬拽，以免損壞V帶工作面或降低帶的彈性，影響帶的使用壽命。

（3）安裝V帶時，V帶在輪槽內(nèi)應(yīng)有正確的位置，如圖1-37所示，V帶的頂面應(yīng)與帶輪外緣平齊，且底面與輪槽底之間應(yīng)留有一定的間隙，以保證V帶兩側(cè)工作面與輪槽全部貼合。若V帶的頂面高出帶輪外緣太多，則V帶兩側(cè)工作面與輪槽接觸面積減少，使V帶的傳動能力降低。若V帶陷入輪槽太深，V帶的底面與輪槽的底面接觸，會導(dǎo)致V帶兩側(cè)工作面與輪槽接觸不良，使V帶的傳動不能正常進(jìn)行。

（4）同一組V帶應(yīng)型號相同、長度相等，以避免各根V帶受力不均；不同廠家生產(chǎn)的V帶、新舊V帶亦不能同時使用。

（5）安裝V帶時，帶的張緊程度要適當(dāng)，過緊會加劇帶的損壞并使軸和軸承的受力增加，過松帶易打滑。對于中等中心距的帶傳動，可憑經(jīng)驗安裝，帶的張緊程度一般以大拇指能將帶按下15mm為宜，如圖1-38所示。

（6）為使V帶保持一定的張緊力，V帶傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)安裝張緊裝置，常見的張緊裝置如圖1-39所示。

①通過調(diào)整水平布置的定期張緊裝置中的調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)整主、從帶輪間的中心距，以實現(xiàn)調(diào)整V帶張緊的目的，如圖1-39（a）所示。

②通過調(diào)整定期張緊裝置中的調(diào)節(jié)螺母，從而調(diào)整擺動架的位置，改變主、從帶輪間的中心距，達(dá)到調(diào)整V帶張緊的目的，如圖1-39（b）所示。

③依靠原動機(jī)及機(jī)座的重力，自動調(diào)整主、從帶輪間的中心距，實現(xiàn)調(diào)整V帶的張緊，如圖1-39（c）所示，此法一般用于小功率帶傳動。

④對于帶輪中心距不可調(diào)的場合，可采用張緊輪裝置使帶傳動裝置保持合適的張力。為避免V帶受雙向彎曲力的作用，以延長V帶的使用壽命，張緊輪應(yīng)設(shè)置在V帶松邊的內(nèi)側(cè)，如圖1-39（d）所示。

2.V帶定期檢查

V帶在使用過程中應(yīng)定期檢查，如果發(fā)現(xiàn)V帶不能繼續(xù)使用時，應(yīng)及時更換。為使一組V帶的實際長度相等，應(yīng)成組更換V帶。換下的舊帶，如仍可使用，可在使用壽命相近的V帶中，挑選實際長度相等的帶組成一組再繼續(xù)使用。

3.V帶傳動機(jī)構(gòu)的維護(hù)

（1）帶傳動裝置外面要采用安全防護(hù)罩，以保障操作人員的安全；要嚴(yán)防V帶與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)，同時也不宜在陽光下暴曬。

（2）禁止給帶輪上加潤滑劑，應(yīng)及時清除帶輪槽及帶上的油污。

（3）禁止在有易燃、易爆氣體的環(huán)境中使用帶傳動以免發(fā)生危險。

（4）若帶傳動裝置久置后再用，應(yīng)將傳動帶放松。