第二节 带传动工作其情况分析.ppt

* * 第二节 带传动工作情况的分析 一、带传动中的力分析(Force Analysis of Belt Drives) Ff n2 Ff F1 带工作前： 带工作时： F0 F0 此时，带只受初拉力F0作用 n1 F2 F2 松边 －退出主动轮的一边 紧边 － 进入主动轮的一边 由于摩擦力的作用： 紧边拉力 -- 由 F0 增加到 F1； 松边拉力 -- 由 F0 减小到 F2 。 Ff －带轮作用于带的摩擦力 (Analysis of working conditions of Belt drives) 初始状态: 工作状态: 拉力增加→紧边 Ｆ0→ Ｆ1 紧边拉力 拉力减少→松边 Ｆ0→Ｆ2 松边拉力 紧松边的判断→ 绕出主动轮的一边→松边 绕出从动轮的一边→紧边 带两边拉力相等＝Ｆ0 → 张紧力 工作时: 带两边拉力不相等 紧边 松边 Ｆ1 Ｆ1 Ｆ2 Ｆ2 Ｆ0 Ｆ0 一、带传动中的力分析 带传动一般松边在上（边）（可增大包角） Fe = Ff = F1 – F2 Fe － 有效拉力，即圆周力 带是弹性体，工作前后可认为其总长度不变，则： 紧边拉伸增量 ＝ 松边拉伸减量 紧边拉力增量 ＝ 松边拉力减量＝ △F 因此： F1 ＝ F0 ＋△F F2 ＝ F0 －△F F0 ＝(F1 ＋F 2) / 2 F1 ＝ F0 ＋Fe/2 F2 ＝ F0 －Fe/2 由F e= F1 – F2，得： 一、带传动中的力分析 Ｆf 不是作用于某点 的集中力，而是带与轮接触面上各点摩擦力的总和→静摩擦力→ Ｆf ＝Ｆe 带传动Ff 有限，P = FeV = Ff V有限，要提高 P 可增大V，故宜将带传动布置在高速级。 带所传递的功率为： P ＝ Fe v /1000 kW v 为带速 P 增大时， 所需的Fe (即Ff )加大。但Ff 不可能无限增大。 当Ff 达到极限值Fflim 时，带传动处于即将打滑的临界状态。此时， F1 达到最大，而F2 达到最小。 一、带传动中的力分析 柔韧体摩擦的欧拉公式 式中： F1 ＝ F0 ＋Fe/2 F2 ＝ F0 －Fe/2 Fec= 最大有效拉力（即有效拉力的临界值） 对于V带，用当量摩擦系数fv代替f 影响最大有效拉力的几个因素： 初拉力F0 ： F 与F0 成正比，增大F0有利于提高带的传动能力，避免打滑。 但F0 过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的寿命。 包角α ： 带所能传递的圆周力增加，传动 α↑ ↑, →F 能力增强，故应保证小带轮的包角α1。 这一要求限制了最大传动比 i 和最小中心距 a 。 i↑ →α1 ↓; a↓ →α1 ↓ 因为： 摩擦系数 f ： f↑ ↑, →Fe 传动能力增加 对于V带，应采用当量摩擦系数 fv 当包角α ＝180°时： V 带 － F1 /F2＝e fvπ≈5 平带 － F1 /F2＝e fπ≈3 由此可见：相同条件下， V 带的传动能力强于平带 三、带传动的应力分析 工作时，带横截面上的应力由三部分组成： 由紧边和松边拉力产生的拉应力； 由离心力产生的拉应力； 由弯曲产生的弯曲应力。 1、拉力F1、F2 产生的拉应力σ1 、σ2 紧边拉应力： σ1 ＝ F 1/A MPa 松边拉应力： σ2 ＝ F2 /A MPa A － 带的横截面积 (Stress Analysis of Belt Drives) (The Tensile Stresses of Tight Side and Slack Side) F1 F2 →σ1＞σ2 虽然离心力只作用在做圆周运动的部分弧段， 则离心拉力 Fc 产生的拉应力为： 注意： 但其产生的离心拉力（或拉应力）却作用于带的全部，且各剖面处处相等。 2、离心力产生的拉应力σc 三、带传动的应力分析 v 太大，则离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力↓，传递载荷能力↓，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降。 (The Bending Stress) 3、带弯曲而产生的弯曲应力σb 带绕过带轮时发生弯曲，由材力公式： 节线至带最外层的距离 带的弹性模量 显然： dd↓ →σb ↑ 故： σb 1 σb 2 带绕过小带轮时的弯曲应力 带绕过大带轮时的弯曲应力 与离心拉应力不同，弯曲应力只作用在绕过带轮的那一部分带上 。 三、带传动的应力分析 如图所示为带的应力分布情况： 图中各截面应力的大小用自该处引出的径向线（或垂直线）的长短来表示。由图可知，在运转过程中，带经受变应力。最大应力发生在紧边与小带轮相切之处，其值为：