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无级变速带传动
概述
无级变速带传动结构简单操作方便、维护简易、造价低,很方便实现和齿轮减速机构或其他减速机构的组合,结构形式丰富多样,是一种应用很广泛的无级变速传动机构,它约占全世界机械式无级变速传动得2/3。
基本组成和工作原理
无级变速带传动得基本结构和传动原理与带传动基本相同。如图所示,该传动机构主要由主动锥轮(主动带轮)1、从动锥轮(从动带轮)2和紧套在两轮上的传动带3以及调节速度的操纵机构等组成。当主动轮转动时,利用张紧的带与锥轮之间的摩擦力,将运动和动力从主动轮传递到从动轮上,并可通过操纵机构改变带在锥形带轮上的工作位置,使主、从动锥轮的工作半径能连续发生改变,从而实现无级变速。
无级变速带传动结构简单,容易进行无级变速,又具有工作平稳,能吸收振动和具有过载保护作用,传动带虽易磨损,但其更换方便,价格低廉。无级变速带传动的主要缺点是外形尺寸较大,变速范围相对较小。
三、基本类型和调速方式
1.基本类型
带式无级变速器根据传动带的形状不同分为平带无级变速器和V带无级变速器两种类型
(1)平带无级变速器
平带无级变速器采用扁平的传动带,带轮为圆锥状(如图)。平带结构简单,价格低廉,容易制造。但平带无级变速传动调速范围较小,传递功率不大,传动装置所占空间位置较大,一般用在变速范围和功率较小的场合,如用于纺织机械、印刷机械等传动。
(2)V 带无级变速器
V带无级变速器采用V传动带,有下列几种类型:
①普通V带 即一般带传动中采用的V带, 有标准V带和窄型V带。
②宽V带 宽V带横截面宽度较普通的标准V带要宽得多,宽V带截面的节宽与其高度之比值达3~4,其楔角比普通V带的楔角小(通常约为26°)。为了使带有更大的挠曲性,宽V带通常采用下部为齿形的结构, 或上下部都有齿。宽V带变速范围大,传递功率较大,带的挠曲性好,式无级变速中主要应用的齿形。
③块带 由薄钢带上下加上木块或平带上下加上木块构成。
2.调速方式
(1)平带无级变速
利用平带沿带轮的轴向移动来实现变速,这种调速方式调速范围小,传递功率不大,结构外形尺寸较大。
(2)V带无级变速器
①调节中心距变速方式 这种变速方式的一个带轮由夹紧传动带的两对称圆锥盘组成,其锥盘可作轴向移动,其上设有弹簧压紧装置,此带轮称为可变速带轮(或变速带轮),另一个为普通的固定工作直径的带轮。当改变两带轮的中心距时,借助传动带的张紧力与弹簧的压紧力相互作用,使变速带轮的可动锥盘作轴向移动,从而改变传动带在带轮上的接触位置及相应的工作直径,达到变速的目的。这种只有一个变速带轮的变速方式结构简单,经济。但其变速范围小(通常变速比Rb≤2.5)。
②双带轮变速方式 这种变速方式采用两个带轮槽宽度均可变化的带轮,其中一个是装有弹簧压紧装置的变速带轮,另一个带轮装有调节机构,可调节带轮两锥盘间的距离。这种调速方式结构较复杂,成本较高,但变速范围大,所以应用广泛。
③中间变速带轮变速方式 在原动机和从动机上分别安装的主、从动带轮均为普通带传动中的固定带轮,在主、从动带轮之间设一中间变速带轮装置, 此变速带轮具有两个V形槽,带轮外端的两锥盘固定不动,中间是一个可轴向移动的双锥面盘。变速带轮一个V形槽中的传动带连接原动机的主动带轮,另一个V形槽中的传动带连接工作机上的从动带轮。调节中间变速带轮距主、从动带轮的距离,借助于带的张力改变变速带轮上两个V形槽的宽度,就可以实现无级变速,而且能获得较大的变速范围。
④调节带轮轴向位置实现变速的方式调节 主、从动带轮圆锥盘的轴向位置与槽宽,即可改变轮与带的接触位置和工作半径,从而实现调速。调节带轮轴向位置一般采用弹簧或螺杆与调速手轮;也可采用各种形式的杠杆机构, 也可采用液压装置等其他方式。
四、运动和动力特性
1.传动比
i
式中n1、ω1、
n2、ω2、D
2.带式无级变速器的变速范围取决于带轮工作直径的相对变化量,以V带为例
(如图),可从直径Dmin位置达到直径Dmax位置时V带的移动量Δr来确定,即
当采用一个变速带轮,且此轮为主动轮时,其变速比为:
当采用两个可调节带轮时,变速比为:
如果两个可调节带轮的工作直径变化范围相同,即称为对称调速,则:
若要扩大变速范围,需增加Δr和减小rmin,即减小带轮的槽角和减小带轮直径Dmin
3.滑动率
为保证带式无级变速器正常工作并延长寿命,应尽量较少滑动,避免打滑,一般带的滑动率为2%-3%。
4.机械特性
(1)机械特性分析
分为三类:
①恒功率特性 输出功率与输出转矩成反比关系变化,输出功率保持不变。
②恒转矩特性 输出转矩变化时输出功率随之变化,输出转矩保持不变。
③复合特性 输出功率和输出转矩均随输出转速按某种规律变化。
(2)机械特性与变速带轮的关系
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高校课程论文、函授、自考本、大专、本科论文,指导。 CAD、SOLIIWORKS工程建模。 ABAQUS、ROMAX有限元仿真模拟。(可进行工作站仿真模型跑数据)金相显微镜观测、红外显微镜观测、残余应力检测、轴承疲劳寿命实验、MTM摩擦磨损实验等检测和试验。 本人发表多篇SCI、EI、中文核心论文,授权多项专利。
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