同步帶概述
1.1.1同步帶介紹
同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng),其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的纖維材料或金屬材料組成,以使同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中節(jié)線長(zhǎng)度基本保持不變,帶與帶輪之間在傳動(dòng)過(guò)程中投有滑動(dòng),從而保證主、從動(dòng)輪間呈無(wú)滑差的間步傳動(dòng)。
同步帶傳動(dòng)(見(jiàn)圖4-1)時(shí),傳動(dòng)比準(zhǔn)確,對(duì)軸作用力小,結(jié)構(gòu)緊湊,耐油,耐磨性好,抗老化性能好,一般使用溫度-20℃―80℃,v<50m/s,P<300kw,i<10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。

圖4-1 同步帶傳統(tǒng)
同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。 同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比,無(wú)滑差,可獲得恒定的速比,傳動(dòng)平穩(wěn),能吸振,噪音小,傳動(dòng)比范圍大,一般可達(dá)1:10。允許線速度可達(dá)50M/S,傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高,一般可達(dá)98%,結(jié)構(gòu)緊湊,適宜于多軸傳動(dòng),不需潤(rùn)滑,無(wú)污染,因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機(jī)械傳動(dòng)中。同步帶的使用,改變了帶傳動(dòng)單純?yōu)槟Σ羵鲃?dòng)的概念,擴(kuò)展了帶傳動(dòng)的范圍,從而成為帶傳動(dòng)中具有相對(duì)獨(dú)立性的研究對(duì)象,給帶傳動(dòng)的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。
1.1.2同步帶的特點(diǎn)
(1)、傳動(dòng)準(zhǔn)確,工作時(shí)無(wú)滑動(dòng),具有恒定的傳動(dòng)比;
(2)、傳動(dòng)平穩(wěn),具有緩沖、減振能力,噪聲低;
(3)、傳動(dòng)效率高,可達(dá)0.98,節(jié)能效果明顯;
(4)、維護(hù)保養(yǎng)方便,不需潤(rùn)滑,維護(hù)費(fèi)用低;
(5)、速比范圍大,一般可達(dá)10,線速度可達(dá)50m/s,具有較大的功率傳遞范圍,可達(dá)幾瓦到幾百千瓦;
(6)、可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng),中心距可達(dá)10m以上。
1.1.3同步帶傳動(dòng)的主要失效形式
在同步帶傳動(dòng)中常見(jiàn)的失效形式有如下幾種:
(1)、同步帶的承載繩斷裂破壞
同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承載繩斷裂損壞是常見(jiàn)的失效形式。失效原因是帶在傳遞動(dòng)力過(guò)程中,在承載繩作用有過(guò)大的拉力,而使承載繩被拉斷。此外當(dāng)選用的主動(dòng)撈輪直徑過(guò)小,使承載繩在進(jìn)入和退出帶掄中承受較大的周期性的彎曲疲勞應(yīng)力作用,也會(huì)產(chǎn)生彎曲疲勞折斷(見(jiàn)圖4-2)。

圖4-2 同步帶承載繩斷裂損壞
(2)、同步帶的爬齒和跳齒
根據(jù)對(duì)帶爬齒和跳齒現(xiàn)象的分析,帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學(xué)兩種因素所引起。因此為避免產(chǎn)生爬齒和跳齒,可采用以下一些措施:
1、控制同步帶所傳遞的圓周力,使它小于或等于由帶型號(hào)所決定的許用圓周力。
2、控制帶與帶輪間的節(jié)距差值,使它位于允許的節(jié)距誤差范圍內(nèi)。
3、適當(dāng)增大帶安裝時(shí)的初拉力開(kāi)。,使帶齒不易從輪齒槽中滑出。
4、提高同步帶基體材料的硬度,減少帶的彈性變形,可以減少爬齒現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(3)、帶齒的剪切破壞
帶齒在與帶輪齒嚙合傳力過(guò)程中,在剪切和擠壓應(yīng)力作用下帶齒表面產(chǎn)生裂紋此裂紋逐漸向齒根部擴(kuò)展,并沿承線繩表面延件,直至整個(gè)帶齒與帶基體脫離,這就是帶齒的剪切脫落(見(jiàn)圖4-3)。造成帶齒剪切脫落的原因大致有如下幾個(gè):
1、同步帶與帶輪問(wèn)有較大的節(jié)距差,使帶齒無(wú)法*進(jìn)入輪齒槽,從而產(chǎn)生不*嚙合狀態(tài),而使帶齒在較小的接觸面積上承受過(guò)大的載荷,從而產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致帶齒剪切損壞。
2、帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)過(guò)少,使嚙合帶齒承受過(guò)大的載荷,而產(chǎn)生剪切破壞。
3、同步帶的基體材料強(qiáng)度差。
為減少帶齒被剪切,首先應(yīng)嚴(yán)格控制帶與帶輪間的節(jié)距誤差,保證帶齒與輪齒能正確嚙合;其次應(yīng)使帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)等于或大于6,此外在選材上應(yīng)采用有較高勿切韌擠壓強(qiáng)度的材料作為帶的基體材料。

圖4-3 帶齒的剪切破壞
(4)、帶齒的磨損
帶齒的磨損(見(jiàn)圖4-4)包括帶齒工作面及帶齒齒頂因角處和齒谷底部的廓損。造成磨損的原因是過(guò)大的張緊力和忻齒和輪齒間的嚙合干涉。因此減少帶齒的磨損,應(yīng)在安裝時(shí)合理的調(diào)整帶的張緊力;在帶齒齒形設(shè)計(jì)時(shí),選用較大的帶齒齒頂圓角半徑,以減少嚙合時(shí)輪齒的擠壓和刮削;此外應(yīng)提高同步帶帶齒材料的耐磨性。

圖4-4 帶齒磨損
(5)、同步帶帶背的龜裂(圖4—5)
同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)期后,有時(shí)在帶背會(huì)產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象,而使帶失效。同步帶帶背產(chǎn)
生龜裂的原因如下,
1、帶基體材料的老化所引起;
2、帶長(zhǎng)期工作在道低的溫度下,使帶背基體材料產(chǎn)生龜裂。

圖4-5 同步帶帶背龜裂
防止帶背龜裂的方法是改進(jìn)帶基體材料的材質(zhì),提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能,此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。
1.1.4 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
據(jù)對(duì)同步帶傳動(dòng)失效形式的分析,可知如同步帶與帶輪材料有較高的機(jī)械性能,制造工藝合理,帶、輪的尺寸控制嚴(yán)格,安裝調(diào)試也正確,那么許多失效形式均可避免。因此,在正常工作條件下,同步帶傳動(dòng)的主要失效形式為如下三種;
(1)同步帶的承載繩疲勞拉斷;
(2同步帶的打滑和跳齒;
(3)同步帶帶齒的磨損。
因此,同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)淮則是同步帶在不打滑情況下,具有較高的抗拉強(qiáng)度,保證承線繩不被拉斷。此外,在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對(duì)帶齒進(jìn)行耐磨性計(jì)算。
1.1.5同步帶分類
同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類,弧齒又有三種系列:圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒(R系列)。
梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種,簡(jiǎn)稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對(duì)稱齒型(代號(hào)DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào)DB〕。
梯形齒同步帶有兩種尺寸制:節(jié)距制和模數(shù)制。我國(guó)采用節(jié)距制,并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動(dòng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11361~11362-1989和GB/T 11616-1989。
弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外,其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同,帶的節(jié)距相當(dāng),其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后,應(yīng)力分布狀態(tài)較好,平緩了齒根的應(yīng)力集中,提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大,且能防止嚙合過(guò)程中齒的干涉。
弧齒同步帶耐磨性能好,工作時(shí)噪聲小,不需潤(rùn)滑,可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
1.2 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
1.電機(jī)額定輸出功率估算

=7.16W
2、確定計(jì)算功率
電動(dòng)機(jī)每天使用24小時(shí)左右,查表4-1得到工作情況系數(shù)
=1.7。則計(jì)算功率為:
12.17W
3、小帶輪轉(zhuǎn)速計(jì)算

4、選定同步帶帶型和節(jié)距
由同步帶選型圖4.1可以看出,由于在這次設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速都比較小,所以帶的型號(hào)可以任意選取,現(xiàn)在選取H型帶,節(jié)距