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      V帶傳動的設計計算
      9.4.1 失效形式和設計準則
      帶傳動的主要失效形式打滑帶的疲勞破壞,因此,帶傳動的設計準則是:在保證帶傳動不打滑的前提下,具有一定的疲勞強度和壽命。
       
      9.4.2 單根V帶的基本額定功率
      為保證帶不出現打滑,必須限制帶所傳遞的圓周力,使之不超過大有效拉力,即;為保證V帶有足夠的壽命,必須使帶工作時的大應力小于或等于帶的許用應力,即≤[]。根據既不打滑又有一定疲勞壽命這兩個條件,在特定的條件下得到的單根V帶所能傳遞的功率稱為單根V帶的基本額定功率。
       
      9.4.3 原始數據及設計內容

      通常情況下設計V帶傳動時已知的原始數據有:① 傳遞的功率P;② 主動輪、從動輪的轉速、;③ 傳動的用途和工作條件;④ 傳動的位置要求,原動機種類等。

      設計內容主要包括:帶的型號、基準長度、根數、傳動中心距、帶輪直徑及結構尺寸、軸上壓力等。
       
      9.4.4 設計步驟及參數選擇
      1. 確定設計功率

      根據傳遞的功率P、載荷的性質和每天工作的時間等因素來確定設計功率 , kW 式中——傳遞的額定功率,kW;——工作情況系數

      2. 選擇帶型

      根據設計功率和小帶輪轉速由下圖選定帶型。

      普通v帶選型圖

      窄v帶選型圖

      3. 確定帶輪的基準直徑

      (1) 初選小帶輪的基準直徑

      帶輪直徑愈小,結構愈緊湊,但帶的彎曲應力增大,壽命降低,而且帶的速度也降低,單根帶的基本額定功率減小,所以小帶輪的基準直徑不宜選得太小。

      (2) 驗算帶的速度

      來計算帶的速度,并滿足5 m/s≤。對于普通V帶,=25~30 m/s;對于窄V帶,=35~40 m/s。如,則離心力過大,即應減小;如過小(<5 m/s),這將使所需的有效圓周力過大,即所需帶的根數過多,于是帶輪的寬度、軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大,故過小時應增大。
      (3) 計算從動輪的基準直徑
      =,并按V帶輪的基準直徑系列進行圓整。

      4. 確定中心距和帶的基準長度

      帶傳動的中心距如過大,會引起帶的抖動,且傳動尺寸也不緊湊;中心距如過小,帶的長度愈短,帶的應力變化也就愈頻繁,會加速帶的疲勞破壞,當傳動比較大時,中心距太小將導致包角過小,降低傳動能力。

      如果中心距未給出,可根據傳動的結構需要按下式給定的范圍初定中心距

      取定后,根據帶傳動的幾何關系,按下式計算所需帶的基準長度

      根據選取相近的基準長度,再根據來計算實際中心距。帶傳動實際中心距用下式計算

      式中 ,mm ; ,;

      由于帶傳動的中心距一般是可以調整的,故可近似計算
      考慮到安裝調整和張緊的需要,實際中心距的變動范圍為

      5. 驗算小帶輪包角

      根據包角計算公式及對包角的要求,應保證

      太小,則應增大中心距,或增設張緊輪。

      6. 確定帶的根數z

      根據給出的單根V帶的基本額定功率是在特定條件下(=180°、特定的基準長度)得出的,實際工作條件與上述條件不同時,應對值進行修正,以求得實際工作條件下,單根V帶的許用功率[],其計算公式為

      KW
      式中——基本額定功率增量。由于≠1時,帶在大帶輪上的彎曲應力較小,故在壽命相同的條件下,可增大傳遞的功率。
      ——包角系數,考慮≠180時對傳動能力的影響
      ——長度系數,考慮帶的基準長度不為特定長度時對傳動能力的影響
      V帶的根數

      在確定V帶的根數時,為了使各根V帶受力均勻,根數不應過多,一般以不超過8~10根為宜,否則應改選帶的型號,重新計算。

      7. 確定帶的初拉力

      單根V帶所需的初拉力為 N
      由于新帶容易松弛,所以對非自動張緊的帶傳動,安裝新帶時的初拉力應為上述初拉力的1.5倍。

      在帶傳動中,初拉力是通過在兩帶輪的切點跨距的中點M處,加上一個垂直于兩輪上部外公切線的適當載荷G(見下圖),使沿跨距每長100 mm所產生的撓度y為1.6 mm來控制的。G值可查閱有關機械設計手冊。

      初拉力的測定

      帶傳動對軸的拉力

      8. 計算對軸的壓力

      為了設計安裝帶傳動的軸和軸承,必須確定帶傳動作用在軸上的徑向壓力。如果不考慮帶的兩邊拉力差,則壓軸力可近似地按帶兩邊的初拉力的合力來計算,由圖可得
      N

      9. 帶輪的結構設計

      確定帶輪的材料、結構尺寸和加工要求,繪制帶輪工作圖。
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