帶傳動 - 齒帶

本計算用于對齒帶傳動進行幾何及強度設計,程序可以解決以下問題:

  1. 根據適合的輸出功率選擇帶的類型;

  2. 根據功率,幾何參數和重量等選擇最佳傳動方案;

  3. 設計非標准傳動;

  4. 計算所需強度和幾何參數;

  5. 計算功率參數和軸的載荷;

  6. 支持二維繪圖及三維建模。

    程序與CAD系統一起工作,包括皮帶輪及帶各自的模型。本計算引用了以下標准或參考文檔中的程序、算法及數據。

    標准列表: 窄V帶 ANSI/RMA IP-22; 普通V帶 ANSI/RMA IP-20; 輕載V帶 ANSI/RMA IP-23; DIN 7753; DIN 2211; DIN 2215; ISO 4184

    提示:您可以參照比較文檔"傳動選擇"選擇一個合適的傳動類型。

控制結構及語法.

相關控制結構與語法部分的內容請查看 "控制結構與語法"。

項目信息.

本項目的相關信息請查看 "項目信息".

計算過程

典型的齒帶傳動設計有以下步驟:

  1. 輸入傳動的功率參數; [1]
  2. 設置載荷方式及工作參數; [1]
  3. 選擇合適的帶的類型;[2.1] (功率圖中,紅色的十字光標位于帶的工作區域以下). [2]
  4. 輸入所需軸距[2.3]並點擊按鈕進行 "自動設計" [2.4]
  5. 如果當前方案不符合要求,可以根據所需條件從表[2.8]中選擇另一個;
  6. 校核或者手動修改段[3]中的傳動參數;
  7. 校核功率及速度參數;[4]
  8. 以新的文件名保存當前設計方案。

載荷方式及工作參數 [1]

這部分中設置計算單位,輸入功率參數及傳動載荷方式。

1.1 計算單位

在列表中選擇計算使用的單位系統,所有已輸入的值將自動進行轉換。

1.2 傳遞功率

輸入主動輪上的功率需求,主動輪上的功率將根據預設的效率進行計算。

1.3 帶輪速度 (需求值).

輸入主動輪上的速度及被動輪所需的速度,傳動比[1.5]將自動被計算,並根據該傳動比對被動輪的齒數進行設計,最終得出實際傳動比及被動輪實際速度。

1.4 帶輪速度 (實際值).

根據輸入速度及帶輪齒數計算得出的結果。

1.5 需求傳動比與實際傳動比

需求的傳動比根據需求的輸入及輸出速度確定,實際傳動比根據兩個帶輪的齒數進行計算得到。

1.6 扭矩

根據實際速度[1.4]和傳遞功率[1.2]計算得到。

1.7 主動機類型

選擇最適合你的設計的主動機類型:

  1. 低啓動力矩的電動機(最多1.5倍額定扭矩),蒸汽機,8缸以上內燃機;

  2. 中啓動扭矩的電動機(1.5倍到2.5倍額定扭矩之間),4到6缸內燃機;

  3. 高啓動扭矩的電動機(2.5倍額定扭矩以上),水輪機,4缸以下內燃機。

1.8 被動機類型(負載)

選擇最適合你的被動機類型:

  1. 顯示設備, 測量設備, 辦公設備;

  2. 縫紉機,篩選設備,鑽床,車床;

  3. 液體攪拌機, 輸送機,包裝機,刨木機;

  4. 離心壓縮機,輸送帶,造紙機械等;

  5. 造磚機,輸送設備;

  6. 離心機,螺旋輸送機,錘磨機;

  7. 鼓風機;

  8. 壓縮機,輥式軋機。

1.9 傳動的日常載荷

輸入帶傳動日常工作時數。

1.10 工作載荷系數

工作載荷系數根據參數[1.7],[1.8]和[1.9]進行設計,如果複選框被選中,則設計值將自動用于計算。

1.11 傳動效率

帶傳動的效率一般爲97%到98%,這個系數只對被動輪上的功率産生影響。

自動設計 [2]

本段中可以選擇帶的類型,並對“自動設計”進行初始化,從而提高設計效率,手動計算可以在段[3]中執行。

2.1 同步帶選擇

從列表中選擇帶,功率圖表以藍色顯示選定帶的工作區域,同時用紅色十字符號表示傳動實際所需,紅色十字符號必須在帶的工作區域以內,齒帶的類型及使用請點擊這裏

2.2 軸距的理論最小值/最大值

根據使用的帶長對應的帶輪可以得到相應的理論軸距,實際的軸距及推薦值見行[3.5]。

2.3 自動設計用軸距

輸入需要達到的軸距。

警告:紅色數值表示當前軸距超出了[2.2]中的範圍。

2.4 自動設計 - 點擊按鈕

點擊“自動設計”可以進行自動設計過程,其運行狀態將被顯示。

2.5 結果分類條件

設計結果可以在任何時候通過彈出菜單中的條件進行重新分類。

2.6 解決方案列表.

使用“自動設計”時,將根據所需條件,考慮所有可能的帶輪及皮帶設計方案,並根據行[2.5]中選定的條件對結果進行分類。
計算完成後,其中利用效率最接近1的方案將被選擇,您也可以從列表中選擇最適合自己的設計方案。

設計表中使用以下值:

符號 說明
z1 主動輪齒數
z2 被動輪齒數
B 帶寬
i 傳動比
di [%] 實際傳動比與所需傳動比之間的誤差[百分比]
A 軸距
dA 實際軸距與所需軸距之間的誤差
SF 帶的利用系數
m 近似總重量(帶輪及皮帶)
提示:最好在設計時考慮重量參數,這樣可以降低成本。

設計計算. [3.0]

本段用于輸入帶傳動的設計計算所需的所有參數,最終結果將在任何改動後自動進行計算。

備注:帶類型的選擇可以在段[2.0]中執行。

3.1 選擇同步帶寬度

從彈出列表中選擇選定類型帶的所需帶寬。

3.2 帶輪齒數(帶輪直徑)選擇

根據給定帶的類型及帶寬,從列表中選擇合適的皮帶輪直徑,主動輪齒數設置見行[2.12]。

3.3 帶輪齒數

輸入主動輪的齒數,被動輪的齒數將根據所需速度進行計算,並從可用的帶輪中選擇最佳方案。

提示:如果需要使用非標准齒數,請取消行[3.15]中的選擇開關。
警告1:手動調整後請校核實際傳動比,被動輪所需的齒數與標准帶輪間有比例限制。
警告2:紅色數值表示帶輪齒數小于/大于許用的最小值/最大值。

3.4 帶輪節距

兩個帶輪的節距Dp將根據節距和齒數進行計算。

3.5 推薦軸距/最小值-最大值

第一個單元格爲推薦軸距,第二個單元格爲推薦軸距的取值範圍。

3.6 所需軸距/實際軸距

輸入所需軸距,如果行[3.8]中的複選框被選中,則實際軸距將自動被進行計算。

提示:如果您不需要使用帶長列表,請取消行[3.16]中的選擇。
警告:紅色數值表示軸距超出了推薦值的範圍,見[3.5]

3.7 齒數選擇(帶長)

從列表中可以選擇給定帶及帶寬的齒數及長度,該選擇將輸入行[2.17]中的值並取消行[3.8]中的複選框。

3.8 帶的齒數設計

右邊的單元格中是根據所需軸距,選定帶輪及帶長得出的最佳齒數設計,如果複選框被選中,則該值將自動輸入到左邊的單元格中用于計算,如果您需要輸入自己的數據,請取消複選框並在左邊輸入自己的數據。

提示:如果您不需要使用帶長列表,請取消行[3.16]中的選擇。

3.9 帶長及節距

帶長根據齒數及間距進行計算。

3.10 設計功率

設計功率根據傳輸功率及傳動的載荷方式進行計算,齒帶根據該功率進行尺寸設計。

3.11 帶傳遞的功率

這是給定帶在給定條件下能傳遞的功率,基本功率參數與帶的功率相等。

警告:該功率近似等于制造商提供的值,因此,傳遞功率可能與表中的數據有一些差異。

3.12 近似總重量

估計重量是實際傳動中帶輪和皮帶的總重量,帶輪的重量根據例圖進行近似計算,默認材料爲鑄鐵。雖然估計重量可能與最終實際重量有一定的區別,但在設計中仍然可以起到優化設計作用。

帶輪的重量根據右邊的簡單例圖進行計算。

3.13 帶的利用系數

這是設計功率及帶傳輸功率的系數,一般小于1,並盡可能接近于1。如果該值超過1,將大大降低帶的使用壽命。

警告:紅色數值表示超過了許用值。

3.15 使用標准帶輪

該選項決定是否從標准系列中選擇皮帶輪。

警告:自動設計中將自動從表中選擇帶輪。

3.16 使用標准帶長

該選項決定是否從標准系列中選擇帶長。

警告:自動設計中將自動從表中選擇帶長。

結果及系數. [4]

本段中設置計算所需的所有系數,同時包含帶輪上的受力條件,在本段的下面用例圖表示。

4.1 系數

這些系數由帶的載荷,類型及傳動的帶輪結構決定,建議查看相關的技術資料。

4.9 軸距調整

如果傳動中沒有包含張緊輪,那麽其中某個帶輪的軸應該被調整,給定的值中不包含法蘭,特定值請查看廠商的技術文檔。

行[3.10,3.11]給出了每個帶輪的最小值,用于張緊帶的精確參數x和用于帶安裝的參數y。

4.13 給定帶的速度/最大值

帶傳動中帶的理論速度是一個重要參數,給定的理論速度的最大值僅用于參考,如果理論速度達到或者超過這些值,請與專業制造商聯系。

受力分析

傳動中的受力分析有三種方法,最常用的方法可以用于標准齒帶(MXL, XL, L, H, XH, XXH),其他兩種根據制造商提供的技術說明進行。

4.14 計算工作受力(總計).

計算原理是當松邊上的力F2等于10%到50%拉力Fu時,齒帶處于最佳工作狀態。 該力將對一系列因數産生影響,其推薦的百分比見行[4.15]。選中複選框可以把數值自動用于計算。

其他力將根據選定的F2進行計算,見例圖。

4.20, 4.22, 4.26 軸上的總徑向力

這些力是作用在帶輪上的合力,需要已知軸的直徑,軸承類型及其他結構參數。

4.17, 4.23, 4.27 預緊力

預緊對于改善帶傳動功能是必須的,可以保證帶的松邊部分與齒的齧合。正確的預緊力數值可以用帶上作用的力F(見例圖)來測量,可以使用制造商提供的測量設備進行測量。

帶輪及皮帶尺寸 [5]

本段提供了選定帶及帶輪的基本尺寸,這些尺寸將用于二維繪圖或三維建模。

警告:建議您直接向制造商購買皮帶輪,給定的尺寸僅用于參考,更多的數據可以查看供應商的技術資料。

齒帶的基本類型

曆史上,不同的廠家生産了衆多類型的同步帶,下面給出了同步帶的一些基本參數,具體的參數由于廠家的不同可能有所差異。

傳統齒. - A

最初設計使用的同步帶,可以用于傳統結構中,可能不能達到目前所需要的技術要求。

簡介:

尺寸: MXL, XL, L, H, XH, XXH (inches) T2.5, T5, T10 (mm)

功率: 最多 150kW | 200HP; 最多 10,000 rpm; 最多 40m/s | 8,000ft/min

圓齒 - B

同步帶的改進型,適應于更大的功率和速度範圍。

簡介:

尺寸: (HTD) 3M, 5M, 8M, 14M, 20M

功率: 最多 1000kW | 1350HP; 最多 20,000 rpm; 最多 80m/s | 16,000ft/min

特殊圓形齒 - C

同步帶的其他改進型,可以傳遞更大功率,更准確及低噪音。

簡介:

尺寸: (GT, GT2, STD) 2M, 3M, 5M, 8M, 14M

功率: 最多 600kW | 800HP; 最多 20,000 rpm; 最多 80m/s | 16,000ft/min

基本型與特殊型

使用最爲廣泛的帶的類型包括以下幾種:

制造商提供的産品目錄中包含其他類型的定義說明。

圖形輸出及CAD系統.

關于如何導出二維或三維圖形及與CAD系統進行交互的內容請查看 "圖形輸出及CAD系統"。

設置及語言選項.

關于計算參數設置及語言選擇請查看 "設置及語言選項".

工作簿修改 (計算).

關于計算修改或擴展的相關內容請查看 "工作簿修改".

補充 - 當前計算:

一系列參數都是根據不同齒帶各自的制造商提供的規格說明而定,用戶可以對數據庫中的任何參數進行自定義修改。

當前所有可用的帶的數據都存放在表“Tables”中,計算的基本數據被存放在表格“皮帶類型”中,每一行爲一種類型,並有簡單的說明。