帶傳動 - V帶.

本計算用于對V帶傳動進行幾何及強度設計,程序可以解決以下問題:

  1. 計算2個或3個帶輪;
  2. 在最少輸入狀態下進行自動設計;
  3. 設計並計算幾何參數 (皮帶輪直徑,軸距, 帶長, 傳動權重);
  4. 計算強度參數 (帶傳輸的功率,帶數,效率等);
  5. 計算受力條件 (預緊力,皮帶輪軸距等);
  6. 二維CAD或三維CAD支持.

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"。

補充 - 當前計算:

本計算用于對V帶傳動進行幾何及強度設計,兩者非常類似,因此被同時描述,其中的不同點將用文字進行備注。萬一在段中進行引用,將使用斜杠符號“/”進行區分。例如[1/4]

項目信息.

本項目的相關信息請查看 "項目信息".

計算流程.

典型的V帶傳動設計有以下步驟:

  1. 輸入傳動功率參數(傳輸功率, 速度);[1/4]

  2. 設置載荷方式及工作參數(驅動類型,工作長度,效率等); [1/4]

  3. 初始化傳動的 “自動設計”; [1.10/5.10]

  4. 用“手動”按鈕對幾何參數進行微調; (軸距, 皮帶輪直徑及帶長) 見行 [2.3-2.7/6.3-6.6]

  5. 校核傳動的功率條件;[3/7]

  6. 以新的文件名保存當前解決方案。

任何參數的改動將導致整個傳動的重新計算,可以幫助我們快速的進行選擇,並確定最優化設計方案。

提示1:自動設計同時將自動選擇帶的類型,對初學者比較有幫助。建議高級用戶根據功率圖手動選擇帶的類型並進行優化操作。見[2.2/6.2]
提示2:比較文檔“傳動比較”可以幫助您選擇合適的傳動類型。

載荷方式, 操作參數. [1/4]

帶傳動的功率及操作參數可以在本段中輸入,每個參數都有最小值/最大值及推薦值,如果您設計的傳動超過了推薦的範圍,請與制造商進行聯系。

1.1 傳遞功率 / 皮帶輪功率分布. /5.1

一般傳遞的功率從幾百瓦到幾千瓦不等,最佳的範圍是從1到100kW(1.4到140HP),更多的相關內容可以查看V帶的功率圖表(見段[2.1/5.1])或者制造商提供的産品目錄。

在三個皮帶輪狀態下,需要對第三個皮帶輪的功率損失進行定義。第二個皮帶輪的功率損失將根據兩個值自動進行計算。

提示:如果在傳動中使用三個皮帶輪,同時其中有張緊輪(不傳遞功率),應當選擇第三個輪爲張緊輪,並輸入P3=0。(張緊輪通常安裝在帶的松弛部分)

1.2 皮帶輪轉速. /5.2

皮帶輪轉速決定了用于計算的傳動比。皮帶輪1爲主動輪,不同V帶有不同的極限速度(傳遞功率低則轉速高,反之亦然),最大不能超過8000rpm。主動軸上的轉速範圍一般爲400rpm到3000rpm。重要的是圓周速度將大于速度,見段[3.10/7.10]。更多相關內容請查看V帶的功率圖表(見段[2.1])或者制造商提供的産品目錄。

1.3 傳動比. /5.3

根據輸入轉速及需要的輸出轉速進行計算,傳動比一般最大不要超過i=8,最多不能超過i=15。

1.4 扭矩. /5.4

每個皮帶輪的扭矩根據帶輪上的轉速及功率進行計算。

1.5 驅動單元類型 (載荷). /5.5

選擇與輸入的規格最類似的載荷方式:

  1. 輕度沖擊的均勻載荷
    例如:正常啓動的直流或者交流電機等,星形或者帶電阻的全電壓單相電機, 並勵直流電機, 轉速低于600rpm的內燃機;
  2. 嚴重沖擊的載荷
    例如: 大扭矩啓動的直流或者交流電機等,多勵直流電機,轉速高于600rpm的內燃機。

1.6 被動機類型(載荷). /5.6

選擇與輸入的規格類似的載荷方式:

  1. 輕度沖擊
    例如:車床,鑽床,磨床,旋轉式離心泵和壓縮機,輸送帶等等;
  2. 中等沖擊
    例如:齒輪磨床,轉塔磨床,發電機,輸送鏈等等;
  3. 重度沖擊
    例如:刨床,鋸床,碾碎機等等;
  4. 嚴重沖擊
    例如:起重設備,挖掘機,重壓機,剪床等等。

1.7 傳動的日常載荷. /5.7

此處對帶傳動每日的工作時間進行設置。

1.8 帶的滑動系數. /5.8

帶傳動在負載狀態下,在帶的溝槽處將産生滑動,該滑動由傳動的載荷決定並隨著載荷增加而增加。這種滑動用“滑動系數”來表示,對于V帶,一般在1%左右,該系數對于傳動不會産生影響。綠色區域中給出了理論計算值,如果複選框被選中則該值將自動被用于計算。

1.9 傳動效率. /5.9

帶傳動的摩擦將導致傳遞功率損失,這種損失在雙帶輪單皮帶的情況下,用效率表示並隨著載荷的增加而增加。一般在95%到97%之間。但是在帶輪直徑差異很大的情況下,該值可能會降低到80%。綠色區域中給出了推薦值,如果複選框被選中則該值將自動被用于計算。

1.10 自動設計 - 點擊按鈕. /5.10

在初始化“自動設計”前請輸入段[1/4]中的所有參數,您可以使用幫助或者推薦值來獲得參數。自動設計將根據傳遞功率和速度自動選擇皮帶類型並初始化“優化算法”處理。 建議您對自動設計方案進行手動微調以得到最滿意的結果。

帶的幾何及數目設計. [2/5]

帶傳動的幾何外形可以在本段中進行設計,同時可以選擇皮帶類型,帶輪直徑,軸距和帶長。

簡單的尺寸例圖

實際尺寸的例圖. 主動輪以紅色顯示,被動輪以綠色顯示。

2.1 推薦使用V帶類型. /6.1

V帶類型將根據傳輸功率及速度進行推薦,功率圖表可以用來幫助我們對帶的類型進行選擇。圖表1和2設計根據ISO(DIN,BS)標准的帶,圖表3和4設計根據ANSI/RMA標准的帶。最小推薦直徑將在選定皮帶類型後自動被填充,其他帶輪的直徑將根據所需速度進行計算。  

V帶的功率特性.

2.2 V帶類型 / 優化算法. /6.2

從列表中選擇使用的V帶類型(自動設計將自行選擇),帶輪的最小推薦直徑將自動選定,其余兩個帶輪的直徑將根據所需速度自動進行計算。

優化方案

優化過程[2.2/6.2]通過選定帶的類型及主動輪的直徑系列,自動進行軸距設計,並根據其他相關參數進行計算,試圖找到總重量最小的設計方案[2.12/6.12],該過程通過點擊按鈕“優化”進行初始化。

提示1:同時可以試驗不同于推薦值的方案,例如,試驗利用窄V帶來替代普通帶。
提示2:在頁“設置”中,你可以在標准帶或廠商制造的高功率參數帶中進行選擇。

2.3 節距表格選擇(外側) /6.3

列表中包括從表中計算得到的帶輪直徑,帶輪的外徑在括號中給出。

警告:速度將根據選定的第二個或第三個帶輪進行調整。

2.4 計算帶輪直徑. /6.4

本行包含用于計算的帶輪直徑。只需要輸入第一個帶輪直徑,其他帶輪的直徑將自動根據所需的輸出速度[1.2]和滑動系數[1.8]進行計算。如果你希望所有帶輪使用標准直徑系列,請按以下步驟進行:

  1. 選擇第一個帶輪的直徑[2.3],第二個帶輪或第三個帶輪的直徑將根據所需速度進行計算。
  2. 爲第二個帶輪選擇一個最接近計算值的直徑數值,速度[1.2/5.2]將自動根據其進行調整。
  3. 爲第三個帶輪選擇一個最接近計算值的直徑數據,速度[1.2]將自動根據其進行調整。
  4. 校核所有帶輪的速度是否滿足輸入值的要求,如果不行,重複以上操作。
警告:紅色數字表示當前選擇的直徑有誤--小于推薦的最小直徑。
提示:如果需要改動或者直接輸入皮帶輪的直徑值,請在表格“表”中直接進行修改。

2.5 推薦軸距. /6.5

行中給出了帶輪軸距的最小值和最大值,這些數據及優化軸距,都在行[6.4]中給出用于整個計算。

2.6 帶輪軸距 (C12, C23, C31). /6.5

在本行中輸入皮帶輪之間所需的軸距,所有的輸入將自動進行校驗以防止輸入錯誤數據。
選中的複選框表示標記的軸距被鎖定無法修改,如果修改了某些其他數據,則沒有被鎖定的軸距將根據其自動進行計算。

2.7 帶長 - 計算值/最小值/標准值 /6.6

第一列中爲實際工作長度,第二行爲最小許用長度,第三行爲標准長度系列的選擇列表。選擇了一個合適的帶長之後,標記的軸距[2.6]將自動調整以適應帶長,按鈕“R”可以對選定的實際帶長進行重複調整。

2.8 皮帶輪夾角 (a1, a2, a3).

由帶輪中心連線形成的夾角,請見例圖。

2.9 皮帶輪包角 (b1, b2, b3). /6.7

這是單帶傳輸中的一個重要參數,用于傳遞功率的帶輪上,該角度必須小于90度。

2.10 單皮帶傳遞的功率 /6.8

給定條件(結構布置,載荷方式,操作參數等)下某皮帶所能傳遞的實際功率,基本功率參數根據相關標准或廠商的技術資料而定。

提示:CONTITECH (r) / Gates Rubber Company (r)公司的標准帶的相關基本功率文檔請查看頁“設置”。

2.11 帶數計算結果(精確值). /6.9

給定帶輪下傳遞所需功率所需要的帶的精確數量。

提示:通常情況下可以通過對一些參數的小小的改動減少所需帶的數量,此時可以使用該精確結果。

2.12 所需帶數 / 估計重量. /6.10

所需帶的數量將自動被進行向上取整,標准條件下不能大于10。

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。

結果及系數. [3/7]

計算用到的某些系數可以在本段中找到,包括帶輪上的受力條件。

3.1 系數 /7.1

以下系數將對單帶功率傳遞産生影響:

提示:各系數的含義可以在專業文件中找到。

3.5 軸距調整. /7.5

設計帶傳動中的某個帶輪軸距必須進行調整。行[3.6,3.7]中是每個皮帶輪的最小值,即皮帶的張力(參數x)和皮帶安裝(參數y)。 軸將根據給定帶輪與皮帶之間的角度來決定。

3.9 安全系數. /7.9

帶傳動在滿載時具有最大機械效率,同時預緊力將會不斷減少,計算中使用能夠增加帶的預緊力的安全系數。綠色區域的推薦值一般爲1.1或者1.3,如果選中複選框,該推薦值將自動被輸入。

3.10 給定類型皮帶的速度及最大速度 /7.10

帶傳動中帶的圓周速度是另一個非常重要的參數,最佳的圓周速度一般爲25m/s或者5000ft/min。不同類型皮帶的最大速度在綠色區域中已給出。

3.11 帶的卷曲頻率. /7.11

由帶的類型決定,可以查看制造商提供的産品規格說明,最大一般爲50次到100次每秒。

3.12 張力. /7.12

根據傳遞功率及帶的速度可以得到。

3.13 離心力. /7.13

離心力計算只有在高速帶情況下使用(大概爲20m/s或者4000ft/min。

3.14 帶的預緊. /7.14

帶必須經過正確有效的預緊才能正常的傳遞功率。

3.15 軸上的靜態載荷 (靜止狀態). /7.15

靜止狀態下軸上的作用力。

3.16, 3.17 緊邊載荷和松邊載荷 /7.16, 7.17

工作狀態下帶的緊邊和松邊所受到的載荷。

3.18 軸上的總徑向載荷 (軸承).

工作狀態下每個皮帶輪軸上的載荷,由帶傳動的軸尺寸、軸承類型和其他結構參數決定。

皮帶及帶輪尺寸. [4/8]

本段提供每個皮帶輪的尺寸及選定皮帶的尺寸,這些尺寸將用于二維繪圖或三維建模。尺寸公差和其他相關信息可以查看制造商提供的産品規格說明。

帶張力校核.

在安裝並對帶進行預緊後,需要對帶的張力進行校核(在使用了皮帶輪位置調整或安裝預緊輪的情況下),一般情況下各制造商會提供帶張力校核的相關設備,用戶只需要根據産品規格向制造商購買即可。

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"。

補充 - 當前計算:

因爲當前計算提供兩種計算(2皮帶輪或3皮帶輪),下面的開關可以提供更多的二維繪圖選項。

9.3 使用計算結構:.

從列表中選擇皮帶輪的尺寸數據用來生成二維圖形或三維模型。

提示:列表或按鈕等可以自動選擇大部分所需數據。

9.4 詳圖:.

在選擇列表中選擇一個帶輪的詳細視圖。

角度 a

該角度用來設置皮帶輪相對于水平軸的旋轉角(例圖--參看按鈕)。

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".

1.2 V帶數據庫.

從數據庫中修改V帶各自的功率參數,包含以下數據:

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:

各V帶的參數系列根據制造商提供的産品規格說明確定,事實上可以修改表格中的任何參數和帶的相關屬性。