带传动 - V带.

本计算用于对V带传动进行几何及强度设计,程序可以解决以下问题:

  1. 计算2个或3个带轮;
  2. 在最少输入状态下进行自动设计;
  3. 设计并计算几何参数 (皮带轮直径,轴距, 带长, 传动权重);
  4. 计算强度参数 (带传输的功率,带数,效率等);
  5. 计算受力条件 (预紧力,皮带轮轴距等);
  6. 二维CAD或三维CAD支持.

程序与CAD系统一起工作,包括皮带轮及带各自的模型。本计算引用了以下标准或参考文档中的程序、算法及数据。

标准列表: 窄V带 ANSI/RMA IP-22; 普通V带 ANSI/RMA IP-20; 轻载V带 ANSI/RMA IP-23; DIN 7753; DIN 2211; DIN 2215; ISO 4184

提示:您可以参照比较文档"传动选择"选择一个合适的传动类型。

控制结构及语法.

相关控制结构与语法部分的内容请查看 "控制结构与语法"。

补充 - 当前计算:

本计算用于对V带传动进行几何及强度设计,两者非常类似,因此被同时描述,其中的不同点将用文字进行备注。万一在段中进行引用,将使用斜杠符号“/”进行区分。例如[1/4]

项目信息.

本项目的相关信息请查看 "项目信息".

计算流程.

典型的V带传动设计有以下步骤:

  1. 输入传动功率参数(传输功率, 速度);[1/4]

  2. 设置载荷方式及工作参数(驱动类型,工作长度,效率等); [1/4]

  3. 初始化传动的 “自动设计”; [1.10/5.10]

  4. 用“手动”按钮对几何参数进行微调; (轴距, 皮带轮直径及带长) 见行 [2.3-2.7/6.3-6.6]

  5. 校核传动的功率条件;[3/7]

  6. 以新的文件名保存当前解决方案。

任何参数的改动将导致整个传动的重新计算,可以帮助我们快速的进行选择,并确定最优化设计方案。

提示1:自动设计同时将自动选择带的类型,对初学者比较有帮助。建议高级用户根据功率图手动选择带的类型并进行优化操作。见[2.2/6.2]
提示2:比较文档“传动比较”可以帮助您选择合适的传动类型。

载荷方式, 操作参数. [1/4]

带传动的功率及操作参数可以在本段中输入,每个参数都有最小值/最大值及推荐值,如果您设计的传动超过了推荐的范围,请与制造商进行联系。

1.1 传递功率 / 皮带轮功率分布. /5.1

一般传递的功率从几百瓦到几千瓦不等,最佳的范围是从1到100kW(1.4到140HP),更多的相关内容可以查看V带的功率图表(见段[2.1/5.1])或者制造商提供的产品目录。

在三个皮带轮状态下,需要对第三个皮带轮的功率损失进行定义。第二个皮带轮的功率损失将根据两个值自动进行计算。

提示:如果在传动中使用三个皮带轮,同时其中有张紧轮(不传递功率),应当选择第三个轮为张紧轮,并输入P3=0。(张紧轮通常安装在带的松弛部分)

1.2 皮带轮转速. /5.2

皮带轮转速决定了用于计算的传动比。皮带轮1为主动轮,不同V带有不同的极限速度(传递功率低则转速高,反之亦然),最大不能超过8000rpm。主动轴上的转速范围一般为400rpm到3000rpm。重要的是圆周速度将大于速度,见段[3.10/7.10]。更多相关内容请查看V带的功率图表(见段[2.1])或者制造商提供的产品目录。

1.3 传动比. /5.3

根据输入转速及需要的输出转速进行计算,传动比一般最大不要超过i=8,最多不能超过i=15。

1.4 扭矩. /5.4

每个皮带轮的扭矩根据带轮上的转速及功率进行计算。

1.5 驱动单元类型 (载荷). /5.5

选择与输入的规格最类似的载荷方式:

  1. 轻度冲击的均匀载荷
    例如:正常启动的直流或者交流电机等,星形或者带电阻的全电压单相电机, 并励直流电机, 转速低于600rpm的内燃机;
  2. 严重冲击的载荷
    例如: 大扭矩启动的直流或者交流电机等,多励直流电机,转速高于600rpm的内燃机。

1.6 被动机类型(载荷). /5.6

选择与输入的规格类似的载荷方式:

  1. 轻度冲击
    例如:车床,钻床,磨床,旋转式离心泵和压缩机,输送带等等;
  2. 中等冲击
    例如:齿轮磨床,转塔磨床,发电机,输送链等等;
  3. 重度冲击
    例如:刨床,锯床,碾碎机等等;
  4. 严重冲击
    例如:起重设备,挖掘机,重压机,剪床等等。

1.7 传动的日常载荷. /5.7

此处对带传动每日的工作时间进行设置。

1.8 带的滑动系数. /5.8

带传动在负载状态下,在带的沟槽处将产生滑动,该滑动由传动的载荷决定并随着载荷增加而增加。这种滑动用“滑动系数”来表示,对于V带,一般在1%左右,该系数对于传动不会产生影响。绿色区域中给出了理论计算值,如果复选框被选中则该值将自动被用于计算。

1.9 传动效率. /5.9

带传动的摩擦将导致传递功率损失,这种损失在双带轮单皮带的情况下,用效率表示并随着载荷的增加而增加。一般在95%到97%之间。但是在带轮直径差异很大的情况下,该值可能会降低到80%。绿色区域中给出了推荐值,如果复选框被选中则该值将自动被用于计算。

1.10 自动设计 - 点击按钮. /5.10

在初始化“自动设计”前请输入段[1/4]中的所有参数,您可以使用帮助或者推荐值来获得参数。自动设计将根据传递功率和速度自动选择皮带类型并初始化“优化算法”处理。 建议您对自动设计方案进行手动微调以得到最满意的结果。

带的几何及数目设计. [2/5]

带传动的几何外形可以在本段中进行设计,同时可以选择皮带类型,带轮直径,轴距和带长。

简单的尺寸例图

实际尺寸的例图. 主动轮以红色显示,被动轮以绿色显示。

2.1 推荐使用V带类型. /6.1

V带类型将根据传输功率及速度进行推荐,功率图表可以用来帮助我们对带的类型进行选择。图表1和2设计根据ISO(DIN,BS)标准的带,图表3和4设计根据ANSI/RMA标准的带。最小推荐直径将在选定皮带类型后自动被填充,其他带轮的直径将根据所需速度进行计算。  

V带的功率特性.

2.2 V带类型 / 优化算法. /6.2

从列表中选择使用的V带类型(自动设计将自行选择),带轮的最小推荐直径将自动选定,其余两个带轮的直径将根据所需速度自动进行计算。

优化方案

优化过程[2.2/6.2]通过选定带的类型及主动轮的直径系列,自动进行轴距设计,并根据其他相关参数进行计算,试图找到总重量最小的设计方案[2.12/6.12],该过程通过点击按钮“优化”进行初始化。

提示1:同时可以试验不同于推荐值的方案,例如,试验利用窄V带来替代普通带。
提示2:在页“设置”中,你可以在标准带或厂商制造的高功率参数带中进行选择。

2.3 节距表格选择(外侧) /6.3

列表中包括从表中计算得到的带轮直径,带轮的外径在括号中给出。

警告:速度将根据选定的第二个或第三个带轮进行调整。

2.4 计算带轮直径. /6.4

本行包含用于计算的带轮直径。只需要输入第一个带轮直径,其他带轮的直径将自动根据所需的输出速度[1.2]和滑动系数[1.8]进行计算。如果你希望所有带轮使用标准直径系列,请按以下步骤进行:

  1. 选择第一个带轮的直径[2.3],第二个带轮或第三个带轮的直径将根据所需速度进行计算。
  2. 为第二个带轮选择一个最接近计算值的直径数值,速度[1.2/5.2]将自动根据其进行调整。
  3. 为第三个带轮选择一个最接近计算值的直径数据,速度[1.2]将自动根据其进行调整。
  4. 校核所有带轮的速度是否满足输入值的要求,如果不行,重复以上操作。
警告:红色数字表示当前选择的直径有误--小于推荐的最小直径。
提示:如果需要改动或者直接输入皮带轮的直径值,请在表格“表”中直接进行修改。

2.5 推荐轴距. /6.5

行中给出了带轮轴距的最小值和最大值,这些数据及优化轴距,都在行[6.4]中给出用于整个计算。

2.6 带轮轴距 (C12, C23, C31). /6.5

在本行中输入皮带轮之间所需的轴距,所有的输入将自动进行校验以防止输入错误数据。
选中的复选框表示标记的轴距被锁定无法修改,如果修改了某些其他数据,则没有被锁定的轴距将根据其自动进行计算。

2.7 带长 - 计算值/最小值/标准值 /6.6

第一列中为实际工作长度,第二行为最小许用长度,第三行为标准长度系列的选择列表。选择了一个合适的带长之后,标记的轴距[2.6]将自动调整以适应带长,按钮“R”可以对选定的实际带长进行重复调整。

2.8 皮带轮夹角 (a1, a2, a3).

由带轮中心连线形成的夹角,请见例图。

2.9 皮带轮包角 (b1, b2, b3). /6.7

这是单带传输中的一个重要参数,用于传递功率的带轮上,该角度必须小于90度。

2.10 单皮带传递的功率 /6.8

给定条件(结构布置,载荷方式,操作参数等)下某皮带所能传递的实际功率,基本功率参数根据相关标准或厂商的技术资料而定。

提示:CONTITECH (r) / Gates Rubber Company (r)公司的标准带的相关基本功率文档请查看页“设置”。

2.11 带数计算结果(精确值). /6.9

给定带轮下传递所需功率所需要的带的精确数量。

提示:通常情况下可以通过对一些参数的小小的改动减少所需带的数量,此时可以使用该精确结果。

2.12 所需带数 / 估计重量. /6.10

所需带的数量将自动被进行向上取整,标准条件下不能大于10。

估计重量是实际传动中带轮和皮带的总重量,带轮的重量根据例图进行近似计算,默认材料为铸铁。虽然估计重量可能与最终实际重量有一定的区别,但在设计中仍然可以起到优化设计作用。

结果及系数. [3/7]

计算用到的某些系数可以在本段中找到,包括带轮上的受力条件。

3.1 系数 /7.1

以下系数将对单带功率传递产生影响:

提示:各系数的含义可以在专业文件中找到。

3.5 轴距调整. /7.5

设计带传动中的某个带轮轴距必须进行调整。行[3.6,3.7]中是每个皮带轮的最小值,即皮带的张力(参数x)和皮带安装(参数y)。 轴将根据给定带轮与皮带之间的角度来决定。

3.9 安全系数. /7.9

带传动在满载时具有最大机械效率,同时预紧力将会不断减少,计算中使用能够增加带的预紧力的安全系数。绿色区域的推荐值一般为1.1或者1.3,如果选中复选框,该推荐值将自动被输入。

3.10 给定类型皮带的速度及最大速度 /7.10

带传动中带的圆周速度是另一个非常重要的参数,最佳的圆周速度一般为25m/s或者5000ft/min。不同类型皮带的最大速度在绿色区域中已给出。

3.11 带的卷曲频率. /7.11

由带的类型决定,可以查看制造商提供的产品规格说明,最大一般为50次到100次每秒。

3.12 张力. /7.12

根据传递功率及带的速度可以得到。

3.13 离心力. /7.13

离心力计算只有在高速带情况下使用(大概为20m/s或者4000ft/min。

3.14 带的预紧. /7.14

带必须经过正确有效的预紧才能正常的传递功率。

3.15 轴上的静态载荷 (静止状态). /7.15

静止状态下轴上的作用力。

3.16, 3.17 紧边载荷和松边载荷 /7.16, 7.17

工作状态下带的紧边和松边所受到的载荷。

3.18 轴上的总径向载荷 (轴承).

工作状态下每个皮带轮轴上的载荷,由带传动的轴尺寸、轴承类型和其他结构参数决定。

皮带及带轮尺寸. [4/8]

本段提供每个皮带轮的尺寸及选定皮带的尺寸,这些尺寸将用于二维绘图或三维建模。尺寸公差和其他相关信息可以查看制造商提供的产品规格说明。

带张力校核.

在安装并对带进行预紧后,需要对带的张力进行校核(在使用了皮带轮位置调整或安装预紧轮的情况下),一般情况下各制造商会提供带张力校核的相关设备,用户只需要根据产品规格向制造商购买即可。

图形输出及CAD系统.

关于如何导出二维或三维图形及与CAD系统进行交互的内容请查看 "图形输出及CAD系统"。

补充 - 当前计算:

因为当前计算提供两种计算(2皮带轮或3皮带轮),下面的开关可以提供更多的二维绘图选项。

9.3 使用计算结构:.

从列表中选择皮带轮的尺寸数据用来生成二维图形或三维模型。

提示:列表或按钮等可以自动选择大部分所需数据。

9.4 详图:.

在选择列表中选择一个带轮的详细视图。

角度 a

该角度用来设置皮带轮相对于水平轴的旋转角(例图--参看按钮)。

设置及语言选项.

关于计算参数设置及语言选择请查看 "设置及语言选项".

1.2 V带数据库.

从数据库中修改V带各自的功率参数,包含以下数据:

工作簿修改 (计算).

关于计算修改或扩展的相关内容请查看 "工作簿修改".

补充 - 当前计算:

各V带的参数系列根据制造商提供的产品规格说明确定,事实上可以修改表格中的任何参数和带的相关属性。