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同步帶傳動計算
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傳動計算準則

帶輪

建議使用實際情況所允許的最大直徑帶輪↟↟✘│·,讓齧合的齒數最大化↟↟✘│·,並增加傳動帶的線速度↟•。如果應用中需要很高的定位精度↟↟✘│·,則可以使零間隙帶輪↟•。建議採用優質的帶輪↟↟✘│·,確保傳動可靠↟•。

機器結構

為了保證傳動中不出現故障↟↟✘│·,建議採用結構剛度儘可能大的同步帶進行傳動↟•。這樣可保證傳動帶工作連續↟•。

央板

如果使用夾板↟↟✘│·,則必須與傳動帶齒形相匹配↟↟✘│·,而且具有剛性↟↟✘│·,確保所有表面的夾緊力度均勻↟•。建議至少夾住8個齒↟↟✘│·,以確保產品的效能↟•。如果傳動帶使用HPL帶芯↟↟✘│·,則建議夾住↟↟✘│·,2個齒↟•。

定義和傳輸週期

在大多數情況下↟↟✘│·,會採用下面所示的兩種傳動佈局中的線形傳動↟•。形成特定的作用力體系↟•。

同步帶有梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶兩大類↟↟✘│·,設計也分為梯形齒同步帶設計和圓弧齒同步帶兩種↟•。
一╃•、下面是圓弧齒同步帶設計方法╃▩:
原始設計資料

1 原動機和工作機型別;

2 每天運轉時間;

3 需傳遞的名義功率P;

4 小帶輪轉速n1;

5 大帶輪轉速n2;

6 初定中心距a0;

7 對傳動空間的特殊要求↟•。

設計步驟

1 確定設計功率Pd Pd = KAP kW……………………………………

(1)式中╃▩:KA——工作情況係數↟↟✘│·,見表 2↟•。 【表 2 工作情況係數 KA】

工作機 原動機
交流電動機(普通轉矩鼠籠式╃•、同步電動機)↟↟✘│·,直流電動機 (並激)↟↟✘│·,多缸內燃機 直流電動機 (大轉矩╃•、大滑差率╃•、單相╃•、滑環)↟↟✘│·,直流電動機(復激╃•、串激)↟↟✘│·,單缸內燃機
運轉時間 運轉時間
斷續使用每日3~5h 普通使用每日 8~10h 連續使用每日 16~24h 斷續使用每日 3~5h 普通使用每日 8~10h 連續使用每日16~24h
影印機↟↟✘│·,配油裝置↟↟✘│·,測量儀表↟↟✘│·,放映機↟↟✘│·,醫療器械 1.0 1.2 1.4 1.2 1.4 1.6
清掃機↟↟✘│·,縫紉機↟↟✘│·,辦公機械 1.2 1.4 1.6 1.4 1.6 1.8
帶式輸送機↟↟✘│·,輕型包裝機↟↟✘│·,烘乾箱↟↟✘│·,篩選機↟↟✘│·,繞線機↟↟✘│·,圓錐成形機↟↟✘│·,木工車床↟↟✘│·,帶鋸 1.3 1.5 1.7 1.5 1.7 1.9
液體攪拌機↟↟✘│·,混面機↟↟✘│·,鑽床↟↟✘│·,衝床↟↟✘│·,車床↟↟✘│·,螺紋加工機↟↟✘│·,接縫機↟↟✘│·,圓盤鋸床↟↟✘│·,龍門刨床↟↟✘│·,洗衣機↟↟✘│·,造紙機↟↟✘│·,印刷機 1.4 1.6 1.8 1.6 1.8 2.0
半液體攪拌機↟↟✘│·,帶式輸送機 (礦石╃•、煤╃•、砂)↟↟✘│·,天軸↟↟✘│·,磨床↟↟✘│·,牛頭刨床↟↟✘│·,鑽鏜床↟↟✘│·,銑床↟↟✘│·,離心泵↟↟✘│·,齒輪泵↟↟✘│·,旋轉式供給系統↟↟✘│·,凸輪式振動篩↟↟✘│·,紡織機械 (整經機)↟↟✘│·,離心式壓縮泵 1.5 1.7 1.9 1.7 1.9 2.1
制磚機(除混泥機)↟↟✘│·,輸送機 (平板式╃•、盤式)↟↟✘│·,鬥式提升機↟↟✘│·,升降機↟↟✘│·,脫水機↟↟✘│·,清洗機↟↟✘│·,離心式排風扇↟↟✘│·,離心式鼓風機↟↟✘│·,吸風機↟↟✘│·,發電機↟↟✘│·,激磁機↟↟✘│·,起重機↟↟✘│·,重型升降機↟↟✘│·,橡膠機械↟↟✘│·,鋸木機↟↟✘│·,紡織機械 1.6 1.8 2.0 1.8 2.0 2.2
離心機↟↟✘│·,刮板輸送機↟↟✘│·,螺旋輸送機↟↟✘│·,錘擊式粉碎機↟↟✘│·,造紙製漿機 1.7 1.9 2.1 1.9 2.1 2.3
粘土攪拌機↟↟✘│·,礦山用風扇↟↟✘│·,鼓風機↟↟✘│·,強制送風機 1.8 2.0 2.2 2.0 2.2 2.4
往復式壓縮機↟↟✘│·,球磨機↟↟✘│·,棒磨機↟↟✘│·,往復式泵 1.9 2.1 2.3 2.1 2.3 2.5
2 選擇帶型
按n1 和Pd↟↟✘│·,由圖1 選擇帶型↟•。【參考同步帶】
3 計算傳動比 i
i = n1 / n2……………………………………………(2)
4 確定帶輪直徑
4.1 確定帶輪齒數 Z1╃•、Z2
小帶輪齒數按 Z1≥Zmin 原則確定↟↟✘│·,Zmin見表 3 【參考帶輪最小齒數網頁】

圓弧齒同步帶傳動小帶輪最少齒數zmin

小帶輪轉速n1/r·min^-1 帶 型
3M 5M 8M 14M 20M
<900 12 14 22 28 34
900~1 200 14 20 28 28 34
1 200~1 800 16 24 32 32 38
1 800~3 500 20 28 36 - -
>3 500 22 30 - - -
大帶輪齒數按 Z2=iZ1計算後圓整↟•。
4. 2確定帶輪直徑帶輪節圓直徑 d1╃•、d2和帶輪外徑 da1╃•、da2 ↟↟✘│·,按相應齒數 Z1╃•、Z2可得↟•。
5選擇帶的節線長度 LP和確定實際中心距 a↟•。

5. 1計算帶的初定節線長度 L0

L0=2a0+1.57(d2+d1)+ (d2 –d1)2 /4a0 mm………………………( 3)

式中╃▩:a0——初定中心距↟↟✘│·,mm↟↟✘│·,由設計任務給定

5. 2 選擇帶的標準節線長度 LP

LP根據 L0從現有模具表中查詢 【3M同步帶 5M同步帶 8M同步帶 14M同步帶】

5. 3確定實際中心距 a

中心距近似計算公式為╃▩:M=4LP–6.28(d2+d1) mm

6 確定中心距調整下限 I和調整上限 S

中心距範圍為╃▩: (a—I)~(a+S) mm↟•。I和 S值見表 4↟•。

表 4 中心距安裝量I 和調整量S

LP i S
≤500 1.02 0.76
>500~1000 1.27 0.76
>1000~1500 1.78 1.02
>1500~2260 2.29 1.27
>2260~3020 2.79 1.27
>3020~4020 3.56 1.27
>4020~4780 4.32 1.27
>4780~6860 5.33 1.27
注╃▩: 當帶輪加擋圈量↟↟✘│·,安裝量I 還應加下列數值(mm)╃▩:
帶型 單輪加擋圈 兩輪加擋圈
3M 3.0 6.0
5M 13.5 19.1
8M 21.6 32.8
14M 35.6 58.2
20M 47 77.5
7 確定帶長係數
KL帶長係數 KL由表 5查取
表 5 帶長係數KL
3M LP(mm) KL ≤190 0.80 191~260 0.90 401~600 1.10 261~400 1.00 >600 1.20
5M LP(mm) KL ≤440 0.80 441~550 0.90 551~800 1.00 >801~1100 1.10 >1100 1.20
8M LP(mm) KL ≤600 0.80 601~900 0.90 901~1250 1.00 1251~1800 1.10 >1800 1.20
14M LP(mm) KL ≤1400 0.80 1401~1700 0.90 1701~2000 0.95 2001~2500 1.00 2501~3400 1.05 >3400 1.10
20M LP(mm) KL ≤2000 0.80 2001~2500 0.85 2501~3400 0.95 3401~4600 1.00 4601~5600 1.05 >5600 1.10
8 確定齧合齒數係數 KZ齧
齧合齒數 Zm由式(6)計算╃▩: Zm =ent(0.5–(d2 −d1 )/6a )Z1………………………………(6)
齧合齒數係數KZ 由式(7)確定╃▩:
Zm≥6↟↟✘│·,KZ=1
Zm<6↟↟✘│·,KZ=1–0.2(6–Zm)
9 確定帶的基本額定功率P0

各帶型的最小寬度推薦用基本額定功率P0

圓弧齒3M同步帶基準頻寬6mm的基本額定功率P0

圓弧齒5M同步帶基準頻寬9mm的基本額定功率P0

圓弧齒8M同步帶基準頻寬20mm的基本額定功率P0

圓弧齒14M同步帶基準頻寬40mm的基本額定功率P0

圓弧齒20M同步帶基準頻寬115mm的基本額定功率P0

10 帶的額定功率 Pr

帶的額定功率按式(3)計算╃▩:

Pr=KLKZKWP0 kW…………………………………(8)

KW=( bs/ bs0 )1.14……………………………………(9)

式中╃▩:KW—頻寬係數

11 確定帶和帶輪的寬度
按Pd≤Pr 原則選擇帶的寬度bs↟↟✘│·,則式中╃▩:bs0 見下表
帶型 3M 5M 8M 14M 20M
bs0 6 9 20 40 115
按計算結果選擇相對應的常見寬度【常見寬度表】↟↟✘│·,並確定帶輪的齒面寬度及總寬度↟•。【輪齒面寬度尺寸表】
12 計算壓軸力Q

壓軸力Q 示意圖見圖2↟•。

圖 2 帶傳動的壓軸力

帶的緊邊張力F1 和松邊張力F2 分別由式(11)╃•、式(12)計算╃▩:

F1=1250Pd/v ………………………………………(11)N

F2=250Pd/v ………………………………………(12)N

式中╃▩:v—帶速↟↟✘│·,m/s;v=πd1n1/6000↟•。

壓軸力Q 由式(13)計算╃▩:

Q=KF(F1+F2) N …………………………………(13)

當工況係數KA≥1.3 時╃▩: Q=0.77KF(F1+F2) N ………………………………(14)

式中╃▩:KF——向量相加修正係數↟↟✘│·,見圖3↟•。

圖 3 向量相加修正係數

KF 據小帶輪包角α1 查圖3 而得↟•。小帶輪包角由式(15)計算╃▩:

α1≈180°–(( d2 − d1)/a)×57.3° ………………………………(15)

13 帶的張緊
按式(16)╃•、式(17)計算帶安裝時應保證的撓度f(見圖4)↟↟✘│·,以使帶產生適當的張緊力
圖 4 帶安裝時的撓度
施加表12 規定的安裝力G(見圖4)↟↟✘│·,調整中心距↟↟✘│·,使其撓度f 與計算值一致↟•。
表 12安裝力 G
帶型 頻寬 bs mm 安裝力 G N
3M 6 9 15 2.0 2.9 4.9
5M 9 15 20 25 30 3.9 6.9 9.8 12.7 15.7
8M 20 30 50 85 17.6 26.5 49.0 84.3
14M 40 55 85 115 170 49.071.5 117.6 166.6 254.8
20M 115 170 230 290 340 242.7 376.1 521.7 655.1 788.6

13設計小結

帶型╃•、帶長╃•、頻寬↟•。帶的標記代號;帶輪型號╃•、大小帶輪的齒數╃•、節徑╃•、外徑╃•、寬度↟•。帶輪的標記代號;帶傳動實際中心距及其安裝調整值;帶傳動的壓軸力;帶的安裝力和撓度

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