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同步带设计方法介绍

  1、确定设计的必要条件

  ①机械的种类;

  ②传动动力或原动机额定动力;

  使用从动机的负荷作为传动动力比较理想,多数情况下,负荷并不稳定;多数情况下,设计时使用电机的额定功率计算。

  ③负荷变动大小;

  尤其使用过程中,有制动以及正反转时,要特别注意。

  ④每天运转时间

  ⑤小带轮的转速

  ⑥速比

  速比:大带轮的齿数/小带轮的齿数

  ⑦暂定轴间距离

  ⑧带轮径的限制

  一般要注意带轮的最小齿数和直径

  ⑨使用环境(高温、低温、油、水、灰尘、酸、碱、等等)

  2、计算设计动力

  根据一下公式计算设计动力:

  公式1:Pd=Pt×(Ko+Ki+Kr)

   Pd:设计动力(kW)

   Pt :传动动力(kW)

   Ko:负荷修正系数

   Ki :惰轮修正系数

   Kr :速比修正系数

  另外,使用扭矩及马力时,请根据以下公式换算成功率:

  公式2:Pt=Tr×n÷9550

   Pt:传动动力(kW)

   n :转速(rpm)

   Tr :扭矩(N·m)

   1PS=0.7355kW

  存在急速停止、急速启动时的设计动力计算:

  在急速停止、急速启动时,由于机械的惯性力,传动带会承受异常扭矩,因此需要事先根据公式3进行检测,在宽度不足时需进行修正。

  对比步骤二(1)计算出的Pd和通过以下计算得出的Pdq,取较大值作为设计动力。

  公式3:Trq=∑GD2×(n1-n2)÷(38.2×t)

   Trq :急速停止、急速启动时的旋转扭矩(N·m)

   GD2 :惯性轮效果(与制动器相反侧的GD2的总和)(kg·m2)

   n1-n2 :转速差(与制动器相反的一侧)(rpm)

   t:从n1变化到n2的所需时间(s)

  根据公式2,将扭矩换算成功率:

  Ptq=Trq×n÷9550

  Pdq=Ptq×Kq

  Kq:修正系数

  注:

  1:使用从动机的负荷作为传动动力比较理想,不详时请使用电机的额定功率。2:惰轮修正系数中提到的张紧侧、松弛侧如下图所示(主动轮顺时针转动):

  

  

  3、选择皮带型号

  皮带型号参照型号选择图根据设计动力和小带轮转速进行选择。

  每个供应商会有多个选型图,综合选出最高性价比的型号。

  4、选择带轮轮径

  考虑设计要求以及传动空间的限制等因素,合理确认带轮直径和传动比:

  公式4:Z2=n1÷n2×Z1

   速度比=n1÷n2

   Z1 :小带轮齿数

   Z2 :大带轮齿数

   n1 :小带轮转速(rpm)

   n2 :大带轮转速(rpm)

  关于同步带轮的齿数、外径、节径之间的关系:

  公式5:dp=pt×Z÷π

   do=pt×Z÷π-2a

   dp:带轮节圆直径(mm)

   do:带轮外径(mm)

   z :带轮齿数

   2a :带轮节圆径和外径之差

  在确定带轮径时,需要检查:

  检查最小带轮齿数。

  一般而言,使用齿数较少的带轮会导致皮带弯曲疲劳增大,皮带使用寿命降低,因此,所使用带轮齿数至少要大于要求最小带齿数。

  检查皮带速度

  皮带速度不能超过皮带规格的最高速度。

  公式6:v=dp×n÷19100

   v :皮带速度(m/s)

   dp:带轮节圆直径(mm)

   n :带轮转速(rpm)

  5、选择皮带长度

  ①决定皮带的长度

  根据公式7计算大概的皮带长度Lp’,选择与该值最接近的标准长度。

  公式7:Lp’=2C’+1.57(Dp+dp)+(Dp-dp)2/4C’

   Lp’:大概的皮带长度(mm)

   C’ :暂定的轴间距离(mm)

   Dp :小带轮节圆直径(mm)

   dp :大带轮节圆直径(mm)

  ②计算轴间距离

  根据选择的标准长度Lp,使用公式8反算出此时的轴间距离。

  公式8:C={B+[B2-2(Dp-dp)2]1/2}÷4

   B=Lp-1.57(Dp+dp)

  6、确定皮带宽度

  ①确定基准传动容量

  根据“基准传动容量表”,计算皮带基准宽度单位的传动容量。

  ②啮合修正系数

  根据公式9计算小带轮的啮合齿数Zm,根据啮合齿数选择修正系数Km。

  公式9: Zm=Z×θ÷360

   θ=180-57(Dp-dp)÷C

  ③计算皮带宽度

  根据公式10计算皮带的宽度修正系数Kb。

  公式10:Kb=Pd÷(Pr×Km×kl)

   Kb:宽度修正系数

   Pd:设计动力(kW)

   Pr :基准传动容量(kW)

   Km:啮合修正系数

   Kl :长度修正系数

  7、检查轴间距离的调整幅度

  为保证皮带的安装和张紧,推荐按照轴间距离调整范围表中的数值来设定轴间距离的调整范围。

  

  

  

  四、同步带设计举例

  单一负载的情况:

  

  

  

  多个负载的情况:

  

  

  

  

  五、同步带以及同步带轮的设计尺寸

  1、同步带

  S2M啮合齿同步带的尺寸图:

  

  

  S3M啮合齿同步带的尺寸图:

  

  

  S5M啮合齿同步带的尺寸图

  

  

  S8M啮合齿同步带的尺寸图:

  

  

  S14M啮合齿同步带的尺寸图:

  

  

  

  2、同步带轮

  标准带轮的齿轮,以比较常用的S3M为例:

  

  

  

  备注:

  1.文中的出现的齿形结构,规格来自于各大主流同步带厂商的设计手册,可以在其官网查到相同的。我对共同特性做了相关提取。

  2.同步带尺寸图来自于传动带综合设计手册,由于主流同步带及其带轮的都是标准尺寸,在此就不标注厂家了。

  

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