XPB2000帶齒三角帶同步帶受力情況的分析

1  張緊力
同步帶安裝時(shí)必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹埦o，以使帶具有一定的初拉力（張緊力）。初拉力過(guò)小會(huì)使同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中因齒合不良而發(fā)生跳齒現(xiàn)象，在跳齒的瞬間，可能因拉力過(guò)大而使帶斷裂或帶齒斷裂；初拉力過(guò)小還會(huì)使同步帶傳遞運(yùn)動(dòng)的精度降低，帶的振動(dòng)噪音變大。而初拉力過(guò)大則會(huì)使帶的壽命降低，傳動(dòng)噪音增大，軸和軸承上的載荷增大，加劇軸承的發(fā)熱和使軸承壽命降低。故控制同步帶傳動(dòng)合宜的張緊力是保證同步帶傳動(dòng)正常工作的重要條件。
設(shè)為同步帶傳動(dòng)時(shí)帶的張緊力，、、F分別為帶傳動(dòng)工作時(shí)帶的緊邊拉力、松邊拉力、和有效拉力。為了保證同步帶在帶輪上齒合可靠、不跳齒，同步帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)緊邊帶的彈性伸長(zhǎng)量與松邊帶的彈性收縮量應(yīng)保持近似相等。因此，緊邊拉力的增加量應(yīng)等于松邊拉力的減少量，即
-=-或    +=2、=0.5（+）        式1-1
2  力 （上海天頓機(jī)電設(shè)備有限公司）
力即為同步帶作用在軸上的力，是緊邊拉力與松邊拉力的矢量和，如圖2-1所示：
圖2-1同步帶的力、緊邊拉力、松邊拉力
據(jù)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7512.3-1994力Q計(jì)算如下所示：
Q= N                                式2-1
當(dāng)工況系數(shù)1.3時(shí)：
Q=0.77 N                             式2-2
式中： ――矢量相加修正系數(shù)，如圖2-2：
圖2-2  矢量相加修正系數(shù)
上圖中為小帶輪包角，。
為工況系數(shù)，對(duì)于醫(yī)療機(jī)械，其值如圖2-3所示：
圖2-3   醫(yī)療機(jī)械的工況系數(shù)
對(duì)于醫(yī)療機(jī)械，取=1.2，所以有力Q= N，其中值大于0.5。
另外由式1-1有張緊力=0.5（+）。
由此可看出力大于張緊力，故設(shè)計(jì)時(shí)只需計(jì)算傳動(dòng)中所受的力，Q= N 。
而帶的緊邊張力與松邊張力分別由下面公式所得：
N                     式2-3
N                     式2-4
式中：   V為帶速，；
為設(shè)計(jì)功率，，KW；為工況系數(shù)，P為需傳遞的名義功率（KW）。
所以力為：
N                    式2-5
對(duì)于頻繁正反裝、嚴(yán)重沖擊、緊急停機(jī)等非正常傳動(dòng)，需視具體情況修正工況系數(shù)。
另外步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)其工作過(guò)程是“加速-勻速-減速”的過(guò)程。在勻速時(shí)，電機(jī)所受負(fù)載為工件與導(dǎo)軌的滑動(dòng)負(fù)載；電機(jī)加速時(shí)主要考慮慣性負(fù)載；如電機(jī)直接啟動(dòng)，即轉(zhuǎn)速直接從0跳到所規(guī)定的轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)的滑動(dòng)負(fù)載和慣性負(fù)載均要考慮。一般情況下電機(jī)傳遞的負(fù)載約為滑動(dòng)負(fù)載的2~3倍。所以對(duì)于頻繁正反轉(zhuǎn)、嚴(yán)重沖擊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)：同步帶需傳遞的名義功率應(yīng)是同步帶正常傳動(dòng)需傳遞的功率的2~3倍。
從結(jié)構(gòu)上講：如所需的力小于步進(jìn)電機(jī)軸容許的懸掛負(fù)載，即可不必加聯(lián)軸器。
下表為東方馬達(dá)步進(jìn)電機(jī)容許懸掛負(fù)載及容許軸向負(fù)載：
 

表2-1   東方馬達(dá)步進(jìn)電機(jī)容許懸掛負(fù)載及容許軸向負(fù)載
上表中各系列步進(jìn)電機(jī)所對(duì)應(yīng)的外形尺寸及軸的大小如圖2-4、2-5、2-6所示：
圖 2-4   CMK24系列電機(jī)主要尺寸圖
圖2-5   CMK25系列電機(jī)主要尺寸圖
圖2-6   CMK26系列電機(jī)主要尺寸圖
設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)即可計(jì)算出作用在步進(jìn)電機(jī)軸上的力，再根據(jù)所涉及的步進(jìn)電機(jī)由上圖表中查出電機(jī)軸的容許負(fù)載，兩相比較，只要力小于電機(jī)軸的容許懸掛負(fù)載即可。
且從式
N                      式2-5
中可看出作用在電機(jī)軸上的力受所需傳遞的功率、速度以及實(shí)際傳動(dòng)情況的影響。
在應(yīng)用中減少力的方法有：
1         減少同步帶小帶輪的包角，即采用小帶輪帶大帶輪的形式，這樣可以減少值（<1）；
2         在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下減少同步帶的寬度，并安裝時(shí)使同步帶離步進(jìn)電機(jī)軸的端面更遠(yuǎn)，這樣可增加電機(jī)所容許的懸掛負(fù)載。
3 同步帶張緊的檢測(cè)
同步帶的張緊是靠加張緊輪的形式來(lái)控制的，如圖3-1：
圖3-1  同步帶的張緊
張緊力通常是通過(guò)在帶與帶輪的切點(diǎn)中心，加一垂直于帶的載荷Wd，使其產(chǎn)生規(guī)定的撓度f(wàn)來(lái)控制的，如圖3-2：
圖3-2  同步帶的檢驗(yàn)
對(duì)于公司常用的圓弧齒同步帶，3m及5m型號(hào)的同步帶所對(duì)應(yīng)的載荷Wd如下圖：
檢測(cè)時(shí)一般應(yīng)控制f20mm，如a特別大或特別小，則應(yīng)相應(yīng)增減Wd值。