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）。初拉力過小會使同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中因齒合不良而發(fā)生跳齒現(xiàn)象，在跳齒的瞬間，可能因拉力過大而使帶斷裂或帶齒斷裂；初拉力過小還會使同步帶傳遞運(yùn)動的精度降低，帶的振動噪音變大。而初拉力過大則會使帶的壽命降低，傳動噪音增大，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。故控制同步帶傳動合宜的張緊力是保證同步帶傳動正常工作的重要條件。
設(shè)為同步帶傳動時帶的張緊力，、、F分別為帶傳動工作時帶的緊邊拉力、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)時緊邊帶的彈性伸長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計算如下所示：
Q= N                                式2-1
當(dāng)工況系數(shù)1.3時：
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)計時只需計算傳動中所受的力，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
對于頻繁正反裝、嚴(yán)重沖擊、緊急停機(jī)等非正常傳動，需視具體情況修正工況系數(shù)。
另外步進(jìn)電機(jī)在工作時其工作過程是“加速-勻速-減速”的過程。在勻速時，電機(jī)所受負(fù)載為工件與導(dǎo)軌的滑動負(fù)載；電機(jī)加速時主要考慮慣性負(fù)載；如電機(jī)直接啟動，即轉(zhuǎn)速直接從0跳到所規(guī)定的轉(zhuǎn)速時，電機(jī)的滑動負(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)載約為滑動負(fù)載的2~3倍。所以對于頻繁正反轉(zhuǎn)、嚴(yán)重沖擊的傳動機(jī)構(gòu)，設(shè)計計算時：同步帶需傳遞的名義功率應(yīng)是同步帶正常傳動需傳遞的功率的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)計時根據(jù)所設(shè)計的傳動系統(tǒng)即可計算出作用在步進(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、速度以及實際傳動情況的影響。
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)計要求的情況下減少同步帶的寬度，并安裝時使同步帶離步進(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
同步帶的張緊是靠加張緊輪的形式來控制的，如圖3-1：
圖3-1  同步帶的張緊
張緊力通常是通過在帶與帶輪的切點中心，加一垂直于帶的載荷Wd，使其產(chǎn)生規(guī)定的撓度f來控制的，如圖3-2：
圖3-2  同步帶的檢驗
對于公司常用的圓弧齒同步帶，3m及5m型號的同步帶所對應(yīng)的載荷Wd如下圖：
檢測時一般應(yīng)控制f20mm，如a特別大或特別小，則應(yīng)相應(yīng)增減Wd值。