第三节　带传动

带传动是一种应用广泛的机械传动装置，在养路机械中应用亦较多，该装置利用张紧在带轮上的柔性带传递运动和动力。

一、带传动的工作原理及分类

（一）带传动的工作原理

带传动是以柔性传动带作为中间体，依靠带与带轮间的摩擦力工作的一种传动装置。如图1-27所示，带传动装置由主动带轮1、从动带轮2和传动带3组成。

把一根或几根闭合的传动带3张紧在主动带轮1和从动带轮2上，带与两轮的接触面就产生了正压力。当主动轮回转时，借助于摩擦力的作用将带拖动，而带又拖动从动轮回转。这样，就把主动轴的运动和动力传给了从动轴，所以带传动是一种摩擦传动。

如图1-28（a）所示，当带张紧在静止的带轮上，带传动装置不工作时，带的上下两边都具有相等的初拉力F0，同时，在带与带轮的接触面上产生了正压力。

如图1-28（b）所示，当带传动装置工作，主动轮在转矩的作用下以转速n1旋转时，由于接触面间摩擦力的作用，主动轮拖动带，带又驱动从动轮以转速n2旋转。此时，带被主动轮卷入的一边称为紧边，而卷出的一边称为松边。紧边拉力从F0增加至F1；松边拉力从F0下降到F2，两边的拉力差F=F1-F2，F即为带所传递的圆周力，又称为有效拉力。当工作负载增大，即带所传递的圆周力F增大时，带和轮间的摩擦力也相应地增大，在一定条件下，带与带轮间所能产生的最大摩擦力是一定的，这就限制了带所传递的圆周力。若带所传递的圆周力超过带与带轮接触面间的极限摩擦力（摩擦力的总和∑F）时，带就会沿着轮面产生显著的滑动，这种现象称为打滑。打滑将加剧带的磨损，打滑时从动轮的转速迅速下降，带就丧失了传动的能力。

（二）带传动的分类

1.按带传动原理分

（1）摩擦带传动

摩擦带传动如图1-29（a）所示，这种带传动靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，是带传动的主要类型，如V带传动、平带传动等。

（2）啮合带传动

啮合带传动如图1-29（b）所示，这种带传动靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。啮合带传动除保持了摩擦带传动的优点外，还具有传动功率大、传动比准确等优点，多用于要求传动平稳、传动精度较高的场合。

2.按传动带截面形状分

根据带的截面形状和结构的不同，带传动分为平形带传动、V带传动、多楔带传动、圆形带传动和同步齿形带传动等，如图1-30所示，其中以V带传动应用最广。

常用的平形带截面形状为矩形，工作面为内表面，结构简单。主要用于两轴平行、转向相同的较远距离传动。但平形带易打滑，传递功率小，结构又不紧凑，较少采用。

V带的截面形状为梯形，工作面为两侧面，带轮的轮槽截面也为梯形。在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下，V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力大。所以，V带传动能力强，结构更紧凑，在养路机械中使用最普遍的是V带传动。

多楔带是平带基体上有若干纵向楔形凸起，它兼有平带和V带的优点，且弥补其不足，多用于结构紧凑的大功率传动中。

圆形带的截面形状为圆形，传递功率较小，仅用于如缝纫机、仪器等低速、小功率的传动中。

同步齿形带即啮合型传动带，同步带内周有一定形状的齿，传动比准确，但安装制造精度较高，多在高速、精密机械中使用。

（三）V带传动与平形带传动比较

设平形带和V带张紧程度相同，如图1-31所示，即在同样压力Q的作用下，根据力的平衡条件，平形带依靠摩擦所能传递的圆周力F为

F=Nf=Qf　　（1-7）

式中　f——摩擦系数。

而V带侧面与带轮槽面间的法向力为

式中　ф——带轮的槽角。

当ф=40°时，sin（ф/2）=0.342，则V带依靠其工作面的摩擦所能传递的圆周力F为

可见，在相同条件下，V带的传递能力是平形带的3倍，所以V带获得广泛应用。

二、带传动的特点及应用

1.带传动特点

（1）由于带具有弹性，故能缓和冲击与吸收振动，所以工作平稳，噪声小。

（2）当过载时，带会在带轮上打滑，可防止其他零件的损坏，起到安全保护的作用。

（3）可用于两轴中心距较大的传动场合。

（4）结构简单，制造容易，维护方便，成本低。

（5）由于带传动是靠摩擦传动的，因此不能保证恒定的传动比，不能用于精密传动的场合，且传动效率较低，一般效率η=0.92～0.96。

（6）带传动装置的外廓尺寸较大，结构不够紧凑。

（7）带的使用寿命较短，带对轴有很大的压轴力。

（8）带传动不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。

2.弹性滑动与打滑

带在工作过程中，由于松边和紧边拉力不等，如图1-32（a）所示，变形也不相同。如图1-32（b）所示，带的紧边自点A绕上主动带轮时，其拉力为F1，此时带的速度与带轮的圆周速度是相等的。即图中A点与B点处于同一位置，当带由A点逐渐向前移动时，带的拉力由F1逐渐减至F2，由于拉力降低，带的弹性变形也相应地逐渐减少，即带轮等速地由A点转至A′点时，带相应地由B点移至B′点，由图可知，B′点落后于A′点，说明带与带轮间产生了相对滑动，使带的速度落后于带轮的圆周速度。在从动轮上情况恰好相反，带的速度要领先于从动轮的圆周速度。

以上这种由于拉力差和带的弹性变形而引起的带与轮间的相对滑动，称为弹性滑动。弹性滑动使从动轮转速低于计算值，当系统的载荷增大，即拉力差变大时，弹性滑动也随之变大。所以，弹性滑动不是定值，它是随着载荷的变化而变化的，弹性滑动使带传动不能保证准确的传动比。

弹性滑动和打滑是两个不同的概念。打滑是指由于过载而引起的带与轮间的全面滑动，只要不过载，打滑是可以避免的。弹性滑动是由拉力差和带的弹性变形引起的，只要传递圆周力，便有拉力差和弹性变形，必然产生弹性滑动，故弹性滑动是不可避免的。

3.带传动的应用

带传动适用于机械中要求传动平稳、传动比不要求准确，中心距较大、传递功率不大的高速级传动中。带传动一般用于动力部分与工作部分的高速传动，如汽车发动机、拖拉机、小型液压捣固机、内燃软轴捣固机、锯轨机等。

三、V带传动

V带有普通V带、窄V带、宽V带、汽车V带和大楔角V带等。其中以普通V带（可简称V带）应用最广泛，窄V带应用也越来越多。

1.普通V带的结构和型号

标准V带都制成无接头的环形带，横截面结构如图1-33所示，由包布层1、伸张层2、强力层3和压缩层4组成。

包布层是V带与轮槽直接接触的表层，为了耐磨和保护带表面，由胶帆布制成。伸张层和压缩层用弹性较好的橡胶制成，在带弯曲时分别承受拉伸和压缩作用。强力层是带传动工作拉力的承载主体，强力层一般由帘布和线绳两种结构构成，帘布结构制造方便，价格低廉，抗拉强度高，但柔韧性和抗弯强度较差，多用于大荷载场合；线绳结构的V带柔韧性较好，抗弯强度高，适用于转速高、荷载小和带轮直径较小的场合；为了提高带的抗拉能力，目前多采用化学纤维作为强力层材料。

V带工作时，伸张层纵向伸长，横向缩短；压缩层纵向缩短，横向伸长；两者之间的中性层保持长度和宽带不变，称为节面，其宽度称为节宽，用bp表示，当带绕在带轮上弯曲时，其节宽保持不变。

V带的高度h与节宽bp的比称为相对高度h/bp。普通V带的相对高度为0.7，窄V带的相对高度为0.9。

在V带轮上，与V带节宽bp处于同一位置的轮槽宽度，称为基准宽度，用bd表示，基准宽度处的带轮直径称为V带轮基准直径，用dd表示，基准直径是带轮的公称直径。

在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的带的周线长度，称为V带的基准长度，用Ld表示，它是V带的公称长度。

普通V带按截面尺寸不同，共分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。Y型V带的截面积最小，E型的截面积最大。V带的截面积愈大，其传递的功率也愈大，生产中使用较多的是Z、A、B三种型号。窄V带的型号分为SPZ、SPA、SPB和SPC四种。

V带的标记通常压印在V带的外表面上，普通V带的标记是由型号、基准长度和标准号三部分组成。例如“A-1000GB/T 11544—1997”即表示A型普通V带，基准长度1000mm，采用的标准是GB/T 11544—1997。

又如“SPA-1250GB 12730—91”，表示SPA型、基准长度为1250mm的窄V带，采用的标准是GB 12730—91。

2.普通V带轮

普通V带轮由轮缘1、轮辐2和轮毂3三部分组成，如图1-34所示。

（1）轮缘：V带轮外圆环状部分，轮缘上有槽，它是与V带直接接触的部分，其槽数及结构尺寸与所选V带的根数和型号相对应。

（2）轮毂：V带轮与轴相配合的部分。

（3）轮辐：轮缘与轮毂间的连接部分，其形式有辐板式、孔板式、辐条式；直径很小的V带轮，其轮缘和轮毂直接制成一体，没有轮辐部分，称为实心式；轮辐结构如图1-35所示。

V带轮常用灰铸铁制造，对于特别重要且速度较高的V带轮，可采用铸钢，小功率时可采用塑料或铸铝，以减轻重量。

四、带传动机构的安装、使用与维护

带传动机构的正确安装、使用和维护，是保证V带传动正常工作和延长V带使用寿命的有效途径。

1.V带传动机构的安装

V带传动机构的安装包括V带轮的正确安装和V带的正确选择与安装。

（1）安装V带轮时，必须使主、从动轮的轴线相互平行，轮槽处于同一平面内，这样可减少带传动在工作时的扭曲，以防V带两侧面过早磨损，如图1-36所示。

（2）安装V带时，应先缩小主、从动轮的中心距，松开张紧轮，将V带套入轮槽后，再调整中心距并予以张紧。禁止用工具硬撬、硬拽，以免损坏V带工作面或降低带的弹性，影响带的使用寿命。

（3）安装V带时，V带在轮槽内应有正确的位置，如图1-37所示，V带的顶面应与带轮外缘平齐，且底面与轮槽底之间应留有一定的间隙，以保证V带两侧工作面与轮槽全部贴合。若V带的顶面高出带轮外缘太多，则V带两侧工作面与轮槽接触面积减少，使V带的传动能力降低。若V带陷入轮槽太深，V带的底面与轮槽的底面接触，会导致V带两侧工作面与轮槽接触不良，使V带的传动不能正常进行。

（4）同一组V带应型号相同、长度相等，以避免各根V带受力不均；不同厂家生产的V带、新旧V带亦不能同时使用。

（5）安装V带时，带的张紧程度要适当，过紧会加剧带的损坏并使轴和轴承的受力增加，过松带易打滑。对于中等中心距的带传动，可凭经验安装，带的张紧程度一般以大拇指能将带按下15mm为宜，如图1-38所示。

（6）为使V带保持一定的张紧力，V带传动机构应安装张紧装置，常见的张紧装置如图1-39所示。

①通过调整水平布置的定期张紧装置中的调节螺钉，调整主、从带轮间的中心距，以实现调整V带张紧的目的，如图1-39（a）所示。

②通过调整定期张紧装置中的调节螺母，从而调整摆动架的位置，改变主、从带轮间的中心距，达到调整V带张紧的目的，如图1-39（b）所示。

③依靠原动机及机座的重力，自动调整主、从带轮间的中心距，实现调整V带的张紧，如图1-39（c）所示，此法一般用于小功率带传动。

④对于带轮中心距不可调的场合，可采用张紧轮装置使带传动装置保持合适的张力。为避免V带受双向弯曲力的作用，以延长V带的使用寿命，张紧轮应设置在V带松边的内侧，如图1-39（d）所示。

2.V带定期检查

V带在使用过程中应定期检查，如果发现V带不能继续使用时，应及时更换。为使一组V带的实际长度相等，应成组更换V带。换下的旧带，如仍可使用，可在使用寿命相近的V带中，挑选实际长度相等的带组成一组再继续使用。

3.V带传动机构的维护

（1）带传动装置外面要采用安全防护罩，以保障操作人员的安全；要严防V带与矿物油、酸、碱等介质接触，以免变质，同时也不宜在阳光下暴晒。

（2）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽及带上的油污。

（3）禁止在有易燃、易爆气体的环境中使用带传动以免发生危险。

（4）若带传动装置久置后再用，应将传动带放松。