TDII帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

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南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 060104227 外文出處： TECHNOLOGY SERIES 附 件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語： 翻譯遵循了原文，翻譯單詞錯(cuò)誤少，表達(dá)比較正確。 簽名： 年 月 日 注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 附件1：外文資料翻譯譯文 工藝系列 動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)計(jì)與振動(dòng)的設(shè)計(jì)思考 柔性傳動(dòng)元件 Torance V.Dugyan 摘要：除同步帶傳動(dòng)外，各種帶傳動(dòng)都是依靠帶和帶輪間的摩擦力來成功的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。由于平面和Ｖ帶間的相對(duì)滑動(dòng)，在兩個(gè)軸之間的角速度不是恒定的，也不與滑輪直徑的成正比。齒形帶是近期才發(fā)展的，像鏈條鏈輪傳動(dòng)，它們以恒定的速度進(jìn)行傳動(dòng)。本文將討論Ｖ帶和平帶的相關(guān)的理論和實(shí)際應(yīng)用。 關(guān)鍵字：平帶 v帶 速率 中心距 動(dòng)力傳輸 緊張帶 帶滑 包角 帶疲勞 有效帶拉 1. 平 帶 帶傳動(dòng)的基本理論可以理解為平帶與兩個(gè)滑輪間無休止的延伸運(yùn)動(dòng)，如圖5.1所示。當(dāng)滑輪靜止時(shí)，整個(gè)帶的初始張力為T，如圖，5.1a所示。當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶一側(cè)拉力為T2 a. 不工作 b. 工作 如圖5.1b所示，當(dāng)小滑輪作為主動(dòng)輪，假設(shè)帶服從胡克定律（假設(shè)是同一種帶材料），在緊邊增加長度與在松邊減少的長度必須相等，帶的總長度依然不變，即 T=（T1+T2) （5.1） 上式在大多數(shù)情況下是十分準(zhǔn)確的 如果傳送帶在緊邊和松邊的上拉力差拉大，足以克服傳送帶和帶輪接觸面間的摩擦阻力，與滑輪接觸的那部分傳送帶會(huì)因克服摩擦阻力開始滑動(dòng)，即發(fā)生所謂的傳送帶打滑。分別限制T1、T2的極限值，以確保皮帶不發(fā)生打滑，由此得到方程2 （5.2） 其中 T1 =緊邊拉力， T2=松邊拉力 Tc=帶的離心力 f =帶和滑輪之間的摩擦系數(shù) θ=包角，即傳動(dòng)帶和帶輪接觸弧的中心角 由于圓周速度使帶存在離心張力，除此之外可能還存在其它的靜態(tài)張力，Tc的值可從離心力方程得到，即 Tc= m V2 牛頓（或磅/英尺） (5.3) 其中 m =單位長度皮帶的質(zhì)量，千克/米 （磅/英尺） =γbt γ= 材料的質(zhì)量密度 千克/立方米 (磅/立方英寸) b = 帶寬，米 t = 帶厚，米 v= 帶速，米/秒（或英尺/秒） 如果離心力的影響可以忽略不計(jì)，即Tc對(duì)張力的影響很小，等式5.2可簡化為 (5.4) T1 /T2的允許最大值保證了平帶在圍繞滑輪運(yùn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生打滑，通常用的是3比1的180oC接觸弧。 從動(dòng)力傳輸?shù)慕嵌瓤磶У挠行Юκ荰1-T2，而且這有效拉力與傳輸?shù)牧α恐g的關(guān)系可以用一般方程表示，即 焦耳 或瓦秒 （5.5） 或 （5.6） 其中 D = 滑輪直徑 (方程 5.5是米,方程 5.6是英尺 ) N = 滑輪的自轉(zhuǎn)速度 （T1-T2）= 帶的有效拉力 (方程5.5是牛頓， 方程5.6是英尺) 帶工作時(shí)的拉應(yīng)力對(duì)帶材料的要求可能影響其橫截面的大小，即 （5.7） 其中SW =帶的強(qiáng)度極限 A =帶的橫截面積 帶失效的主要形式是由于疲勞破壞，傳送帶的工作強(qiáng)度取決于速度，滑輪直徑，皮帶張力和帶的總長度?；喼睆綉?yīng)不能低于100倍帶厚。傳送帶制造商會(huì)提供具體數(shù)據(jù)。 由等式5.5與5.6可知，要有高效率的傳輸，傳送帶必須盡可能的維持高速運(yùn)轉(zhuǎn)，但是等式5.3顯示離心力與速度的平方成正比。由于離心力的作用，使帶遠(yuǎn)離帶輪，這將增加打滑的可能性。此外，為了獲得更高的速度需要使用大滑輪，這就必須增加中心距。為了滿足這些要求，符合要求的方案是帶的工作速度維持在10米/ 秒到25米/秒之間（約3000英尺/分鐘到5000英尺/分鐘），但是依賴于帶材料，獲得超額帶速是可能的。在沒有特殊要求的情況下，合理的速度應(yīng)在20米/秒(約4000英尺/分鐘)左右。 由于動(dòng)力傳輸?shù)男再|(zhì)，在給定的方向上傳送帶緊邊比松邊受到的拉力不同。因此，主動(dòng)輪得到的長度總比給定的長度大，而從動(dòng)輪正好相反。這就造成了帶和滑輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，叫傳送帶蠕變，不能與前面所提到的傳送帶打滑相混淆。 由于平帶的動(dòng)力傳輸可能受到帶拉伸的限制，如由于帶蠕變，或者圍繞滑輪的傳送帶松脫，或者是帶滑移。帶滑動(dòng)維持在可以接受的范圍內(nèi)，在帶允許的最低應(yīng)力下使用，帶滑動(dòng)是由于接觸角θ，以及傳送帶和滑輪表面之間的摩擦系數(shù)f，摩擦系數(shù)取決于滑輪材料和帶材料，以及傳送帶速度。一般皮帶與鑄鐵滑輪間的平均摩擦系數(shù)f = 0.45.接觸角的大小取決于傳動(dòng)式的形式，是開口傳動(dòng)還是交叉?zhèn)鲃?dòng)，如圖5.2所示。 圖5.2a所示的開口傳動(dòng)形式，大小滑輪的接觸角分別為 1=-2sin-1() rad (5.8) 2=+2sin-1() rad (5.9) 帶的總長度 L=[4C2-(D-d)]1/2+(D2+d1) (5.10) 值得提及的一點(diǎn)是，對(duì)于水平方向上的開口傳動(dòng)，主動(dòng)輪將會(huì)在兩邊獲得更大包角或接觸角，以便傳送帶的松邊在上面。 對(duì)于小滑輪和大滑輪的組成的交叉?zhèn)鲃?dòng)，小滑輪和大滑輪的接觸角是相同的，由以下方程得到 rad (5.11) 然后得出帶的總長度計(jì)算公式 rad (5.12) 對(duì)傳送帶材料的主要要求是高強(qiáng)度和耐用性、高彈性和耐磨性、低成本以及能夠抵抗惡劣環(huán)境的能力。各種各樣的材料被用來做平帶，包括皮革、橡膠和紡織材料。皮帶是最常見的，詳細(xì)分為單層、雙層或三層帶，或者依據(jù)制造商的要求來建造的。 平帶輪通常由鑄鐵或裝配鋼制造，從木材或在木制邊緣附著鑄鐵，帶輪周邊是平坦的或者冠狀的，無論是與周邊的滑輪或單獨(dú)的附件，都是通過網(wǎng)狀或發(fā)散狀的方式來連接中心樞紐。為方便組裝，有時(shí)用到分體式滑輪。 著重的指出是對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的滑輪，應(yīng)以適當(dāng)?shù)乃俣绕胶饣啿僮?。另外?qiáng)調(diào)，由于自轉(zhuǎn)，通過限制外緣的周邊速度使其在保持可接受的范圍內(nèi)，表5.1表明格林伍德所提出的不同類型的滑輪構(gòu)造都是以合適的邊緣速度的為基礎(chǔ)的。 表5.1正常的平帶輪速度 滑輪類型 速度 m/s Ft/min 鑄鐵 18-23 3500-4500 裝配鋼 20-28 4000-5500 全木 25-30 5000-600 木環(huán) 40-50 8000-10000 壓縮紙或纖維 40-50 8000-10000 如果情況允許，推薦使用標(biāo)準(zhǔn)滑輪，制造目錄提供關(guān)于其大小類型的完整資料，包括包括標(biāo)準(zhǔn)直徑、寬度和孔。 平帶應(yīng)用于涉及大的中心距，但在近段時(shí)間，由于市面上現(xiàn)代化的機(jī)器都有內(nèi)置的傳動(dòng)器，它們的使用已經(jīng)大幅下降，。 5.2 V-帶 雖然平帶傳動(dòng)的初始成本一般低于V帶傳動(dòng)，但后者提供了更有效、更緊湊的布局。 表5.4a表明V-帶固定在滑輪凹槽中，并示范了V帶的基本操作。在這種情況下，楔形力使帶本身進(jìn)入滑輪槽并固定。頂端部分被拉緊，底部受壓。從而導(dǎo)致傳送帶的兩側(cè)凸起，但是滑輪槽的設(shè)計(jì)避免了這種情況，并使皮帶抓緊凹槽的側(cè)壁。凹槽本身切割成足夠高便于V形帶安置，確保帶的基部和底部的槽件始終有足夠的空間，以便于楔形夾不丟失，這導(dǎo)致了能量輸送的明顯減弱。 這表明V帶和平帶靠各個(gè)方向的徑向力F運(yùn)動(dòng)，它將考慮各種情況下皮帶與滑輪之間的摩擦力。對(duì)于V型帶，徑向力F是由側(cè)壁引起的 5.13 其中=半輪槽角 皮帶的摩擦力等于壓力乘以摩擦系數(shù)，即 摩擦力 =2f==F/f 5.14 其中 f’=f/sin= 實(shí)際摩擦系數(shù) 對(duì)于平帶摩擦力等于系數(shù)乘的徑向力乘以摩擦系數(shù)，即 摩擦力= Ff 5.15 比較方程5.14與5.15，可以看出，利用楔形物來楔入V型槽，只需要在先前提出的公式中將f換成摩擦系數(shù)f’。 槽角因影響傳送帶抓緊程度而顯得很重要，一個(gè)小槽角將在傳送帶和滑輪壁間產(chǎn)生一個(gè)很高的加持力，但是那股使帶脫離槽的力量也要很大，這可能會(huì)導(dǎo)致力量流失和傳送帶磨損。因此，使用大約的槽角，以此角度能獲得最佳的全面性能，實(shí)際槽角略有不同，滑輪直徑要小。方程5.4表明了V-帶尺寸。 圖5.5 在相關(guān)的英國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定槽口角度為40度，但是根據(jù)滑輪直徑以及槽口橫截面的尺寸，也有、、和的角。 標(biāo)準(zhǔn)V型帶傳動(dòng)，能獲得比平帶更的加高張力比，通常為其3倍。這直接影響有效帶拉（T1-T2），同時(shí)影響傳輸扭矩。此外，因?yàn)檩S上總的力量（T1+T2），更高繃緊狀態(tài)使指定的扭矩有所減小。因此，V型帶相對(duì)于平帶的優(yōu)越性還是非常顯著的。較高的負(fù)載在允許帶發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，在不增加軸上負(fù)載的情況下使中心距瞬間變短，速率加快。 為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)的尺寸帶已經(jīng)被采用，根據(jù)維度和橫斷面尺寸的不同劃分為5大類別，分別為A、B、C、D和E。表5.2表明英國和美國已經(jīng)采用了標(biāo)準(zhǔn)Ｖ帶準(zhǔn)則。通常也可用標(biāo)稱度量尺寸表示。 表5.2標(biāo)準(zhǔn)v型帶截面尺寸 截面符號(hào) 頂部寬 厚度 (m) (mm) (m) (mm) A 0-500 13 0-315 8 B 0-655 17 0-405 11 C 0-875 22 0-530 14 D 1-250 32 0-750 19 E 1-500 38 0-905 23 應(yīng)該指出的是個(gè)別制造商生產(chǎn)的帶可能與這些尺寸有所差別。 設(shè)計(jì)V型帶傳動(dòng)時(shí)所需的基本信息 （一） 傳輸速度 （二） 推動(dòng)速度 （三） 傳輸?shù)牧? （四） 機(jī)器類型 另外，下面的信息也是需要的 （一） 每天工作的時(shí)間 （二） 軸的直徑和長度 （三） 工作條件 （四） 滑輪直徑及寬度要求 影響設(shè)計(jì)的主要因素是可用性、成本、帶速、滑輪的直徑，皮帶界面尺寸，用于是否適合滑輪的安裝、調(diào)整。 關(guān)于帶部分的詳細(xì)計(jì)算和傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，普通V型帶傳動(dòng)應(yīng)遵循的程序，參考制造商目錄說明。