技術(shù)實(shí)力
傳動(dòng)帶新產(chǎn)品研究進(jìn)展(無錫市貝爾特膠帶有限公司 江蘇無錫 214176) 摘 要 本文主要介紹國外近幾年來傳動(dòng)帶品種新的一些新進(jìn)展。傳動(dòng)帶品質(zhì)主要向高精度、高速度、大功率、高效率、高可靠性、長壽命、低噪聲、低振動(dòng)、低成本、環(huán)保和緊湊化發(fā)展 0 引言 帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)重要的傳動(dòng)形式之一,隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高以及對(duì)機(jī)械設(shè)備精密化、輕量化,功能化和個(gè)性化的要求,不斷向高精度、高速度、大功率、高效率、高可靠性、長壽命、低噪聲、低振動(dòng)、低成本、環(huán)保和緊湊化發(fā)展,其應(yīng)用范圍越來越廣,傳動(dòng)形式愈來愈多。作為帶傳動(dòng)中的主體部件——傳動(dòng)帶也由原來的易損件向功能件方向轉(zhuǎn)變,在許多場(chǎng)合替代了其它傳動(dòng)形式。其品種規(guī)格向多樣性發(fā)展,由傳統(tǒng)的普通包布V帶和普通平帶發(fā)展了窄V帶、寬V帶、廣角帶、聯(lián)組V帶、切邊V帶、多楔帶、同步帶、繩芯平帶和片基平帶等。這些傳動(dòng)帶已廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、紡織、家電、辦公自動(dòng)化(OA),輕工、農(nóng)機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟(jì)和人民日常生活中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。隨著傳動(dòng)帶品種多樣性、使用性能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,在傳動(dòng)帶生產(chǎn)中不斷采用了新材料、新技術(shù)和新工藝;使用越來越先進(jìn)的生產(chǎn)裝備和檢測(cè)手段;理論研究和性能分析也更加深入,采用新的數(shù)學(xué)成果和計(jì)算機(jī)技術(shù)如大型FEM分析軟件。 1 包布V帶
包布V帶(三角帶)是傳動(dòng)帶最主要品種,占我國傳動(dòng)帶產(chǎn)量80%以上,其中又以普通V帶為主;國外先進(jìn)國家以窄V帶為主。窄V帶是美國蓋茨公司上世紀(jì)50年代開發(fā)的一種全新系列高馬力V帶品種,由于結(jié)構(gòu)合理,強(qiáng)力層線繩受力均勻、傳動(dòng)功率大、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊等,很快就取代普通V帶作為V帶的主要產(chǎn)品。 包布V帶是傳動(dòng)帶較早產(chǎn)品,其產(chǎn)品外形尺寸、制造技術(shù)、所用材料和使用壽命也相對(duì)固定,已形成標(biāo)準(zhǔn)系列。但值得注意的是,國外近年推出一些創(chuàng)新產(chǎn)品。
1.2 齒形包布V帶 日本阪東公司最近推出節(jié)能型齒形包布V帶,如圖6。其結(jié)構(gòu)是將壓縮層做成齒形,減少彎曲損失,如圖7。與同類產(chǎn)品節(jié)能效果可節(jié)能4.3%(圖8),因彎曲應(yīng)力小,傳動(dòng)功率、傳動(dòng)效率及使用壽命大大提高。 1.3 綠色環(huán)保V帶
2 切邊V帶
1.多楔帶 多楔帶集平帶柔性好和V帶傳動(dòng)功率大優(yōu)點(diǎn)于一身,是一種極有發(fā)展前途的新穎傳動(dòng)帶,其結(jié)構(gòu)以平帶為基體,內(nèi)表面排布有等距縱向楔的環(huán)形傳動(dòng)帶,如圖15。具有傳動(dòng)功率、受力均勻合理、傳動(dòng)比高、高速小輪徑、可反向多輪傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),得到迅速發(fā)展。尤其是汽車多楔帶,進(jìn)入90年代國外已起基本使用這種帶作為發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件傳動(dòng)輪系驅(qū)動(dòng)用帶。為了適應(yīng)更為苛刻汽車工業(yè)發(fā)展需要,國外廠家對(duì)多楔帶做了許多改進(jìn)。
3.1 齒形多楔帶 齒形多楔帶類似于齒形切邊V帶,即在楔部切成齒形,以提高帶的曲撓性能及帶散熱性能,可明顯提高帶使用壽命。固特異公司研究表明,相同的氯丁橡膠(CR)材料多楔帶,高溫疲勞試驗(yàn)普通多楔帶66h,有齒多楔帶可達(dá)167h。有齒多楔帶還可降低對(duì)帶的裝配精度要求。但有齒多楔帶在使用時(shí)通過帶輪會(huì)帶進(jìn)帶出空氣流,產(chǎn)生有節(jié)奏的氣流聲。固特異公司通過斜齒,DAYCO公司做成不規(guī)則齒來抵消這種聲音,可減少15dB左右的噪音,如圖16。 3.2 植絨多楔帶 多楔帶傳動(dòng)缺點(diǎn)之一是傳動(dòng)噪音較大,在低速或角速度變化快使用時(shí),以及一段時(shí)間后,楔面磨損、硬化和張力松弛,或在雨天沾到水后,傳動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的尖叫聲,影響汽車的NVH性能。解決辦法之一是楔面留有0.1~1.0mm高強(qiáng)度短纖維(如芳綸、PBO纖維等),如圖17。由于纖維摩擦系數(shù)穩(wěn)定、具有吸音功能,因此大大降低多楔帶傳動(dòng)噪音。 植絨多楔帶一般用特殊的研磨工藝來實(shí)現(xiàn)。研磨時(shí),先將楔快速磨成大致的楔形,然后低速濕磨,將橡膠磨掉,楔面露出一定長度的纖維?;蛴脟娡糠椒ǎ瑢⒍汤w維直接植楔面上。
近幾年來,小型家用轎車為了簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件傳動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)也開始使用彈性多楔帶作為驅(qū)動(dòng)用帶。 4 同步帶 4.1 短纖維補(bǔ)強(qiáng)同步帶 自1975年HNBR首件專利公布以來,HNBR已逐漸發(fā)展成為當(dāng)今世界汽車同步帶生產(chǎn)首選的標(biāo)準(zhǔn)彈性體材料。日本HONDA公司于1985年首次生產(chǎn)出裝備有以HNBR為基材制作的傳動(dòng)帶的新型汽車。德國BWM公司亦于1997年通過由日本進(jìn)口的HNBR同步帶而成為歐洲第一家裝有HNBR同步帶的汽車生產(chǎn)廠家。90年代后期,全世界汽車工業(yè)發(fā)展迅速,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,汽車生產(chǎn)廠家紛紛想方設(shè)法通過最大限度地延長凸輪軸傳動(dòng)同步帶的使用壽命來提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能,目前,世界上幾乎所有的汽車生產(chǎn)廠家都在通過采用HNBR同步帶來提高汽車的產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)踐證明,在一般行駛條件下HNBR同步帶的工作壽命可達(dá)100 000~150 000km。
4.2 有背布同步帶 汽車同步帶由于制造工藝的限制,帶的背部一般都是純橡膠,由于現(xiàn)在汽車同步帶在使用時(shí)背部需同時(shí)帶動(dòng)其它部件如油泵及張緊機(jī)構(gòu),尤其是直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。要求要有很大的張緊力,這樣對(duì)背部磨損非常大,純橡膠無法達(dá)到要求。如將帶的背部做成有布(如圖21),則可大大提高帶的背部耐磨性。 4.3 耐油同步帶 自上世紀(jì)60年代,美國通用公司首次將同步帶用于新開發(fā)的頂制式凸輪(OHC)發(fā)動(dòng)機(jī)替代原來使用的滾珠鏈條以來,由于同步帶具有同步性能好、噪音小、無需潤滑、重量輕、成本低和維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn),迅速在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用,尤其是小排量發(fā)動(dòng)機(jī),幾乎占100%。但是進(jìn)入新世紀(jì),隨著現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高,排放法規(guī)不斷加嚴(yán),維護(hù)周期的不斷延長(240 000 Km甚至300 000 Km)正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷不斷增大,對(duì)配氣正時(shí)的精度要求也越來越高,同步帶已越來越難滿足現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)苛刻的要求,再加上正時(shí)鏈條技術(shù)的提高如強(qiáng)度、耐磨、降噪和優(yōu)化設(shè)計(jì)等,克服了鏈條自身存在的缺點(diǎn),凸現(xiàn)鏈條傳動(dòng)大功率、無需維護(hù)和耐熱、耐油等固有的優(yōu)點(diǎn),因此近年來汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有傾向于使用鏈條的趨勢(shì)。
4.4 “人”字齒同步帶 “人”字齒同步帶類(圖24)似于“人”字齒輪,最大的優(yōu)點(diǎn)是降低噪音,傳動(dòng)能力和使用壽命也大幅提高。這種帶是固特異上世紀(jì)90年代發(fā)明的,并于“ENGLE”標(biāo)識(shí)推向市場(chǎng)。“人”字齒同步帶的開發(fā)成功,在同步帶發(fā)展歷史具有里程碑意義。該帶與相同的齒形直齒同步帶相比,噪音可降低10-26dB,使用壽命提高120%,傳動(dòng)能力也大幅提高(或減少帶寬)等。 4.5 斜齒同步帶 斜齒同步帶(如圖25)特點(diǎn)與“人”字齒同步帶,其原理類似于斜齒輪,其螺旋角α≤10°。是日本大阪工業(yè)大學(xué)同步帶專家小山富夫最早研究的,日本阪東、三星和UNITTA做了許多實(shí)用化研究。
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摘 要 本文介紹我國傳動(dòng)帶品種、原材料、生產(chǎn)工藝和裝備的技術(shù)狀況,對(duì)其現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行探討并提出我國傳動(dòng)帶技術(shù)未來發(fā)展的幾點(diǎn)建議。
1.1 包布V帶
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