V带传动的设计方法及步骤

设计普通V带传动之前，需事先确定以下内容：传动的用途、工作情况及原动机的类型、启动方式；传递的功率P；小带轮转速n1、大带轮转速n2（或者传动比i）等。普通V带传动的一般设计步骤如下。

1.计算功率Pc

计算功率Pc的计算公式为

式中，P——名义功率（理论功率）；

KA——工况系数，其值见表6.5。

表6.5　工况系数KA

2.确定V带型号

V带的型号可根据计算功率Pc和小带轮转速n1在图6.9中确定。若以Pc和n1为坐标确定的点靠近两种截型区域的交界处，可先按两种截型分别计算，最后对设计结果进行分析比较，决定取舍。

图6.9　普通V带选型图

注意：在两种型号相邻的区域，若选用截面较小的型号，则根数较多，传动尺寸相同时可获得较小的弯曲应力，带的寿命较长；选截面较大的型号时，可减少带的根数，但是带轮尺寸、传动中心距都会有所增加。

3.确定带轮的基准直径d1和d2

带轮愈小，弯曲应力愈大，弯曲应力是引起带疲劳损坏的重要因素。因此，为减小带的弯曲应力，应尽可能选用较大的带轮直径，但会加大传动的外廓尺寸，故应根据实际情况选取适当的带轮直径。小带轮的直径d1应大于或等于表6.6所示的dmin。具体可参考相关设计手册。

表6.6　普通V带带轮的最小直径dmin

大带轮直径d2可由下式求得，即

4.验算带速v

带速v越大，则带传动的承载能力就越大。但是，若带速过高，离心力过大，将大大减小带与带轮之间的正压力及摩擦力，反而导致带传动承载能力下降。通常，要求带的工作速度在5～25 m/s。带速计算公式为5.计算中心距a、V带基准长度Ld

式中d1的单位为mm；n1的单位为r/min，v的单位为m/s。

带传动的中心距不宜过大，否则将由于载荷变化而引起带的颤动。中心距也不宜过小，有两点原因：中心距愈小，则带的长度愈短，在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数增多，会加速带的疲劳损坏；当传动比i较大时，短的中心距将导致包角α1过小。

对于V带传动，一般可按下式计算初定中心距a0，即

计算初定中心距a0后，可根据下式计算初定带长L0，即

由表6.1选定相近的基准长度Ld后，再根据下式近似计算实际中心距a。即

考虑到安装调整和补偿张紧力（如胶带伸长而松弛后的张紧）的需要，中心距的变动范围为（a-0.015Ld）～（a+0.03Ld）。

6.验算小带轮包角α1

V带传动的包角α1一般不小于120°，可用下式验算小带轮包角α1，即

7.计算带的根数z

Ⅴ带的根数z可由下式求得，即

8.计算预紧力F0

预紧力的大小是保证带传动正常工作的重要因素。预紧力过小，则摩擦力小，容易发生打滑；预紧力过大，则带的寿命低，轴和轴承承受的压力大。

对于V带传动，既能保证传动能力又不出现打滑的单根普通V带最适合的预紧力F0可由下式计算，即

表6.7　普通V带每米长度的质量q

9.计算作用在带轮轴上的载荷FQ

作用在带轮轴上的载荷FQ可由下式求得，即

10.带轮结构设计

带轮的结构设计见本章第5节。

例6.1　设计鼓风机用的普通V带传动（载荷变动小）。选用Y系列异步电动机驱动（交流启动），已知主动带轮转速n1=1 460 r/min，鼓风机转速n2=640 r/min，名义功率P=7.5　kW，两班工作制。

解：（1）选择Ⅴ带型号。

①求计算功率Pc。

查表6.5得KA=1.2，故

Pc=KAP=1.2×7.5　kW=9 kW

②选择型号。

根据Pc=9 kW，n1=1 460 r/min，由图6.9查出此坐标点在A型区域，所以选择A型带。

（2）确定大、小带轮直径d1和d2。

由表6.6可知，d1应不小于75 mm，现取d1=112 mm，由式（6.22）可得

（3）验算带速v。(www.xing528.com)

由式（6.23）得

带速在5～25 m/s之间，符合要求。

（4）确定传动中心距a、带基准长度Ld。

计算初定中心距为

a0=1.5(d1+d2)=1.5×(112 mm+250 mm)=543 mm

取a0=550 mm，符合0.7（d1+d2）≤a0≤2（d1+d2）的要求。

由式（6.24）得

查表6.1，A型带选取Ld=1 800 mm，由式（6.25）可得

（5）验算小带轮包角α1。

由式（6.26）可得

因此，小带轮包角符合要求。

（6）计算带的根数z。

由式（6.27）可知

根据n1=1 460 r/min、d1=112 mm，查表6.2得P0=1.61 kW；由传动比i=2.3，查表6.3得ΔP0=0.17　kW；由α1=167°，查表6.4得Kα=0.97；查表6.1得KL=1.01；由此得

取带的根数z为6根。

（7）计算预紧力F0。

查表6.7得q=0.1　kg/m，故由式（6.29）可知单根Ⅴ带的预紧力F0（初拉力）为

（8）计算作用在带轮轴上的载荷FQ。

由式（6.29）得

（9）带轮结构设计（略）。