帶式輸送機(jī)V帶傳動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)

摘 要：文章在已知可靠度條件下，對(duì)V帶傳動(dòng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)確定零件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸，可以得出在滿足零件可靠度的條件下，V帶的根數(shù)可以減少。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；可靠性；設(shè)計(jì)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可靠性技術(shù)也變得越來越重要，特別地，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)更加重視。所謂可靠性設(shè)計(jì)，是指在常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理、準(zhǔn)則計(jì)算方法以及計(jì)算公式上，將這些公式中的設(shè)計(jì)變量作為服從某種分布規(guī)律的隨機(jī)變量處理?？煽啃栽O(shè)計(jì)主要分兩類：（1）已知可靠度條件，確定零件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸；（2）已知零件參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸，確定零件的可靠度及安全壽命。

1 V帶的可靠性設(shè)計(jì)

1.1 工作條件

帶式運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)；輸送帶速度允許誤差±5%；室內(nèi)工作，有粉塵，單班制工作（每天工作8小時(shí)），使用期限8年（每年300天），檢修期間隔為3年；在中小型機(jī)械廠小批量生產(chǎn)。

1.2 基本數(shù)據(jù)

（1）輸送帶數(shù)據(jù)如下：

（2）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得V帶傳動(dòng)效率、各軸軸承效率、各齒輪嚙合效率、聯(lián)軸器效率、卷筒效率分布，以及輸送帶的數(shù)據(jù)：

a.根據(jù)公式Pd==確定電動(dòng)機(jī)所需要功率；

b.根據(jù)公式nw=確定運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速；

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定總傳動(dòng)比i范圍，根據(jù)公式nd=i×nw（i=8～40），進(jìn)而確定電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)速范圍，則選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)（三相異步電動(dòng)機(jī)）。

c.由b.可得到運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，則可確定總傳動(dòng)比i=（nm為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速），可得總傳動(dòng)比i=29.2。根據(jù)傳動(dòng)比分布原則，確定V帶傳動(dòng)比i帶，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得V帶傳動(dòng)比i帶為2～4，此設(shè)計(jì)取i帶=2.5。

（3）選題準(zhǔn)則

V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，保證其具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命，V帶傳動(dòng)具有可靠度R，且R≥90%。

（4）設(shè)計(jì)要求

a. V帶的傳動(dòng)功率滿足帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)作；

b. 在實(shí)際應(yīng)用中，要求V帶中心距不超過1200mm；

c. 保證V帶一定疲勞強(qiáng)度和壽命，保證其可靠度R≥90%。

（5）設(shè)計(jì)計(jì)算過程

a. 確定V帶的計(jì)算功率pca pca=pmKA=4.4kW

其中：pm為電動(dòng)機(jī)額定功率；KA為工作情況系數(shù)，查表可得KA=1.1。

b. 選擇V帶的帶型

根據(jù)計(jì)算功率pca、小帶輪轉(zhuǎn)速n1（2890r/min），查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇B型V帶。

c. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd，并驗(yàn)算帶速

根據(jù)帶型，查設(shè)計(jì)手冊(cè)初選小帶輪直徑160mm。

驗(yàn)算帶速：

所以帶速合適。

設(shè)在此帶傳動(dòng)中，取滑動(dòng)率ε為1%，則根據(jù)帶傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比公式i帶==，可得到大帶輪直徑d2=396，經(jīng)查表圓整可取d2為400mm。

d.確定中心距a，并選擇V帶的基準(zhǔn)長度Ld

由公式0.7（d1+d2）?a0?2（d1+d2），初定a0=1000mm，

由公式L0≈2a0（d1+d2）+經(jīng)計(jì)算可得：L0為2894mm； 經(jīng)查表可得，Ld=3150mm；

則中心距a≈a0+，即a取1128mm，符合題目要求不超過1200mm。

e.確定小帶輪包角α1

由公式α1≈180°-（d2-d1），α2≈180°+（d2-d1）可得小帶輪包角α1小于大帶輪包角α2，并且小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此打滑只可能在小帶輪上發(fā)生，為提高V帶的傳動(dòng)能力，應(yīng)使α1≥90°。

經(jīng)計(jì)算則取α1=167.8°，且滿足α1≥90°。

f.確定帶的根數(shù)z 根據(jù)公式 ，查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得

其中：KA為工作情況系數(shù)，查表可得KA=1.1；Pm為電動(dòng)機(jī)額定功率，由上可得為4kW；

p0為單根V帶的基本額定功率，Δp0為單根V帶額定功率的增量。經(jīng)查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：p0為4.89kW，Δp0為0.89kW；Kα為包角不等于180°時(shí)的修正系數(shù)，KL為帶長不等于實(shí)驗(yàn)規(guī)定的特定帶長時(shí)的修正系數(shù)。查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：Kα為0.98，KL為1.07。

帶入經(jīng)計(jì)算可得：z為0.73，則選V帶1根。

g. V帶能傳遞的功率均值s s=p0+Δp0=5.78kW

h. V帶能傳遞的功率的標(biāo)準(zhǔn)差 s==0.385

i. 實(shí)際傳遞功率的均值σ σ==4.20kW

j. 實(shí)際傳遞功率的標(biāo)準(zhǔn)差：

求各修正系數(shù)的變差系數(shù)：

綜合變差系數(shù)：

則根據(jù)公式可得：CZ=0.0379 則標(biāo)準(zhǔn)差SP=CZ·σ=0.1592

可靠性指數(shù)：C、C、C均小于0.10，可用正態(tài)-正態(tài)模型計(jì)算可靠度：

根據(jù)公式：

由上表可得：ZR=3.792，則R﹥0.99989>90%，V帶傳動(dòng)滿足可靠性設(shè)計(jì)要求。

2 結(jié)束語

本次設(shè)計(jì)只是針對(duì)V帶傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)，具體來說是V帶所能傳遞功率的可靠性設(shè)計(jì)。而對(duì)于具體的V帶設(shè)計(jì)，比如V帶初拉力Fo，V 帶壓軸力Fp，以及V帶輪的具體可靠性設(shè)計(jì)過程沒有涉及?？傮w來講，通過本設(shè)計(jì)可以得出在滿足零件可靠度的條件下，V帶的根數(shù)可以減少，此次設(shè)計(jì)不能完整構(gòu)成一個(gè)體系，比較片面一些。

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作者簡介：袁小航，研究生。