带式输送机V带传动可靠性设计

摘 要：文章在已知可靠度条件下，对V带传动进行可靠性设计确定零件的参数和结构尺寸，可以得出在满足零件可靠度的条件下，V带的根数可以减少。

关键词：带式输送机；可靠性；设计

引言

随着科学技术的发展，可靠性技术也变得越来越重要，特别地，人们对机械产品的可靠性设计更加重视。所谓可靠性设计，是指在常规机械设计的设计原理、准则计算方法以及计算公式上，将这些公式中的设计变量作为服从某种分布规律的随机变量处理。可靠性设计主要分两类：（1）已知可靠度条件，确定零件的参数和结构尺寸；（2）已知零件参数及结构尺寸，确定零件的可靠度及安全寿命。

1 V带的可靠性设计

1.1 工作条件

带式运输机连续单向运转，载荷变化不大，空载启动；输送带速度允许误差±5%；室内工作，有粉尘，单班制工作（每天工作8小时），使用期限8年（每年300天），检修期间隔为3年；在中小型机械厂小批量生产。

1.2 基本数据

（1）输送带数据如下：

（2）查机械设计手册得V带传动效率、各轴轴承效率、各齿轮啮合效率、联轴器效率、卷筒效率分布，以及输送带的数据：

a.根据公式Pd==确定电动机所需要功率；

b.根据公式nw=确定运输机转速；

查机械设计手册及根据经验确定总传动比i范围，根据公式nd=i×nw（i=8～40），进而确定电动机所需转速范围，则选择电动机型号（三相异步电动机）。

c.由b.可得到运输机转速，电动机转速，则可确定总传动比i=（nm为电动机满载转速），可得总传动比i=29.2。根据传动比分布原则，确定V带传动比i带，查设计手册得V带传动比i带为2～4，此设计取i带=2.5。

（3）选题准则

V带传动的设计准则为：在保证带传动不打滑的条件下，保证其具有一定的疲劳强度和寿命，V带传动具有可靠度R，且R≥90%。

（4）设计要求

a. V带的传动功率满足带式输送机的正常运作；

b. 在实际应用中，要求V带中心距不超过1200mm；

c. 保证V带一定疲劳强度和寿命，保证其可靠度R≥90%。

（5）设计计算过程

a. 确定V带的计算功率pca pca=pmKA=4.4kW

其中：pm为电动机额定功率；KA为工作情况系数，查表可得KA=1.1。

b. 选择V带的带型

根据计算功率pca、小带轮转速n1（2890r/min），查设计手册，选择B型V带。

c. 确定带轮基准直径dd，并验算带速

根据带型，查设计手册初选小带轮直径160mm。

验算带速：

所以带速合适。

设在此带传动中，取滑动率ε为1%，则根据带传动的平均传动比公式i带==，可得到大带轮直径d2=396，经查表圆整可取d2为400mm。

d.确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld

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

由公式L0≈2a0（d1+d2）+经计算可得：L0为2894mm； 经查表可得，Ld=3150mm；

则中心距a≈a0+，即a取1128mm，符合题目要求不超过1200mm。

e.确定小带轮包角α1

由公式α1≈180°-（d2-d1），α2≈180°+（d2-d1）可得小带轮包角α1小于大带轮包角α2，并且小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。因此打滑只可能在小带轮上发生，为提高V带的传动能力，应使α1≥90°。

经计算则取α1=167.8°，且满足α1≥90°。

f.确定带的根数z 根据公式 ，查设计手册可得

其中：KA为工作情况系数，查表可得KA=1.1；Pm为电动机额定功率，由上可得为4kW；

p0为单根V带的基本额定功率，Δp0为单根V带额定功率的增量。经查设计手册可得：p0为4.89kW，Δp0为0.89kW；Kα为包角不等于180°时的修正系数，KL为带长不等于实验规定的特定带长时的修正系数。查设计手册可得：Kα为0.98，KL为1.07。

带入经计算可得：z为0.73，则选V带1根。

g. V带能传递的功率均值s s=p0+Δp0=5.78kW

h. V带能传递的功率的标准差 s==0.385

i. 实际传递功率的均值σ σ==4.20kW

j. 实际传递功率的标准差：

求各修正系数的变差系数：

综合变差系数：

则根据公式可得：CZ=0.0379 则标准差SP=CZ·σ=0.1592

可靠性指数：C、C、C均小于0.10，可用正态-正态模型计算可靠度：

根据公式：

由上表可得：ZR=3.792，则R﹥0.99989>90%，V带传动满足可靠性设计要求。

2 结束语

本次设计只是针对V带传动的可靠性设计，具体来说是V带所能传递功率的可靠性設计。而对于具体的V带设计，比如V带初拉力Fo，V 带压轴力Fp，以及V带轮的具体可靠性设计过程没有涉及。总体来讲，通过本设计可以得出在满足零件可靠度的条件下，V带的根数可以减少，此次设计不能完整构成一个体系，比较片面一些。

参考文献

[1]邬华芝，高德平，郭海丁.V型带传动可靠性设计方法分析[J].机械设计与研究，2001，17（2）：53-54.

[2]王启，王文博.常用机械零件可靠性设计[M].北京：机械工业出版社，1996.

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[4]彭文生，等.机械设计[M].武汉：华中理工大学出版社，1996.

作者简介：袁小航，研究生。