带传动理论与技术的现状与发展

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　　摘  要：随着现代化机械制造的发展，自动化的日新月异，对带传动也有了更高的要求。文章简要介绍了带传动的理论与技术，对带传动现状和发展做出了分析与归纳，并提出带传动未来发展的一些观点。
　　关键词：带传动;传动带制造工艺;机械传动
　　中图分类号：TH132        文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）13-0168-02
　　Abstract： With the development of modern machinery manufacturing， the automation changes with each passing day， and the belt drive also has higher requirements. In this paper， the theory and technology of belt drive are briefly introduced， the present situation and development of belt drive are analyzed and summarized， and some viewpoints on the future development of belt drive are put forward.
　　Keywords： belt drive; transmission belt manufacturing technology; mechanical transmission
　　1 概述
　　带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力等特点，且其造价低、不需润滑、容易维护，因此，在近代机械传动中占有很高的地位。目前，随着工业技术水平的不断提高以及对机械设备功能化、多元化、精密化、智能化的要求，应用带传动的范围越来越广，传动形式也越来越多，传动带种类不断向多样性的方向发展。现今，带传动技术已广泛应用于机床、汽车、船舶、农机、智能装备等各个领域，在国民经济中发挥的作用非常重要。
　　2 带传动的主要类型
　　带传动是由固联于主动轴上的带轮（主动轮）、固联于从动轴上的带轮（从动轮）和紧套在轮上的传动带组成的。带传动主要有传递和变速两种功能， 常见的传动类型有：平带传动、V型带传动、多楔带传动、同步带传动和特殊带传动。带传动的结构简单，使用维护方便;过载时，带会在带轮上打滑，避免损坏其它零件，有过载保护作用;运行平稳噪音小、振动小;制造安装精度要求不高。各种不同类型的带传动都有各自的特点和适用范围。下面将简要介绍几种主要的带传动类型。
　　2.1 平带
　　平带传动是带传动中结构最简单的，是横截面为矩形或近似为矩形的传动带，适用于中心距较大的情况，但它不适合于高速传动。平带有普通平带、皮革平带、编织平带和复合平带几种类型。其具有抗拉强度较大，预紧力保持性能较好，耐湿性较好等特点，但其过载能力较小，耐热、耐油性较差。因此应用具有一定局限性，在现代机械中应用已经比较少见。
　　2.2 V带
　　V带俗称三角带，是断面为梯形的环形传动带的统称，分特种带芯V带和普通V带两大类。V带一般以纤维织物及织物粘合材料（如橡胶、塑料）制成。有结构简单、传动平稳、造价低廉、不需要润滑以及缓冲、吸震、易维护等特点，而且对比平型传动带有安装容易、占地面积小、噪音小等优点，在整个传动领域中占有十分重要地位。V带是带传动重要的组成部分，在整个带传动中所占比重最大，在各种机械设备中的应用十分广泛。
　　2.3 多楔带
　　多楔带又称复合三角带，它是一种新型传动带，是在平带基体下附有若干纵向三角形楔的环形带，是指以平带为基体、内表面排布有等间距纵向40°梯形楔的环形橡胶传动带，楔的侧面是其工作面。传动带轮与多楔带接触面积和摩擦力较大，载荷沿带宽的分布较均匀，因而传动能力更好，它兼有平带和V带的优点，柔性好，摩擦力大，适用于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，传动比可达10，带速可达40m/s，因此应用比较广泛。此外，多楔带的背面也能传动，而且可使用自动张力调整器，使传动更加安全、可靠，近年来越来越受到重视。
　　2.4 同步带
　　同步带传动由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。同步带的传动过程是通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，传速高，精度高，适合高精度仪器装置中，且无需润滑，无污染，因此可在工作环境较为恶劣的场所下正常工作。因为同步带传动综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，在一定条件下可以替代链传动和齿轮传动完成工作，因此其应用范围十分广泛，在各种类型的机械传动中都起到了非常重要的作用，发展前景十分广阔。
　　2.5 特殊帶
　　除了上述几种主要类型以外，还有一些比较少见的带传动类型，如截面为圆形的圆形带，截面为六角形的双V带等，这些特殊类型的带传动统称为特殊带。特殊带结构特殊，又有各自比较鲜明的特点，在机械传动中比较少见，往往应用于一些特定的场合。
　　3 带传动的技术现状
　　目前，随着工业技术水平日益提升，带传动的应用在各种机械设备传动中越来越普及、广泛，并在定范围内代替了一些其他的机械传动方式。现代所用的传动带已经过多年演变和革新，其技术基本成熟，下面将从几个方面简要介绍目前带传动的技术现今，传动带的材料已经有最初的橡胶尼龙材料扩大到棉纤维，人造丝，聚酯尼龙，玻璃纤维钢丝等多种材料。结构也有简单的平型转变为率y带，联组V带，同步带等，逐步形成了现在的传动带体系。今后，传动带将朝着结构材料多元化方向发展，其用途和品种规格也日趋多样化生产设备工艺近年来，随着现代科学技术的发展以及各种产业对机械化、自动化水平的提高，对传动带的使用要求也更加严格，这也为传动带的制造设备工艺发展提供了广阔的前景。传动带的生产工艺以形成了基本的体系，主要有基本成型、胶套硫化、磨削切割等生产工序，使用的设备也基本相同。目前，国外发达国家的传动带研发试验技术和生产工艺装备已经达到非常完善的地位，整个过程普遍实现了自动化，计算机控制等高度的机电一体化。而我国目前无论从加工工艺，还是试验设备，与国际先进水平相比，都有着明显的差距。 　　理论研究：目前，带传动的技术研究主要保持在新型特种带传动方面，特别是同步带传动领域，在现有齿形的基础上，不断涌现出各种新型的齿形，带传动的理论研究也日趋完善。同时，带传动的标准化工作也有很大成果，目前已经有多项国家标准和行业标准，基本形成了我国带传动标准化的完整体系。不过，带传动的理论研究多以大专院校，研究所为主从事相关研究的人员也相对较少且后继乏人，这些都是亟待解决的问题。
　　4 带传动的发展前景
　　带传动作为一种应用广泛的机械传动方式，其发展前景是非常广阔的，随着新技术的不断发展，带传动技术也相应的不断更新，同时，为适应越来越严格的要求，带传动也朝着性能更好，技术更高的方向不断发展，主要体现在以下几个方面。
　　（1）由于带传动自身特点和应用范围，新型传动带，如窄V带，宽V带，联组V带以及各种非标准传动带由于其性能优越，且结构灵活等特点，将逐渐取代平带V带等传统传动带成为市场的主流。（2）因为同步带轮有两大特点，一有皮带轮传动的优势，二有链轮传动的特点，所以同步带轮在整个链传动件产品中的市场同步带轮所占份额将会大幅度提高，有着十分乐观的前景发展，其市场潜力将是不可估量的同步带轮在整个链轮等传动件系列产品中代表着未来的发展方向和总的发展趋势，有着巨大的市场潜力，也有广阔的前景发展。（3）品种结构仍将向多品种、系列化方向发展。龙片基平带、多楔带和同步带等高传动效率、节能型带在传动带中的比例将继续上升，传动带的骨架材料继续向聚酪化、轻量化的方向发展。（4）新的设计方法与研究方法，以及实验方法等将在未来带传动设计的过程中逐渐应用，特别是对于产品的试验阶段，是对产品可靠性，效率的重要检验，因此非常重要的。
　　5 我国带传动相关问题与挑战
　　我国传动带行业工装设备通过多年来的向德国、意大利等国的学习，自主研发科技已有很大的进步，这也基本反映了我国传动带现阶段的发展水平，但与国外技术相比還有一定的差距。主要表现为：（1）许多厂商在生产传动带的生产线结构简单以及工艺装夹较差，厂房内温度湿度等环境需求控制能力不稳定，生产的产品质量自然而然也就很低，严重破坏了传动带市场的国内发展之路，特别是新型传动带的推广应用。（2）许多厂商在机械加工的设备精度低，编程工序累计误差大等，造成加工出来的产品与国外精度差距大，而且自动化，智能驱动装备应用是与国外许多厂商无法媲美的。（3）某些传动带的工装国内还是空白，如注射反应传动带、双面齿同步带、短纤维补强同步带、斜齿同步带和CVT用变速金属V带等制造技术和工装，急需有技术企业来填补市场空白。（4）目前国内同步带传动的设计依旧停留于对国外同步带、带轮的仿制和测绘的基础上，缺少符合我国国情的设计、计算等理论指导，因此造成设计上有很大的盲目性，面对使用时所出现的问题，如带轮外径偏差、带齿形状对啮合干涉的影响、产生同步带的爬齿、跳齿现象的原因等，都没有合理的解决办法。国家对于知识产权保护越来越重视，这将会严重制约我国传动带的可持续发展和参与国际竞争等问题。（5）实验检测手段相比较落后，国外大型的传动带厂家特别重视研究传动带性能问题和控制产品的质量，对传动带进行多角度、全方位研究，并且都有自己独特实验方式，而我国只有很少厂家有相关的技术和设备。
　　基于以上的问题，对未来传动带发展的方向，从技术，市场等角度笔者认为有如下观点：（1）更有效、更多元化的提高现有装备的可操作性和自动化水平，应用现代计算机技术可做到人机对话。（2）国内市场需求很高，随着机械工业4.0的发展，更优质的产品需要更新一代的设备诞生，如V带鼓式硫化机、双面齿同步带制造设备等。（3）全面加强对新技术、新工艺的研究和开发，如注射反应传动带、短纤维补强同步带、斜齿同步带、热塑性弹性体V带及CVT用变速V带等，并研制相应的装备。（4）加紧实验装备的国产化工作并提高其可操作性，特别是高温多楔带实验机、高温喷水汽车同步带疲劳寿命试验机和摩托车变速V带疲劳寿命试验机的研制和推广应用。（5）有一定技术条件的传动带生产厂家应积极自主研发传动带生产技术和装备，国家也应加强对有自主研发生产技术的厂家提供相应的支持。
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