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世界传动带发展现状与展望

传动带是将原动机的电机或发动机旋转产生的动力,通过带轮由胶带传导到机械设备上,故又称之为动力带。它是机电设备的核心联结部件,种类异常繁多,用途极为广泛。从大到几千千瓦的巨型电机,小到不足一个千瓦的微型电机,甚至包括家电、电脑、机器人等精密机械在内都离不开传动带。它的最大特点是可以自由变速,远近传动,结构简单,更换方便。所以,从原始机械到现代自动设备都有传动带的身影,产品历经多次演变,技术日臻成熟。

动力传导有链条、齿轮、耦联(联轴)等多种多样形式。然而,从经济性和成本角度来考虑,迄今为止,莫过于弹性体的胶带。因此,世界上现在许多传动方式大多仍以胶带传动为主,而且其发展仍在不断扩大。

传动带最初是由皮革制造的,19世纪中叶为橡胶所取代。20世纪60年代开始,陆续由NR、SBR转向CR、PUR。进入80年代,又进一步扩大到采用CSM和HNBR。胶带的形状也从乎板型扩大到角型、圆型、齿型,使用从单根传动发展到成组并联,从而形成今日的传动带系列群体。

1、发展现状

传动带有传递和变速两种功能,分为摩擦传动和啮合传动两大类别。到目前为止,全球各传动带生产厂在结构形状上已形成V带、平带、齿带和圆带四大体系,包括尺寸规格在内已逾千种。特别是齿带,最近十几年来,随着精密机械和电子信息技术的进步,作为橡胶工业的高新技术产品,在世界各地发展十分迅猛,产量急剧扩大。传动带的品种分类。

1.1平板带

平板带是传动带最老的一个品种,约有100余年的历史,但直至20世纪中叶,仍占据传动带中一半左右的市场份额。它以结构简单、传动方便、不受距离限制、容易调节更换等特点,在各种工农业机械中得到普遍采用。平板带宽度一般由16-600mm,长度最大可达100~200m,层数最多为6一带中最常见的为帆布带,分为包层式、叠层式和叠包式三种。叠层带为包层带(又称圆边带)的改进产品,具有带体柔软,富有弹性,耐屈性好等优点,适于在小带轮和20m/s以上的快速传动装置上使用。而叠包带介于两者之间,用于边部易受磨损的传动。由于平板带的传动效率低(一般为85%左右),且占据面积较大,因此,从20世纪60年代以后世界各国产量逐年下降。目前在发达国家,除部分农业机械和轻纺机械尚少量使用之外,已处于被淘汰的状态。另一方面,在这一时期,以化纤帆布和帘布为芯体而制成的无接头和热接头环形带,则在全球获得了长足发展。它以强度大、噪声低、传动平稳、运输圆滑、耐屈挠、寿命长和无需接头等为特点,使用领域不断扩大,并在微型传动带中形成主流。

近年来,随着高新技术产业的崛起,这种微型带尤其在电脑周边设备、办公自动化设备以及省力化设备等方面普遍使用。例如,自动检票机、自动售票机、货币兑换机、发券机、取款机、银行结算机、自动检验机、复印机、医疗器械、自动包装机、鱼群探测器等等,美日欧等国家每年都以双位数增长。

这种高性能的无接头平板带,现已发展到有聚氨酯带、聚氨酯芯体带和橡胶帆布芯体带三种类型。在橡胶微型带中,除化纤帆布外,还有使用尼龙膜片、芳纶帘线、玻璃纤维帘线为芯体以及表面橡胶覆以铬皮的特种产品。它们同传统的帆布平板带有着本质的不同,规格要求非常精密,附加价值很高,世界各大胶带生产厂家竞相发展,已成为橡胶工业中的高新技术产品。目前,德国的金珂林、瑞士的哈巴基、雷达,以及日本的新田等公司,都是这一领域的知名大企业,并把以聚氨酯为主的高档和特种微型带作为其全力开发的主导产品。

1.2三角带

三角带又称V型带,是传动带中产量最大、品种最多、用途最广的一种产品。自从1917年首次由美国制成汽车风扇带,20年代初开始推广用于工农机械之后,半个多世纪以来久盛不衰,发展十分迅速,现已成为传动带的主流。在世界各国传动带中,从橡胶用量来看,三角带现已占到65%上,齿型带为25%,平板带则已退减到10%以下。目前,三角带已成为世界各种机械装置动力传动和变速的主要器材,在当今农机、机床、汽车、船舶、办公设备等广泛领域,发挥着日益重要的作用。

按照断面尺寸,三角带可分为产业机械用的Y、O、A、B、C、D、E七种工业型号和汽车、拖拉机等用的各类风扇带,共计两大类别。Y、O型为最小的V型带,主要用于打字机、切书机等办公设备、家电制品(洗衣机、榨汁器、吸尘器)。一般产业机械,随着马力的增大,顺序使用A、B、C、D、E等V型带,其中D、E型为重型带,用于船舶、电力等大型机械。至于风扇带,除了汽车、拖拉机之外,还大量用在水泵、空调等方面。在发达国家,三角带与风扇带的生产比率已达到2:1-3:2的程度,风扇带呈现明显上升的势头。

三角带一般都是指包布式V型带,从20世纪60年代开始,为提高传动带的耐久性,又出现了切边式V型带。这种切边V型带,由于胶带结构侧面没有包布,带体十分柔软,耐屈挠疲劳性能非常好,因而得到迅速发展。进入80年代,为解决三角带多根成组传动时因产生不一样长而带来的传动效率和使用寿命下降等问题,又兴起了多根三角带用平板带固定在一起的三角带。习惯称之为联组三角带的V型平板带,具有极大的优越性,因而又开始出现V型平板带取代包布式和切边式三角带的现象。这种三角带与平板带结合的胶带,虽然对带轮沟槽有特殊的要求,然而由于带体很薄,与带轮的接触面积大,弯曲性好,带轮缩小,可使传动装置进一步小型化、节能化,在世界发达国家的生产量急剧增长。

近些年来,为适应各种传动装置的特殊需要,除普通标准型的三角带之外,还出现了数量众多、形状各异的特种三角带,它们主要有:

(1)窄型和宽型三角带

普通三角带的宽高比为1:1.5~1.6,而窄型和宽型的三角带分别为1:1.2和1:2。窄型V带的结构尺寸比普通V带可以减少约50%,能节省大量原材料,同时强力均匀,有效接触面积大,弯曲应力小,可大大延长使用寿命。窄型v带的传动效率可达90%一97%,极限速度达40-50m/s,传动能力提高0.5~1.5倍,最适于短距离、小带轮于变速传动,故又称之为变速带。其特点是在带的上下表面,大多制成单面或双面的弧形或齿形状态,使之易于调速,主要用在低速的圆锥式和圆盘式无级变速器方面。

(2)小角和大角三角带

它同普通三角带的主要区别是,夹角40`改为30`和60`左右。小角V带能使接触面减小,降低所需张力,可延长使用寿命,适于设备的小张力传动。大角V带为上半部呈矩形,下半部呈倒梯形的六角带,能使摩擦损失减小,承载能力增大,带体柔软,适于轻小型设备的高速传动。

(3)活络和冲孑L三角带

活络带由多个小段以金属螺钉连结而成。冲孔带在带体纵向冲有许多等距的透孔用以连接接头。这种V带都是可以接头的三角带,可根据需要长度随意自由接头定长。它弥补了普通三角带无接头,只能按规定长度使用的限制。另外一个好处是,在使用中,当三角带体出现局部损坏后,可更换损坏部位继续使用,同时,它还有可简单自由调节长度大小的优点。但因强度较低,只能用于低速传动,又由于存在精确度低、传动效率差等问题,近些年来使用日趋减少。

此外,对指定用于汽车、拖拉机等各种内燃机驱动风扇而用的三角带,人们专门称之为风扇带。它的特点是以单根使用为主,带轮很小,传距很短,速度与功率常变,是属于接触温度较高、在苛刻环境条件下使用的一种V带。风扇带也常用在发电机、压缩机、动力泵等方面。风扇带由于其性能要求与普通三角带完全不同,在工业上单独分类统计。近些年来,世界风扇带的发展十分迅速,数量已占到三角带总量的三分之一。

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