XPB2000帶齒三角帶同步帶受力情況的分析

1  張緊力
同步帶安裝時必須進行適當的張緊，以使帶具有一定的初拉力（張緊力）。初拉力過小會使同步帶在運轉中因齒合不良而發生跳齒現象，在跳齒的瞬間，可能因拉力過大而使帶斷裂或帶齒斷裂；初拉力過小還會使同步帶傳遞運動的精度降低，帶的振動噪音變大。而初拉力過大則會使帶的壽命降低，傳動噪音增大，軸和軸承上的載荷增大，加劇軸承的發熱和使軸承壽命降低。故控制同步帶傳動合宜的張緊力是保證同步帶傳動正常工作的重要條件。
設為同步帶傳動時帶的張緊力，、、F分別為帶傳動工作時帶的緊邊拉力、松邊拉力、和有效拉力。為了保證同步帶在帶輪上齒合可靠、不跳齒，同步帶運轉時緊邊帶的彈性伸長量與松邊帶的彈性收縮量應保持近似相等。因此，緊邊拉力的增加量應等于松邊拉力的減少量，即
-=-或    +=2、=0.5（+）        式1-1
2  力 （上海天頓機電設備有限公司）
力即為同步帶作用在軸上的力，是緊邊拉力與松邊拉力的矢量和，如圖2-1所示：
圖2-1同步帶的力、緊邊拉力、松邊拉力
據機械標準JB/T 7512.3-1994力Q計算如下所示：
Q= N                                式2-1
當工況系數1.3時：
Q=0.77 N                             式2-2
式中： ――矢量相加修正系數，如圖2-2：
圖2-2  矢量相加修正系數
上圖中為小帶輪包角，。
為工況系數，對于醫療機械，其值如圖2-3所示：
圖2-3   醫療機械的工況系數
對于醫療機械，取=1.2，所以有力Q= N，其中值大于0.5。
另外由式1-1有張緊力=0.5（+）。
由此可看出力大于張緊力，故設計時只需計算傳動中所受的力，Q= N 。
而帶的緊邊張力與松邊張力分別由下面公式所得：
N                     式2-3
N                     式2-4
式中：   V為帶速，；
為設計功率，，KW；為工況系數，P為需傳遞的名義功率（KW）。
所以力為：
N                    式2-5
對于頻繁正反裝、嚴重沖擊、緊急停機等非正常傳動，需視具體情況修正工況系數。
另外步進電機在工作時其工作過程是“加速-勻速-減速”的過程。在勻速時，電機所受負載為工件與導軌的滑動負載；電機加速時主要考慮慣性負載；如電機直接啟動，即轉速直接從0跳到所規定的轉速時，電機的滑動負載和慣性負載均要考慮。一般情況下電機傳遞的負載約為滑動負載的2~3倍。所以對于頻繁正反轉、嚴重沖擊的傳動機構，設計計算時：同步帶需傳遞的名義功率應是同步帶正常傳動需傳遞的功率的2~3倍。
從結構上講：如所需的力小于步進電機軸容許的懸掛負載，即可不必加聯軸器。
下表為東方馬達步進電機容許懸掛負載及容許軸向負載：
 

表2-1   東方馬達步進電機容許懸掛負載及容許軸向負載
上表中各系列步進電機所對應的外形尺寸及軸的大小如圖2-4、2-5、2-6所示：
圖 2-4   CMK24系列電機主要尺寸圖
圖2-5   CMK25系列電機主要尺寸圖
圖2-6   CMK26系列電機主要尺寸圖
設計時根據所設計的傳動系統即可計算出作用在步進電機軸上的力，再根據所涉及的步進電機由上圖表中查出電機軸的容許負載，兩相比較，只要力小于電機軸的容許懸掛負載即可。
且從式
N                      式2-5
中可看出作用在電機軸上的力受所需傳遞的功率、速度以及實際傳動情況的影響。
在應用中減少力的方法有：
1         減少同步帶小帶輪的包角，即采用小帶輪帶大帶輪的形式，這樣可以減少值（<1）；
2         在滿足設計要求的情況下減少同步帶的寬度，并安裝時使同步帶離步進電機軸的端面更遠，這樣可增加電機所容許的懸掛負載。
3 同步帶張緊的檢測
同步帶的張緊是靠加張緊輪的形式來控制的，如圖3-1：
圖3-1  同步帶的張緊
張緊力通常是通過在帶與帶輪的切點中心，加一垂直于帶的載荷Wd，使其產生規定的撓度f來控制的，如圖3-2：
圖3-2  同步帶的檢驗
對于公司常用的圓弧齒同步帶，3m及5m型號的同步帶所對應的載荷Wd如下圖：
檢測時一般應控制f20mm，如a特別大或特別小，則應相應增減Wd值。