某輸彈機同步帶傳送分析

張家越 郝秀平

（中北大學 機電工程學院，山西 太原 030051）

1 同步帶傳送介紹

同步帶傳動是由一根內周表面設有等間距齒形的環行帶及具有相應吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優點。轉動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。傳輸用同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩同步帶傳送具有以下特點：（1）傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比；（2）傳動平穩，具有緩沖、減振能力，噪聲低；（3）傳動效率高，可達0.98，節能效果明顯；（4）維護保養方便，不需潤滑，維護費用低；（5）速比范圍大，一般可達10，線速度可達50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦；（6）可用于長距離傳動，中心距可達10m 以上。(7)相對于V型帶傳送，預緊力較小，軸和軸承上所受載荷小。[1]

由于同步帶的工作面呈齒形，與帶輪的齒槽做嚙合傳動，并由帶體內層的纖維抗拉層承受負載，以保持帶的節線長度不變，故帶與帶輪之間沒有相對滑動，可以實現帶與帶輪之間的同步傳動，還可以進行高精度的精密運輸與定位運動。而且傳動平穩，結構緊湊，環境適應能力強，維護方便成本低，因此可以實現炮彈準確的交接定位和快速輸送[2]。如圖1 所示。

圖1

2 建模與仿真

根據實際需要，傳送帶是在標準同步帶的基礎上添加彈槽來實現傳送帶的整體建模，RECURDYN 能夠方便的通過輸入參數的形式建立標準同步帶模型，然后彈槽通過Fixed 與帶體固定。在主動輪和從動輪分別添加旋轉副，在主動輪上添加恒定的角速度，本文選用“T”型齒工業用同步帶。

具體參數如下：型號：XH；節距(mm)：22.225；齒高(mm)：6.35；帶厚(mm)：11.20；角度β°：40。模型如圖2 示。

圖2

2 同步帶動態分析

圖3 為在坐標系中，沿X、Y、Z 方向上的時間位移曲線，由X 方向可以看出，帶輪啟動后，帶塊的運動軌跡，帶塊正常運動，兩個波谷之間為一個循環；由Y 方向曲線可以看出，特別是啟動階段，主動輪突然恒定角速度，帶輪和帶塊嚙合受力不均，主從動輪速度差異導致帶塊垂直于運動方向有竄動； 同時還可以看出，在Z 方向上，有細小位移，即反應了帶傳動存在橫向震動的特性[3]。

圖3

從圖4 看出主動輪由于給定恒定的驅動，轉速是一條直線，從動輪曲線存在波動，反映出了同步帶傳送存在的多邊形效應導致的主從動輪速度差異。在啟動階段，為了適應帶輪與帶之間裝配間隙，從動輪速度波動較大，當嚙合完全后，速度波動才趨于穩定的幅值，能夠實現同步傳動。

圖4

圖5

圖5 分別為2 號帶塊張緊力和接觸應力曲線，可以看出，當帶塊在橫向運動時，帶塊張緊力有規律的波動，當帶塊繞帶輪轉動時，張緊力最小。從接觸應力曲線來看，在啟動階段，帶與帶輪分離，接觸應力急劇變小，當帶塊未與帶輪嚙合時，接觸應力為0。

3 結束語

綜上所述，利用RECURDYN 能夠很好地反映出傳送帶的傳送特性，與實際情況相吻合，同步帶傳送的性能完全能夠滿足在輸彈設備中的運用。同時在仿真之前，要根據實際情況選擇合適的傳送帶參數建模，在仿真過程中，調整好帶塊連接參數，阻尼的設置，使仿真結果更加準確。

[1]葛正浩，馬志平，張凱凱，梁金生.基于RecurDyn 的同步帶間歇傳動的動態性能研究[J].陜西科技大學學報，2012（10）.

[2] 莊工.同步帶傳動的設計計算和使用機械制造[J].1989（12）:9-12.