帶傳動(dòng)理論與技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

楊尚武 項(xiàng)杰

摘 ?要：隨著現(xiàn)代化機(jī)械制造的發(fā)展，自動(dòng)化的日新月異，對(duì)帶傳動(dòng)也有了更高的要求。文章簡(jiǎn)要介紹了帶傳動(dòng)的理論與技術(shù)，對(duì)帶傳動(dòng)現(xiàn)狀和發(fā)展做出了分析與歸納，并提出帶傳動(dòng)未來發(fā)展的一些觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：帶傳動(dòng);傳動(dòng)帶制造工藝;機(jī)械傳動(dòng)

中圖分類號(hào)：TH132 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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

帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力等特點(diǎn)，且其造價(jià)低、不需潤(rùn)滑、容易維護(hù)，因此，在近代機(jī)械傳動(dòng)中占有很高的地位。目前，隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高以及對(duì)機(jī)械設(shè)備功能化、多元化、精密化、智能化的要求，應(yīng)用帶傳動(dòng)的范圍越來越廣，傳動(dòng)形式也越來越多，傳動(dòng)帶種類不斷向多樣性的方向發(fā)展。現(xiàn)今，帶傳動(dòng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽車、船舶、農(nóng)機(jī)、智能裝備等各個(gè)領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮的作用非常重要。

2 帶傳動(dòng)的主要類型

帶傳動(dòng)是由固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪（主動(dòng)輪）、固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪（從動(dòng)輪）和緊套在輪上的傳動(dòng)帶組成的。帶傳動(dòng)主要有傳遞和變速兩種功能， 常見的傳動(dòng)類型有：平帶傳動(dòng)、V型帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)和特殊帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便;過載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，避免損壞其它零件，有過載保護(hù)作用;運(yùn)行平穩(wěn)噪音小、振動(dòng)小;制造安裝精度要求不高。各種不同類型的帶傳動(dòng)都有各自的特點(diǎn)和適用范圍。下面將簡(jiǎn)要介紹幾種主要的帶傳動(dòng)類型。

2.1 平帶

平帶傳動(dòng)是帶傳動(dòng)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的，是橫截面為矩形或近似為矩形的傳動(dòng)帶，適用于中心距較大的情況，但它不適合于高速傳動(dòng)。平帶有普通平帶、皮革平帶、編織平帶和復(fù)合平帶幾種類型。其具有抗拉強(qiáng)度較大，預(yù)緊力保持性能較好，耐濕性較好等特點(diǎn)，但其過載能力較小，耐熱、耐油性較差。因此應(yīng)用具有一定局限性，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用已經(jīng)比較少見。

2.2 V帶

V帶俗稱三角帶，是斷面為梯形的環(huán)形傳動(dòng)帶的統(tǒng)稱，分特種帶芯V帶和普通V帶兩大類。V帶一般以纖維織物及織物粘合材料（如橡膠、塑料）制成。有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉、不需要潤(rùn)滑以及緩沖、吸震、易維護(hù)等特點(diǎn)，而且對(duì)比平型傳動(dòng)帶有安裝容易、占地面積小、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)傳動(dòng)領(lǐng)域中占有十分重要地位。V帶是帶傳動(dòng)重要的組成部分，在整個(gè)帶傳動(dòng)中所占比重最大，在各種機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛。

2.3 多楔帶

多楔帶又稱復(fù)合三角帶，它是一種新型傳動(dòng)帶，是在平帶基體下附有若干縱向三角形楔的環(huán)形帶，是指以平帶為基體、內(nèi)表面排布有等間距縱向40°梯形楔的環(huán)形橡膠傳動(dòng)帶，楔的側(cè)面是其工作面。傳動(dòng)帶輪與多楔帶接觸面積和摩擦力較大，載荷沿帶寬的分布較均勻，因而傳動(dòng)能力更好，它兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)，柔性好，摩擦力大，適用于傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，傳動(dòng)比可達(dá)10，帶速可達(dá)40m/s，因此應(yīng)用比較廣泛。此外，多楔帶的背面也能傳動(dòng)，而且可使用自動(dòng)張力調(diào)整器，使傳動(dòng)更加安全、可靠，近年來越來越受到重視。

2.4 同步帶

同步帶傳動(dòng)由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。同步帶的傳動(dòng)過程是通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動(dòng)力。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，傳速高，精度高，適合高精度儀器裝置中，且無需潤(rùn)滑，無污染，因此可在工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。因?yàn)橥綆鲃?dòng)綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)，在一定條件下可以替代鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)完成工作，因此其應(yīng)用范圍十分廣泛，在各種類型的機(jī)械傳動(dòng)中都起到了非常重要的作用，發(fā)展前景十分廣闊。

2.5 特殊帶

除了上述幾種主要類型以外，還有一些比較少見的帶傳動(dòng)類型，如截面為圓形的圓形帶，截面為六角形的雙V帶等，這些特殊類型的帶傳動(dòng)統(tǒng)稱為特殊帶。特殊帶結(jié)構(gòu)特殊，又有各自比較鮮明的特點(diǎn)，在機(jī)械傳動(dòng)中比較少見，往往應(yīng)用于一些特定的場(chǎng)合。

3 帶傳動(dòng)的技術(shù)現(xiàn)狀

目前，隨著工業(yè)技術(shù)水平日益提升，帶傳動(dòng)的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)中越來越普及、廣泛，并在定范圍內(nèi)代替了一些其他的機(jī)械傳動(dòng)方式。現(xiàn)代所用的傳動(dòng)帶已經(jīng)過多年演變和革新，其技術(shù)基本成熟，下面將從幾個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹目前帶傳動(dòng)的技術(shù)現(xiàn)今，傳動(dòng)帶的材料已經(jīng)有最初的橡膠尼龍材料擴(kuò)大到棉纖維，人造絲，聚酯尼龍，玻璃纖維鋼絲等多種材料。結(jié)構(gòu)也有簡(jiǎn)單的平型轉(zhuǎn)變?yōu)槁蕐帶，聯(lián)組V帶，同步帶等，逐步形成了現(xiàn)在的傳動(dòng)帶體系。今后，傳動(dòng)帶將朝著結(jié)構(gòu)材料多元化方向發(fā)展，其用途和品種規(guī)格也日趨多樣化生產(chǎn)設(shè)備工藝近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及各種產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)械化、自動(dòng)化水平的提高，對(duì)傳動(dòng)帶的使用要求也更加嚴(yán)格，這也為傳動(dòng)帶的制造設(shè)備工藝發(fā)展提供了廣闊的前景。傳動(dòng)帶的生產(chǎn)工藝以形成了基本的體系，主要有基本成型、膠套硫化、磨削切割等生產(chǎn)工序，使用的設(shè)備也基本相同。目前，國外發(fā)達(dá)國家的傳動(dòng)帶研發(fā)試驗(yàn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝裝備已經(jīng)達(dá)到非常完善的地位，整個(gè)過程普遍實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，計(jì)算機(jī)控制等高度的機(jī)電一體化。而我國目前無論從加工工藝，還是試驗(yàn)設(shè)備，與國際先進(jìn)水平相比，都有著明顯的差距。

理論研究：目前，帶傳動(dòng)的技術(shù)研究主要保持在新型特種帶傳動(dòng)方面，特別是同步帶傳動(dòng)領(lǐng)域，在現(xiàn)有齒形的基礎(chǔ)上，不斷涌現(xiàn)出各種新型的齒形，帶傳動(dòng)的理論研究也日趨完善。同時(shí)，帶傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也有很大成果，目前已經(jīng)有多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基本形成了我國帶傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化的完整體系。不過，帶傳動(dòng)的理論研究多以大專院校，研究所為主從事相關(guān)研究的人員也相對(duì)較少且后繼乏人，這些都是亟待解決的問題。

4 帶傳動(dòng)的發(fā)展前景

帶傳動(dòng)作為一種應(yīng)用廣泛的機(jī)械傳動(dòng)方式，其發(fā)展前景是非常廣闊的，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，帶傳動(dòng)技術(shù)也相應(yīng)的不斷更新，同時(shí)，為適應(yīng)越來越嚴(yán)格的要求，帶傳動(dòng)也朝著性能更好，技術(shù)更高的方向不斷發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）由于帶傳動(dòng)自身特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，新型傳動(dòng)帶，如窄V帶，寬V帶，聯(lián)組V帶以及各種非標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)帶由于其性能優(yōu)越，且結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)，將逐漸取代平帶V帶等傳統(tǒng)傳動(dòng)帶成為市場(chǎng)的主流。（2）因?yàn)橥綆л営袃纱筇攸c(diǎn)，一有皮帶輪傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，二有鏈輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，所以同步帶輪在整個(gè)鏈傳動(dòng)件產(chǎn)品中的市場(chǎng)同步帶輪所占份額將會(huì)大幅度提高，有著十分樂觀的前景發(fā)展，其市場(chǎng)潛力將是不可估量的同步帶輪在整個(gè)鏈輪等傳動(dòng)件系列產(chǎn)品中代表著未來的發(fā)展方向和總的發(fā)展趨勢(shì)，有著巨大的市場(chǎng)潛力，也有廣闊的前景發(fā)展。（3）品種結(jié)構(gòu)仍將向多品種、系列化方向發(fā)展。龍片基平帶、多楔帶和同步帶等高傳動(dòng)效率、節(jié)能型帶在傳動(dòng)帶中的比例將繼續(xù)上升，傳動(dòng)帶的骨架材料繼續(xù)向聚酪化、輕量化的方向發(fā)展。（4）新的設(shè)計(jì)方法與研究方法，以及實(shí)驗(yàn)方法等將在未來帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的過程中逐漸應(yīng)用，特別是對(duì)于產(chǎn)品的試驗(yàn)階段，是對(duì)產(chǎn)品可靠性，效率的重要檢驗(yàn)，因此非常重要的。

5 我國帶傳動(dòng)相關(guān)問題與挑戰(zhàn)

我國傳動(dòng)帶行業(yè)工裝設(shè)備通過多年來的向德國、意大利等國的學(xué)習(xí)，自主研發(fā)科技已有很大的進(jìn)步，這也基本反映了我國傳動(dòng)帶現(xiàn)階段的發(fā)展水平，但與國外技術(shù)相比還有一定的差距。主要表現(xiàn)為：（1）許多廠商在生產(chǎn)傳動(dòng)帶的生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及工藝裝夾較差，廠房?jī)?nèi)溫度濕度等環(huán)境需求控制能力不穩(wěn)定，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量自然而然也就很低，嚴(yán)重破壞了傳動(dòng)帶市場(chǎng)的國內(nèi)發(fā)展之路，特別是新型傳動(dòng)帶的推廣應(yīng)用。（2）許多廠商在機(jī)械加工的設(shè)備精度低，編程工序累計(jì)誤差大等，造成加工出來的產(chǎn)品與國外精度差距大，而且自動(dòng)化，智能驅(qū)動(dòng)裝備應(yīng)用是與國外許多廠商無法媲美的。（3）某些傳動(dòng)帶的工裝國內(nèi)還是空白，如注射反應(yīng)傳動(dòng)帶、雙面齒同步帶、短纖維補(bǔ)強(qiáng)同步帶、斜齒同步帶和CVT用變速金屬V帶等制造技術(shù)和工裝，急需有技術(shù)企業(yè)來填補(bǔ)市場(chǎng)空白。（4）目前國內(nèi)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)依舊停留于對(duì)國外同步帶、帶輪的仿制和測(cè)繪的基礎(chǔ)上，缺少符合我國國情的設(shè)計(jì)、計(jì)算等理論指導(dǎo)，因此造成設(shè)計(jì)上有很大的盲目性，面對(duì)使用時(shí)所出現(xiàn)的問題，如帶輪外徑偏差、帶齒形狀對(duì)嚙合干涉的影響、產(chǎn)生同步帶的爬齒、跳齒現(xiàn)象的原因等，都沒有合理的解決辦法。國家對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)越來越重視，這將會(huì)嚴(yán)重制約我國傳動(dòng)帶的可持續(xù)發(fā)展和參與國際競(jìng)爭(zhēng)等問題。（5）實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段相比較落后，國外大型的傳動(dòng)帶廠家特別重視研究傳動(dòng)帶性能問題和控制產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)傳動(dòng)帶進(jìn)行多角度、全方位研究，并且都有自己獨(dú)特實(shí)驗(yàn)方式，而我國只有很少廠家有相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備。

基于以上的問題，對(duì)未來傳動(dòng)帶發(fā)展的方向，從技術(shù)，市場(chǎng)等角度筆者認(rèn)為有如下觀點(diǎn)：（1）更有效、更多元化的提高現(xiàn)有裝備的可操作性和自動(dòng)化水平，應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)可做到人機(jī)對(duì)話。（2）國內(nèi)市場(chǎng)需求很高，隨著機(jī)械工業(yè)4.0的發(fā)展，更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品需要更新一代的設(shè)備誕生，如V帶鼓式硫化機(jī)、雙面齒同步帶制造設(shè)備等。（3）全面加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)、新工藝的研究和開發(fā)，如注射反應(yīng)傳動(dòng)帶、短纖維補(bǔ)強(qiáng)同步帶、斜齒同步帶、熱塑性彈性體V帶及CVT用變速V帶等，并研制相應(yīng)的裝備。（4）加緊實(shí)驗(yàn)裝備的國產(chǎn)化工作并提高其可操作性，特別是高溫多楔帶實(shí)驗(yàn)機(jī)、高溫噴水汽車同步帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)和摩托車變速V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)的研制和推廣應(yīng)用。（5）有一定技術(shù)條件的傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠家應(yīng)積極自主研發(fā)傳動(dòng)帶生產(chǎn)技術(shù)和裝備，國家也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)有自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的廠家提供相應(yīng)的支持。

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