同步带传动的工作技巧

如果您根据应用程序的扭矩能力、驱动速度和定位精度选择合适的节距、齿廓和部件材料，您可能就会拥有一个可靠的驱动系统，它将产生数百万次无故障的运行周期。然而，选择只是第一步。正确的安装是必要的，以避免驱动器系统或其组件的过早故障。正确安装的一部分包括跳动控制。如何将链轮连接到轴上可以在减少张力偏移和跳动中发挥关键作用。

它在牙缝里
带齿垂直于带节线的同步带传动是在20世纪40年代首次发展起来的，作为v带传动的一种更有效的替代方案。v带传动在运行中有打滑的倾向，原因有几个，包括初始安装和张紧后的拉伸。

第一代同步带采用梯形齿形，具有正传动和比三角带传动更高的效率。在载荷作用下，在皮带轮齿根半径处与配合的皮带轮齿啮合，在皮带紧侧皮带轮齿的上侧面啮合．

第二代同步带传动被称为“高扭矩传动”，并使用曲线轮廓的皮带和链轮齿。

第一代同步带齿廓采用梯形齿形，至今仍是一种流行的选择，提供了积极的驱动和比v带传动更高的效率。受载时，皮带齿与配套的滑轮齿在两点啮合，滑轮齿根半径和皮带紧侧的滑轮齿上侧面啮合。

啮合间隙的设计，以方便进出皮带轮槽，从而减少噪音，振动和磨损。然而，这种设计的一些折衷，包括由于低侧面角而限制承载能力;当张力过低或负载过高时，有棘轮或跳齿的倾向;在皮带轮齿与皮带轮齿接触处产生的应力上升处加速皮带轮磨损。

第二代同步带驱动目前由盖茨公司销售，并被称为HTD®，是“高扭矩驱动”的缩写。“这种皮带设计采用曲线轮廓的皮带和链轮的齿。这个主题的变化，现在提供了许多皮带传动制造商。

这种设计的优点是齿形较深，允许更高的扭矩传递和更大的齿与带之间的接触面积的负载。它还减轻了梯形设计固有的高应力区域。为了获得更大的扭矩，需要更大的间隙，以便光滑的齿进入和退出啮合，这导致了更大的齿隙之间的配合面。在需要精确定位的应用中，齿隙可以消除这种齿廓。

在20世纪80年代早期，出现了一种修正版的曲线设计，它的齿形模型是在齿轮中发现的渐开线和摆线曲线上。因此，平滑进入和退出网格所需的间隙大大减少，更大的接触面积分布更均匀的应力，允许更大的承载能力。

修正版的曲线设计，其齿形模型的渐开线和摆线曲线发现在齿轮齿。这种设计减少了顺畅地进入和进入网格所需的间隙。接触面积越大，应力分布越均匀，承载能力越大。

目前的技术水平提高了定位精度，梯形设计的扭矩能力比原来的曲线设计高40%。此外，梯形和原始曲线设计最大在10,000 rpm。修改的曲线设计最大14000 rpm -速度增加40%。新的曲线设计还具有更低的噪音，更大的棘轮阻力，增加功率密度。目前在发展社区中争论的焦点是这些改进是否应该被指定为第三代，一些工程师认为应该保留一个数量级的技术进步，而不是增量升级。

有几种方法支持电机轴，以防止内部轴承损坏时，压合组件。然而，这些方法都有缺点。一种较新的方法是用一个螺丝将组件固定在轴上。它可以重复分阶段运行，不会损坏或损失扭矩能力，非常适合需要精确跳动控制的应用。

那么，有什么条件呢?
新的设计要求更高的初始张力，以实现某些性能要求，因为在其结构中使用了更高模量的拉伸绳索材料和更刚性的弹性体化合物。虽然一些最初的设计使用聚酯线，但最近的版本使用玻璃纤维或芳纶(凯夫拉®)纤维拉伸线，其拉伸或承受载荷显著降低。

较高的初始张力在静态基础上可以很好地容忍，但当系统启动时可能产生不良的，甚至是不可容忍的力量。这里讨论的动态力定义为张力偏移(TE)，当装配过程中没有仔细控制部件偏心时发生张力偏移。

工程标准定义了部件跳动控制的要求，但未能解决系统在运动中的动态方面。为了量化张力偏移，你可以使用以下公式:
cd = 2ti (Δ cd)/ pl
地点:
TE =张力偏移，lb。
TI =初始皮带张力，lb.(静态)
Δ CD =改变中心距离，在。
皮带节距长度，在。

注意，TE的大小与皮带节距长度成反比，更短的驱动中心距离将表现出更高的张力行程，当表示为初始张力的百分比时。该公式还假设了中心距离变化或总跳动乘以2的最坏情况。

最好的情况是，当使用等直径滑轮时，TE现象将是随机的，当驱动器组装和偏心同步并相互抵消时，运气可能与你一起运行。但墨菲定律通常会占上风，而保守的方法会假设偏心会相反，使张力达到最大。当在传动系统中使用积分比或狩猎比时，TE必然会出现并成为一种周期性现象。

过量TE的影响
根据TE的大小,以及如何保守或激进的初始驱动设计,问题的范围可以从皮带损坏,轴承过早衰竭,扭转轴的弯曲疲劳失效,电动机转子间隙问题,以及其他问题,可能是也可能不是显而易见或归因于TE。底线是，如果你减少张力偏移，驱动器中的所有部件将持续更长的时间，有更少的振动，更准确，并将能够运行更快，如果需要。

当固定螺丝拧紧时，当滑轮连接到轴上时所需的间隙往往被推到总成的一侧。因此，整个间隙被添加到径向跳动中。

消除跳动
跳动存在于所有的驱动部件，包括轴，轴承，电机和链轮或滑轮。最实用的组件是滑轮或链轮，因为它通常是最大的贡献者，总跳动作为组装。

机器精度和制造方法的改进使零部件供应商能够提供比橡胶制造商协会(RMA)和机械动力传动协会(MPTA)工程标准更接近静态跳动精度的产品，这是一个良好的开端。

然而，机器和驱动设计师还必须考虑的方法，以连接到轴上的链轮，因为这是良好的意图往往会偏离轨道。最常见的方法轴轮毂连接是两个固定螺丝在90º。引用麻省理工学院(MIT)机械工程系新产品项目主任、名誉教授伍迪·弗劳尔斯(Woodie Flowers)博士的话:“固定螺钉糟透了。”

考虑滑轮的性质连接到轴使用两个固定螺丝在90º。这种设计是由要求轻松地将滑轮安装到轴，所以通常的间隙为0.001英寸。0.003。在最大材料条件下的轴和最小孔径之间指定。当固定螺丝拧紧时，轴和孔之间存在的任何间隙都将被推到总成的一侧，因此整个间隙将增加到径向跳动。再次，墨菲可能不会出现和两个固定螺丝可能正好反对静态跳动和抵消装配偏心。无论哪种情况，想要的结果都是靠运气。试适合和调整可能是在顺序，但再次，有那些讨厌的固定螺丝毛刺的轴上处理。

把它们放在一起
部件之间的压合是经济的，但往往不实用。必须使用一种方法来支撑电机轴，以防止在压合组件时内部轴承损坏。

装配后进行调整是不切实际的。由于额外的成本和装配配合的不确定性，具有紧密公差规格标注的钉销组件通常是不切实际的。同样，调整是不现实的。

通常的答案是使用旋转轮毂到轴的连接，其中最好的使用相反的锥形均匀地施加压力到轮毂和轴，并完成机械收缩安装。但并不是所有的锥形连接设备都是一样的。许多需要额外的工具，多个螺丝和额外的空间。这些设备通常与所连接的组件是分开的，因此需要额外的组装。

一种新的连接系统使用一个单一的螺钉，它从不接触轴，迫使一个锥形衬套到位，在组件和轴之间形成机械收缩配合。这种设计可以在不损坏或损失扭矩能力的情况下重复分阶段进行，更适合需要精确运行控制的应用。

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