2 V带传动

V带和带轮有两种宽度制，即基准宽度制和有效宽度制。

基准宽度制是以基准线的位置和基准宽度b_d（图3.1-1a）来定义带轮的槽型和尺寸。当V带的节面与带轮的基准直径重合时，带轮的基准宽度即为V带节面在轮槽内相应位置的槽宽，用以表示轮槽轮截面的特征值。它不受公差影响，是带轮与带标准化的基本尺寸。

图3.1-1 V带的两种宽度制

有效宽度制规定轮槽两侧边的最外端宽度为有效宽度b_e（图3.1-1b）。该尺寸不受公差影响，在轮槽有效宽度处的直径是有效直径。

由于尺寸制的不同，带的长度分别以基准长度和有效长度来表示。基准长度是在规定的张紧力下，V带位于测量带轮基准直径处的周长；有效长度则是在规定的张紧力下，位于测量带轮有效直径处的周长。

普通V带是用基准宽度制，窄V带则由于尺寸制的不同，有两种尺寸系列。在设计计算时，基本原理和计算公式是相同的，尺寸则有差别。

2.1 V带尺寸规格与结构

普通V带和窄V带（基准宽度制）的截面尺寸和露出高度见表3.1-2，有效宽度制窄V带截面尺寸见表3.1-3。普通V带的基准长度、极限偏差及配组公差分别见表3.1-4和表3.1-5。基准宽度制窄V带的基准长度见表3.1-6，有效宽度制窄V带的有效长度见表3.1-7。

按GB/T 1171—2006的规定，一般传动用普通V带的疲劳寿命，A型和B型V带无扭矩疲劳寿命不小于1.0×10⁷次，24h中心距变化率不大于2.0%。

表3.1-2 V带（基准宽度制）的截面尺寸（摘自GB/T 11544—2012、GB/T 13575.1—2008） （mm）

表3.1-3 有效宽度制窄V带截面尺寸（摘自GB/T 13575.2—2008） （mm）

表3.1-4 普通V带基准长度（摘自GB/T 13575.1—2008） （mm）

表3.1-5 普通V带基准长度的极限偏差及配组公差（摘自GB/T 11544—2012） （mm）

表3.1-6 基准宽度制窄V带的基准长度系列（摘自GB/T 11544—2012、GB/T 13575.1—2008） （mm）

表3.1-7 有效宽度制窄V带长度系列（摘自GB/T 11544—2012、GB/T 13575.2—2008） （mm）

2.2 V带传动的设计

2.2.1 主要失效形式与设计准则

1）带在带轮上打滑，不能传递动力。

2）带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断。

3）带的工作面磨损。

保证带在工作中不打滑，并具有一定的疲劳强度和使用寿命是V带传动设计的主要根据，也是靠摩擦传动的其他带传动设计的主要根据。

2.2.2 设计计算

V带传动的设计计算见表3.1-8。

表3.1-8 V带传动的设计计算

（续）

注：设计有效宽度制窄V带传动时，应将表中的d_d1、d_d2、L_d0换为d_e1、d_e2、L_e0。

图3.1-2 普通V带选型图（摘自GB/T 13575.1—2008）

图3.1-3 窄V带（基准宽度制）选型图（摘自GB/T 13575.1—2008）

图3.1-4 窄V带（有效宽度制）选型图（摘自GB/T 13575.2—2008）

表3.1-9 工况系数K_A（摘自GB/T 13575.1—2008）

表3.1-10 小带轮包角修正系数K_α（摘自GB/T 13575.1—2008）

表3.1-11 基准宽度制V带单位长度质量m（摘自GB/T 13575.1—2008）

表3.1-12 有效宽度制窄V带的单位长度质量m（摘自GB/T 13575.2—2008）

表3.1-13 基准宽度制普通V带和窄V带的带长修正系数K_L（摘自GB/T 13575.1—2008）

（续）

表3.1-14 有效宽度制窄V带的带长修正系数K_L（摘自GB/T 13575.2—2008）

表3.1-15a Y型V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008） （kW）

表3.1-15b Z型V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008） （kW）

表3.1-15c A型V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008） （kW）

表3.1-15d B型V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008） （kW）

表3.1-15C C型V带的额定功率（摘自GB/T13575.1—2008）（kW）

表3.1-15f D型V带的额定功率（摘自GB/T13575.1—2008）（kW）

表3.1-15g E型V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008） （kW）

表3.1-15h SPZ型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008）

（续）

表3.1-15i SPA型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008）

表3.1-15j SPB型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008）

表3.1-15k SPC型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.1—2008）

表3.1-15I 9N、9j型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.2—2008） （kW）

表3.1-15m 15N、15j型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.2—2008） （kW）

表3.1-15n 25N、25j型窄V带的额定功率（摘自GB/T 13575.2—2008） （kW）

2.3 带轮

2.3.1 带轮设计的要求

设计带轮时，应使其结构便于制造，重量分布均匀，重量轻，并避免由于铸造产生过大的内应力。v＞5m·s^-1时要进行静平衡，v＞25m·s^-1时则应进行动平衡。

轮槽工作表面应光滑，以减少V带的磨损。

2.3.2 带轮材料

带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。灰铸铁应用最广，当v≤30m·s^-1时用HT200，v=25～45m·s^-1，则宜采用孕育铸铁或铸钢，也可用钢板冲压—焊接带轮。

小功率传动可用铸铝或塑料。

2.3.3 带轮结构

带轮由轮缘、轮辐和轮毂3部分组成。

V带轮的直径系列见表3.1-16～表3.1-18；轮缘尺寸见表3.1-19～表3.1-22。

轮辐部分有实心、辐板（或孔板）和椭圆轮辐三种，可根据带轮的基准直径参照表3.1-22决定。

V带轮的典型结构见图3.1-5。

表3.1-16 普通和窄V带轮（基准宽度制）直径系列（摘自GB/T 13575.1—2008） （mm）

注：1.有+号的只用于普通V带，有⊕号的用于普通V带和窄V带。

2.基准直径的极限偏差为±0.8%。

3.轮槽基准直径间的最大偏差，Y型—0.3mm；Z、A、B、SPZ、SPA、SPB型—0.4mm；C、D、E、SPC型-0.5mm。

表3.1-17 窄V带轮（有效宽度制）直径系列（摘自GB/T 10413—2002） （mm）

注：1.有效直径d_e为其最小值，最大值d_emax=d_e+2△d。

2.选用情况◎—优先选用，○—可以选用。

表3.1-18 带轮最小基准直径、有效直径（摘自GB/T 13575.1、2—2008） （mm）

表3.1-19 V带轮（基准宽度制）轮槽截面及尺寸（摘自GB/T 13575.1—2008） （mm）

（续）

表3.1-20 窄V带轮（有效宽度制）轮槽截面及尺寸（摘自GB/T 13575.2—2008） （mm）

表3.1-21 有效宽度制窄V带轮的径向和轴向圆跳动公差（摘自GB/T 10413—2002） （mm）

表3.1-22 V带轮的结构形式和辐板厚度 （mm）

图3.1-5 V带轮的典型给构

a）实心轮 b）辐板轮 c）孔板轮 d）椭圆辐轮

d₁=（1.8～2）d₀，L=（1.5～2）d_θ，S查表3.1-22，S₁≥1.5S，，式中：P—传递的功率（kW），n—带轮的转速（r·min^-1），A—轮辐数，h₂=0.8h₁，a₁=0.4h₁，a₂=0.8a₁，f₁=0.2h₁，f₂=0.2h2

2.3.4 带轮的技术要求（摘自GB/T 11357—2008）

1）带轮各工作面的表面粗糙度要求如下：

V带和多楔带轮槽和各种带轮轴孔的表面粗糙度Ra不应超过3.2μm。

平带轮轮缘，各种带轮轮缘棱边，不应超过6.3μm。

同步带轮的齿侧和齿顶，对一般工业传动不应超过3.2μm，对高性能传动（如汽车专用传动）不应超过1.6μm。

2）带轮的平衡按GB/T 11357—2008的规定。

2.4 V带传动设计中应注意的问题

1）V带通常都是做成无端环带，为便于安装、调整轴间距和预紧力，要求轴承的位置能够移动。轴间距的调整范围见表3.1-8。

2）多根V带传动时，为避免各根V带的载荷分布不均，带的配组公差应满足表3.1-5～表3.1-7的规定。若更换带必须全部同时更换。

3）传动装置中，各带轮轴线应相互平行，带轮对应轮槽的对称平面应重合，其角度偏差不得超过±20′（见图3.1-6）。

图3.1-6 带轮装置安装的公差

4）带传动的张紧方法见表3.1-63。采用张紧轮的带传动，可增大小轮包角，有利于保持带的张紧力，但会增加带的曲挠次数，使带的寿命缩短。

2.5 设计实例

设计由电动机驱动旋转式水泵的普通V带传动。电动机为Y160M-4，额定功率P=11kW，转速n₁=1460r·min^-1，水泵轴转速n₂=400r·min^-1，轴间距约为1500mm，每天工作24h。

（1）设计功率P_d由表3.1-9查得工况系数K_A=1.3

P_d=K_AP=1.3x11kW=14.3kW

（2）选定带型根据P_d=14.3kW和n₁=1460r·min^-1，由图3.1-2确定为B型。

（3）传动比

（4）小轮基准直径参考表3.1-16和图3.1-2，取d_d1=140mm。

大轮基准直径

d_d2=id_d1（1-ε）=3.65×140（1-0.01）mm

=505.9mm

由表3.1-16取d_d2=500mm。

（5）水泵轴的实际转速

（6）带速

此处取d_P1=d_d1。

（7）初定轴间距按要求取a₀=1500mm。

（8）所需基准长度

由表3.1-4选取基准长度L_d=4000mm。

（9）实际轴间距

安装时所需最小轴间距

a_min=a-（2b_d+0.009L_d）=[1487-（2×14十0.009x4000）]mm=1423mm

张紧或补偿伸长所需最大轴间距

a_max=a+0.02L_d

=（1487+0.02×4000）mm=1567mm

（10）小带轮包角

=166.130

（11）单根V带的基本额定功率

根据d_d1=140mm和n₁=1460r·min^-1，由表3.1-15d查得B型带P₁=2.82kW。

（12）考虑传动比的影响，额定功率的增量△P₁由表3.1-15d查得

△P₁=0.46kW

（13）V带的根数

由表3.1-10查得K_α=0.965

由表3.1-13查得K_L=1.13

取4根。

（14）单根V带的预紧力

由表3.1-11查得m=0.17kg·m-1

（15）带轮的结构和尺寸

此处以小带轮为例确定其结构和尺寸。

由Y160M-4电动机可知，其轴伸直径d=42mm，长度L=110mm，故小带轮轴孔直径应取d₀=42mm，毂长应小于110mm。

由表3.1-22查得，小带轮结构为实心轮。

轮槽尺寸及轮宽按表3.1-19计算，参考图3.1-5典型结构，画出小带轮工作图（见图3.1-7）。

图3.1-7 普通V带轮工作图