汽車多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)

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傳動帶有傳遞和變速兩種功能，分為摩擦傳動和嚙合傳動兩大類別。到目前為止，全球各傳動帶生產(chǎn)廠在結(jié)構(gòu)形狀上已形成V帶、平帶、齒帶和圓帶四大體系，包括尺寸規(guī)格在內(nèi)已逾千種。特別是齒帶，最近十幾年來，隨著精密機(jī)械和電子信息技術(shù)的進(jìn)步，作為橡膠工業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)品，在世界各地發(fā)展十分迅猛，產(chǎn)量急劇擴(kuò)大。 1.1 平帶 圖1-1平帶 平帶是傳動帶最老的一個品種，約有100余年的歷史，但直至20世紀(jì)中葉，仍占據(jù)傳動帶中一半左右的市場份額。它以結(jié)構(gòu)簡單、傳動方便、不受距離限制、容易調(diào)節(jié)更換等特點(diǎn)，在各種工農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到普遍采用。平板帶寬度一般由16-600mm，長度最大可達(dá)100～200m，層數(shù)最多為6一帶中最常見的為帆布帶，分為包層式、疊層式和疊包式三種。疊層帶為包層帶(又稱圓邊帶)的改進(jìn)產(chǎn)品，具有帶體柔軟，富有彈性，耐屈性好等優(yōu)點(diǎn)，適于在小帶輪和20m／s以上的快速傳動裝置上使用。而疊包帶介于兩者之間，用于邊部易受磨損的傳動。由于平板帶的傳動效率低(一般為85％左右)，且占據(jù)面積較大，因此，從20世紀(jì)60年代以后世界各國產(chǎn)量逐年下降。目前在發(fā)達(dá)國家，除部分農(nóng)業(yè)機(jī)械和輕紡機(jī)械尚少量使用之外，已處于被淘汰的狀態(tài)。 另一方面，在這一時期，以化纖帆布和簾布為芯體而制成的無接頭和熱接頭環(huán)形帶，則在全球獲得了長足發(fā)展。它以強(qiáng)度大、噪聲低、傳動平穩(wěn)、運(yùn)輸圓滑、耐屈撓、壽命長和無需接頭等為特點(diǎn)，使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并在微型傳動帶中形成主流。 近年來，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，這種微型帶尤其在電腦周邊設(shè)備、辦公自動化設(shè)備以及省力化設(shè)備等方面普遍使用。例如，自動檢票機(jī)、自動售票機(jī)、貨幣兌換機(jī)、發(fā)券機(jī)、取款機(jī)、銀行結(jié)算機(jī)、自動檢驗(yàn)機(jī)、復(fù)印機(jī)、醫(yī)療器械、自動包裝機(jī)、魚群探測器等等，美日歐等國家每年都以雙位數(shù)增長。 這種高性能的無接頭平板帶，現(xiàn)已發(fā)展到有聚氨酯帶、聚氨酯芯體帶和橡膠帆布芯體帶三種類型。在橡膠微型帶中，除化纖帆布外，還有使用尼龍膜片、芳綸簾線、玻璃纖維簾線為芯體以及表面橡膠覆以鉻皮的特種產(chǎn)品。它們同傳統(tǒng)的帆布平板帶有著本質(zhì)的不同，規(guī)格要求非常精密，附加價值很高，世界各大膠帶生產(chǎn)廠家競相發(fā)展，已成為橡膠工業(yè)中的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前，德國的金珂林、瑞士的哈巴基、雷達(dá)，以及日本的新田等公司，都是這一領(lǐng)域的知名大企業(yè)，并把以聚氨酯為主的高檔和特種微型帶作為其全力開發(fā)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 1．2 三角帶 圖1-2 各種V帶 三角帶又稱V型帶，是傳動帶中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的一種產(chǎn)品。自從1917年首次由美國制成汽車風(fēng)扇帶，20年代初開始推廣用于工農(nóng)機(jī)械之后，半個多世紀(jì)以來久盛不衰，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已成為傳動帶的主流。在世界各國傳動帶中，從橡膠用量來看，三角帶現(xiàn)已占到65％上，齒型帶為25％，平板帶則已退減到10％以下。目前，三角帶已成為世界各種機(jī)械裝置動力傳動和變速的主要器材，在當(dāng)今農(nóng)機(jī)、機(jī)床、汽車、船舶、辦公設(shè)備等廣泛領(lǐng)域，發(fā)揮著日益重要的作用。 按照斷面尺寸，三角帶可分為產(chǎn)業(yè)機(jī)械用的Y、O、A、B、C、D、E七種工業(yè)型號和汽車、拖拉機(jī)等用的各類風(fēng)扇帶，共計(jì)兩大類別。Y、O型為最小的V型帶，主要用于打字機(jī)、切書機(jī)等辦公設(shè)備、家電制品(洗衣機(jī)、榨汁器、吸塵器)。一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械，隨著馬力的增大，順序使用A、B、C、D、E等V型帶，其中D、E型為重型帶，用于船舶、電力等大型機(jī)械。至于風(fēng)扇帶，除了汽車、拖拉機(jī)之外，還大量用在水泵、空調(diào)等方面。在發(fā)達(dá)國家，三角帶與風(fēng)扇帶的生產(chǎn)比率已達(dá)到2：1-3：2的程度，風(fēng)扇帶呈現(xiàn)明顯上升的勢頭。 三角帶一般都是指包布式V型帶，從20世紀(jì)60年代開始，為提高傳動帶的耐久性，又出現(xiàn)了切邊式V型帶。這種切邊V型帶，由于膠帶結(jié)構(gòu)側(cè)面沒有包布，帶體十分柔軟，耐屈撓疲勞性能非常好，因而得到迅速發(fā)展。進(jìn)入80年代，為解決三角帶多根成組傳動時因產(chǎn)生不一樣長而帶來的傳動效率和使用壽命下降等問題，又興起了多根三角帶用平板帶固定在一起的三角帶。習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的V型平板帶，具有極大的優(yōu)越性，因而又開始出現(xiàn)V型平板帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平板帶結(jié)合的膠帶，雖然對帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性好，帶輪縮小，可使傳動裝置進(jìn)一步小型化、節(jié)能化，在世界發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)量急劇增長。 近些年來，為適應(yīng)各種傳動裝置的特殊需要，除普通標(biāo)準(zhǔn)型的三角帶之外，還出現(xiàn)了數(shù)量眾多、形狀各異的特種三角帶，它們主要有： (1)窄型和寬型三角帶 普通三角帶的寬高比為1：1．5～1．6，而窄型和寬型的三角帶分別為1：1．2和1：2。窄型V帶的結(jié)構(gòu)尺寸比普通V帶可以減少約50％，能節(jié)省大量原材料，同時強(qiáng)力均勻，有效接觸面積大，彎曲應(yīng)力小，可大大延長使用壽命。窄型v帶的傳動效率可達(dá)90％一97％，極限速度達(dá)40-50m／s，傳動能力提高0．5～1．5倍，最適于短距離、小帶輪于變速傳動，故又稱之為變速帶。其特點(diǎn)是在帶的上下表面，大多制成單面或雙面的弧形或齒形狀態(tài)，使之易于調(diào)速，主要用在低速的圓錐式和圓盤式無級變速器方面。 (2)小角和大角三角帶 它同普通三角帶的主要區(qū)別是，夾角40改為30和60左右。小角V帶能使接觸面減小，降低所需張力，可延長使用壽命，適于設(shè)備的小張力傳動。大角V帶為上半部呈矩形，下半部呈倒梯形的六角帶，能使摩擦損失減小，承載能力增大，帶體柔軟，適于輕小型設(shè)備的高速傳動。 (3)活絡(luò)和沖孔三角帶 活絡(luò)帶由多個小段以金屬螺釘連結(jié)而成。沖孔帶在帶體縱向沖有許多等距的透孔用以連接接頭。這種V帶都是可以接頭的三角帶，可根據(jù)需要長度隨意自由接頭定長。它彌補(bǔ)了普通三角帶無接頭，只能按規(guī)定長度使用的限制。另外一個好處是，在使用中，當(dāng)三角帶體出現(xiàn)局部損壞后，可更換損壞部位繼續(xù)使用，同時，它還有可簡單自由調(diào)節(jié)長度大小的優(yōu)點(diǎn)。但因強(qiáng)度較低，只能用于低速傳動，又由于存在精確度低、傳動效率差等問題，近些年來使用日趨減少。 此外，對指定用于汽車、拖拉機(jī)等各種內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇而用的三角帶，人們專門稱之為風(fēng)扇帶。它的特點(diǎn)是以單根使用為主，帶輪很小，傳距很短，速度與功率常變，是屬于接觸溫度較高、在苛刻環(huán)境條件下使用的一種V帶。風(fēng)扇帶也常用在發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、動力泵等方面。風(fēng)扇帶由于其性能要求與普通三角帶完全不同，在工業(yè)上單獨(dú)分類統(tǒng)計(jì)。近些年來，世界風(fēng)扇帶的發(fā)展十分迅速，數(shù)量已占到三角帶總量的三分之一。 風(fēng)扇帶分為普通和窄型兩種，細(xì)分為包布式平底V帶、圓齒V帶、切邊式平底V帶和波浪V帶等多種類型。風(fēng)扇帶的結(jié)構(gòu)一般比普通三角帶要復(fù)雜，見附圖，除強(qiáng)力層、伸張層、壓縮層和包布層之外，又增加了緩沖層和支撐層。 現(xiàn)在使用最多的是切邊式波浪V帶，生熱低、散熱快、摩擦大、噪聲小、強(qiáng)度好、效率高，行駛里程可達(dá)18～20萬公里，比一般風(fēng)扇帶高出約一倍。近年來，隨著汽車發(fā)動機(jī)效率的提高和旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置和冷風(fēng)裝置的增多，對風(fēng)扇帶的要求日益嚴(yán)酷，不僅帶輪小型化，而且采用雙向兩面驅(qū)動的方式越來越多，因此，橡膠和芯體材料也隨之產(chǎn)生了重大改變，普通三角帶、V型平板帶與風(fēng)扇帶比較1-上膠布層：2-下膠布層；3-橡膠伸張層：4-橡膠壓縮層：5-線繩強(qiáng)力層；6-橡膠緩沖層： 1．3 圓形帶 圓形帶為斷面呈圓形的傳動帶，它可以自由彎曲驅(qū)動。這種帶多為聚氨酯制造的，通常沒有芯體，結(jié)構(gòu)最為簡單，使用方便。圓形帶為膠帶傳動開辟了新的途徑，世界各國在小型機(jī)床、縫紉機(jī)、精密機(jī)械等方面需用量急劇增長，今后潛力很大。 1．4 齒型帶 圖1-3齒形帶 齒型帶亦稱同步帶，分為單面齒帶和雙面齒帶兩種類型。前者主要用于單軸傳動，后者為多軸或反向傳動，系從1980年以來世界新出現(xiàn)的又一種高效傳動帶。齒型帶根據(jù)齒的形狀又分為梯形和圓弧形兩種，以圓弧形齒的同步帶所承受的扭矩為最大。從所用材料上，齒型帶可區(qū)分為橡膠型和聚氨酯型兩大類，而前者又有普通橡膠(通常為氯丁橡膠)和特種橡膠(多為飽和丁腈橡膠)之分。它們的結(jié)構(gòu)是由鋼簾線或玻璃纖維組成的強(qiáng)力層和以橡膠及尼龍布形成的外包橡膠層或聚氨酯膠層構(gòu)成。 齒型帶包括多楔帶，近20年來在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展極為迅猛，正在不斷地侵蝕傳統(tǒng)的金屬齒輪、鏈條以及橡膠方面的平板帶和三角帶市場。目前，除已大量用于汽車及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之外，并進(jìn)一步擴(kuò)大到OA機(jī)器(辦公設(shè)備)、機(jī)器人等各種精密機(jī)械的傳動。由于膠帶內(nèi)側(cè)帶有彈性體的齒牙，能實(shí)現(xiàn)無滑動的同步傳動，而且具有比鏈條輕、噪音小的特點(diǎn)，現(xiàn)今歐洲80％以上的轎車、美國40％的轎車都已裝用了這種齒型帶。我國2000年生產(chǎn)汽車200萬輛，齒型帶需要700萬條以上。最近出現(xiàn)的圓齒帶較之方齒帶，更進(jìn)一步增大了傳動力和肅靜性，作為新一代的環(huán)保帶，其使用范圍更趨廣泛?，F(xiàn)在，已開始成為對同步傳動、噪音要求極為嚴(yán)格的家用和工業(yè)用縫紉機(jī)、打字機(jī)、復(fù)印機(jī)的使用對象。 2. 技術(shù)展望 半個多世紀(jì)以來，世界傳動帶的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)了以下幾個階段： 其一，從傳動帶用的材料來看，橡膠己由天然橡膠發(fā)展到合成橡膠，進(jìn)一步又?jǐn)U大到特種合成橡膠CSM、HNBR：骨架材料由棉纖維擴(kuò)大到人造絲、聚酯、尼龍、玻璃纖維、鋼絲以及芳綸等，詳見表2。品。為提高V型帶的耐久性，從60年代開始，出現(xiàn)了切割式三角帶，它的側(cè)面沒有包布，耐彎曲疲勞性非常好，已取代了大部分包布式三角帶。 另一方面，進(jìn)入80年代之后，平板帶與V型帶結(jié)合的V型平板帶得到快速發(fā)展，由于其性能優(yōu)異，產(chǎn)量急劇增大，現(xiàn)已部分取代了切割式V帶。緊接著，在美日等國又出現(xiàn)了楔形V帶。因?yàn)檫@種帶的厚度薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性能好，可以在小的帶輪上使用，因而為傳動裝置的小型化、節(jié)能化做出了很大貢獻(xiàn)。 再有，利用傳動帶背面也可驅(qū)動的原理，例如，在汽車風(fēng)扇、交流電機(jī)、動力操縱系統(tǒng)、空調(diào)等，采用一根傳動帶一次驅(qū)動的所謂"蛇行傳動"方式，引起了各界的關(guān)注，使用范圍日趨擴(kuò)大。這種多面、多向、多機(jī)傳動的代表性產(chǎn)品有，六角帶和圓形帶。 傳動帶中的最新一類產(chǎn)品是齒型帶，又稱同步帶。它集齒輪、鏈條、帶傳動裝置的優(yōu)點(diǎn)為一體，具有傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、噪聲小、節(jié)能、維修方便等特點(diǎn)。它的傳動原理雖早在1900年即有若干專利出現(xiàn)，然而直到半個世紀(jì)之后才開始工業(yè)化，80年代起終于成為精密機(jī)械的主導(dǎo)傳動產(chǎn)品。特別是用飽和丁腈橡膠和聚氨酯彈性體制造的高精度微型帶，已經(jīng)進(jìn)入了高新技術(shù)領(lǐng)域。齒型帶與傳統(tǒng)傳動帶的最大不同點(diǎn)在于：同步、靜音。因此，它是當(dāng)今最受推崇的環(huán)保型產(chǎn)品。近年來，齒型帶的齒牙由方齒改為圓齒之后，更進(jìn)一步增大了傳動力，發(fā)展前景極為廣闊。 由于各種不同機(jī)械要求的特性不同，以及各種傳動帶的價格高低相差懸殊，今后傳動帶將朝著結(jié)構(gòu)、材料多元化的方向發(fā)展，其用途和品種規(guī)格也日趨多樣化。傳動帶中V型帶、齒型帶、平板帶的構(gòu)成比例，大體將在6：3：1的范圍內(nèi)上下變化。各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械裝置要求使用的傳動帶類型。 (1)橡膠和彈性體 V型帶最早為NR或NR／SBR的并用物。現(xiàn)今，已廣泛使用耐熱性、耐磨性、耐彎曲性和耐油性均優(yōu)的CR。在未找到新的綜合物性更平衡的膠種之前，今后還將繼續(xù)保持這一趨勢。對于切割式V型帶和V型平板帶，將要擴(kuò)大采用以短纖維補(bǔ)強(qiáng)的CR，通過傳動帶橫向短纖維定向補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到傳 動帶橫方向側(cè)壓性與縱方向彎曲性雙立的效果。對耐熱性有苛刻要求的傳動帶，將會有更多的HNBRV型平板帶出現(xiàn)。 齒型帶最初使用的CR，現(xiàn)在仍然是比較理想的材料，今后還將繼續(xù)廣泛用于一般產(chǎn)業(yè)的傳動上面。對于要求耐熱性和耐久性的齒型帶，要大量使用CSM、HNBR等特種耐熱、耐油橡膠。由于這類橡膠的性能優(yōu)異，盡管價格十分昂貴，超出現(xiàn)有產(chǎn)品幾倍，但隨著汽車工業(yè)等的技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境的惡化，特別是HNBR將成為未來齒型帶的主導(dǎo)材對于小型、微型齒型帶來說，聚氨酯彈性體是最為理想的材料。特別是精密機(jī)械方面的齒型帶，已無其他材料可以代替，今后不論在品種規(guī)格上，還是在用途上，都將迅速擴(kuò)大，發(fā)展前景極為寬廣。 平板帶原來為橡膠，隨著薄型平板帶的出現(xiàn)，聚氨酯和尼龍片材已成為重點(diǎn)開發(fā)方向。 (2)纖維骨架 能作了種種改進(jìn)，因而已成為齒型帶的首選材料，V型帶的骨架決定著膠帶的強(qiáng)度和壽命。早期的補(bǔ)強(qiáng)層使用棉簾線，而后改用了強(qiáng)力人造絲線繩。由于有伸長大的缺點(diǎn)，從20世紀(jì)70年代開始，世界各國都普遍使用強(qiáng)度高、伸長小、耐熱和耐彎曲性好的聚酯線繩，80年代又出現(xiàn)了高定伸、低收縮的改性聚酯線繩，現(xiàn)已成為V型帶骨架材料的主流。對于要求高負(fù)荷傳動、耐沖擊性的變速帶和農(nóng)機(jī)用的V型帶，有的己開始使用芳綸纖維。 齒型帶的補(bǔ)強(qiáng)層，人們曾長期使用鋼絲和聚酯而使其強(qiáng)度下降的問題，同時還有因其比重大而適于高速旋轉(zhuǎn)傳動等現(xiàn)象，如今已被基本淘汰。使用聚酪簾線對于要求尺寸精度高的產(chǎn)品，由于存在伸縮問題，現(xiàn)也很少采用。目前認(rèn)為最好的骨架材料是玻璃纖維，它能使嚙合傳動時的伸長小，而且具有適度的線膨脹系數(shù)，加之對彎曲疲勞等缺欠性得到廣泛使用。今后，強(qiáng)度更高、耐彎曲性更好的芳綸纖維將有可能部分取代玻璃纖維而擠進(jìn)齒型帶最佳骨架材料行列。 (3)外包保護(hù)布 V型帶使用的外包保護(hù)布向來以棉帆布為主，至今依然保持這種狀態(tài)。對一部分要求更耐磨和耐彎曲性能更好的，也開始使用棉的混紡帆布，甚至是全合成纖維帆布。外包保護(hù)布未來將繼續(xù)保持這一趨勢。齒型帶為了保護(hù)齒部和芯線，主要是使用高強(qiáng)力型的合成纖維，通常以尼龍帆布為主，今后方向是進(jìn)一步薄層化。 2．3 工藝設(shè)備趨向 多年來，傳動帶的生產(chǎn)工藝在世界各地一直沒有大的變化，不外煉膠、成型、硫化三大老的工藝。所不同的是，切割式三角帶取消了V型帶成型時的包布，并改為在硫化后切割，同時增加研磨工序。而對于齒型帶則是在帶齒形溝槽的模型上，先置入外包帆布，然后呈螺旋狀纏上芯線，而后上覆橡膠片，連同模型一起送入硫化罐硫化。此時，利用橡膠在加熱中的塑性流動，從芯線的縫隙將帆布充入模齒內(nèi)而形成帶齒，硫化后再從模型中取出成適當(dāng)?shù)膶挾取? 這種生產(chǎn)工藝，把傳動帶的制造過程人為地分割成好幾塊，無法聯(lián)結(jié)起來；加之傳動帶的品種規(guī)格太多，生產(chǎn)批量很小，產(chǎn)品變動頻繁，給工藝設(shè)備的連續(xù)化、自動化帶來了諸多困難，生產(chǎn)效率十分低下。當(dāng)前國外的發(fā)展趨勢，一是努力研究實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，提高設(shè)備自控水平，促使生產(chǎn)效率大幅度提高：二是繼續(xù)擴(kuò)大使用聚氨酯等液體彈性體，從根本上簡化工藝，縮短流程，改變傳統(tǒng)的橡膠工藝加工方式?，F(xiàn)在，聚氨酯液相加工工藝在小型和微型帶中，已占據(jù)主導(dǎo)地位，前景十分樂觀。 還有，短纖維橡膠的混合也是當(dāng)今世界傳動帶業(yè)界一大課題。如何使短纖維在橡膠中均勻分散，并解決由此而產(chǎn)生的膠料高粘度化，造成生產(chǎn)效率下降的現(xiàn)象，需要在混煉方法和控制方式有新的突破。另外，短纖維橡膠的纖維排列取向也是不可忽視的又一個問題，通常采用壓延機(jī)和壓出機(jī)定向供膠出片、按流動方向取片的方法，也并非最佳良策。無紡布、復(fù)合片材是今后開發(fā)的方向。 2．4 未來目標(biāo) 縱觀半個多世紀(jì)以來世界傳動帶的發(fā)展趨勢，隨著全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展，今后傳動帶的主流是向著小型化、精密化和高速化的方向發(fā)展。老式的平板帶將被日漸淘汰，新型的環(huán)形平板帶重新崛起；切割三角帶將取代大部分包布V型帶、同時代之而起的V型平板帶、多楔帶、齒型帶可能成為新的主流產(chǎn)品。 我國生產(chǎn)傳動帶的廠家十分雜亂，除200家國有、三資企業(yè)之外，還有1000余家集體、私營和個體所有制企業(yè)，僅V型帶一種產(chǎn)品年產(chǎn)即達(dá)4億A米以上，在產(chǎn)量上雖已位居世界前列，而略具規(guī)模水平的不過十幾家。除少數(shù)引進(jìn)技術(shù)設(shè)備和合資企業(yè)外，大多處于后進(jìn)狀態(tài)，亟待改組、改造、改革。調(diào)整傳動帶行業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰老舊產(chǎn)品，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，迎頭趕上世界傳動帶先進(jìn)技術(shù)水平，可說是當(dāng)前最為緊迫的任務(wù)。 疲勞試驗(yàn)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 汽車傳動帶是汽車發(fā)動機(jī)重要的零部件，也是傳動帶重要的組成部分。目前國內(nèi)關(guān)于汽車傳動帶的疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)的研制尚處于發(fā)展階段，市場上使用的疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)大多是機(jī)械封閉式的，它的實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性較差，不能良好的模擬帶的實(shí)際工況，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同實(shí)際情況偏差較大，國外的發(fā)達(dá)國家?guī)缀蹙捎秒姺忾]式疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)來代替機(jī)械封閉式的。 目前國內(nèi)的汽車傳動帶的質(zhì)量普遍低于美國、日本等發(fā)達(dá)國家的同類產(chǎn)品的一個主要原因在于疲勞壽命試驗(yàn)不過關(guān)，因此研發(fā)一種適合我國國情的，達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平的新型傳動帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)是必要的。其目的是進(jìn)一步推進(jìn)汽車傳動帶的研發(fā)能力，為國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的控制與監(jiān)測、標(biāo)準(zhǔn)化的制定提供理論依據(jù)。傳動帶疲勞壽命試驗(yàn)臺的種類比較多，目前國內(nèi)外應(yīng)用的主要有：機(jī)械封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)和電封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)。國內(nèi)應(yīng)用較多的是機(jī)械封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)。機(jī)械封閉式試驗(yàn)系統(tǒng)主要是通過改變帶輪的直徑或利用磁粉離合器來產(chǎn)生滑差率。這樣的系統(tǒng)中所施加的傳動負(fù)載穩(wěn)定性較差，實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際工況相差較大，因此測出的疲勞壽命與帶的實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量有時出現(xiàn)較大偏差。而且，因負(fù)載的動態(tài)波動不適應(yīng)于汽車同步帶傳動性能試驗(yàn)。 目前市場上的傳動帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)只能對一種形式的傳動帶進(jìn)行疲勞壽命實(shí)驗(yàn)，如果一個廠家生產(chǎn)多種類型的傳動帶就要購買多臺試驗(yàn)機(jī)，在注重節(jié)約，降低成本和提高競爭力的今天，若是能研發(fā)一種能對多種形式傳動帶進(jìn)行疲勞壽命實(shí)驗(yàn)，無疑會給廠家和整個社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。這個試驗(yàn)系統(tǒng)采用眾多成熟的技術(shù)與原件，系統(tǒng)的功能完善，自動化程度，可靠性和運(yùn)行的穩(wěn)定性高，能很好的模擬傳動帶的種不同工況下的疲勞工作壽命。新型疲勞試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)必然會帶來傳動帶質(zhì)量的提高，這對提高我國傳動帶行業(yè)的競爭力，推動傳動帶的國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，積極與世界接軌有著重要的意義。傳動帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)在國外發(fā)展的要早于我國，而且各方面發(fā)展的都比較成熟。帶的疲勞壽命實(shí)驗(yàn)機(jī)幾乎是與傳動帶同時出現(xiàn)的，要提高帶的質(zhì)量和使用壽命，必須對其進(jìn)行壽命試驗(yàn)。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，尤其是汽車工業(yè)，它對傳動帶提出了更高的要求。國外的很多代生產(chǎn)廠家都在研發(fā)與汽車發(fā)動機(jī)同壽命的傳動帶。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，不僅要改進(jìn)帶的生產(chǎn)工藝和配方，對帶的檢測手段也要進(jìn)行新的研發(fā)，有其是帶的疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。我國的橡膠工業(yè)起步晚，技術(shù)差，相應(yīng)的配套設(shè)施不完善，整個行業(yè)沒有一個完善的，能在全行業(yè)推廣的檢測手段。這其中的一個重要原因就是對帶的疲勞壽命試驗(yàn)設(shè)備不過關(guān)，不能對帶的整體質(zhì)量和存在的不足做出合理的評估，使對帶的生產(chǎn)工藝和配方的改進(jìn)無從下手。雖然我國制訂了相應(yīng)的傳動帶國家標(biāo)準(zhǔn)，但執(zhí)行起來卻困難重重。傳動帶生產(chǎn)廠家如果從國外進(jìn)口帶疲勞壽命檢測設(shè)備不僅價格昂貴，大多數(shù)廠家難以承受；而且，進(jìn)口的設(shè)備都是按各自的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)和研制的，有很多地方并不適合我國的國情。因此，為配合國家標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施，根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制出符合我國國情的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)備成為相關(guān)科研院所和工業(yè)企業(yè)的重要任務(wù)。 四、研究內(nèi)容及方案擬定 研究內(nèi)容： 1.查閱相關(guān)資料，完成總體方案的分析論證； 2.試驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和潤滑系統(tǒng)及高溫箱設(shè)計(jì)； 3.典型零件設(shè)計(jì) 方案擬定： 試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)指標(biāo) 負(fù)載功率：10kw 主動輪轉(zhuǎn)速：4900r/min±2% 帶張緊力：680±30N 高溫箱：85℃±5℃ 要求測量主動輪轉(zhuǎn)速測量精度為±1% 總體方案的確定 目前國內(nèi)的汽車傳動帶的質(zhì)量普遍低于美國、日本等發(fā)達(dá)國家的同類產(chǎn)品的一個主要原因在于疲勞壽命試驗(yàn)不過關(guān)，因此研發(fā)一種適合我國國情的，達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平的新型傳動帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)是必要的。 機(jī)械封閉功率試驗(yàn)機(jī)的工作原理 眾所周知，V帶是靠摩擦力來實(shí)現(xiàn)傳動的。在傳動中特有一個彈性打滑現(xiàn)象，它是由于在傳動中，帶輪的倆邊拉力不相等造成的。我們用滑差率ε%表示彈性滑動的大小。從膠帶的變形關(guān)系可以推出滑差率 （1） 式中： =帶緊邊拉力， =帶松邊拉力， =帶有效拉力， = 主動輪線速度， =從動輪線速度， =主動輪直徑， =從動輪直徑， =主動輪轉(zhuǎn)速， =從動輪轉(zhuǎn)速， =膠帶的彈性模量， =膠帶的橫截面積。 由（1）式中可以看出，有效拉力F越大，則彈性滑動越大，滑差率ε%就越大，有效拉力即為帶傳動中的載荷，所以帶中傳遞的載荷也越大。 機(jī)械封閉功率試驗(yàn)機(jī)就是系統(tǒng)的載荷在整個系統(tǒng)中封閉傳遞，并且傳遞的是機(jī)械彈性變形能。 2．加載傳動方式的選擇 可供選擇的方案：用行星輪系和力矩電機(jī)的加載傳動方式 采用電磁加載器加載的傳動方式 對比分析 采用行星輪系和力矩電機(jī)的加載傳動方式 傳動原理 該種方式的傳動原理如圖1示： 圖1 行星輪系和力矩電機(jī)加載的傳動原理 該種方式中，兩個試驗(yàn)帶輪直徑相等，主傳動輪安裝在行星輪系的外殼上，主電機(jī)通過傳動軸與輪系的系桿聯(lián)接，力矩電機(jī)與輪系的中心輪聯(lián)接。該輪系為差動輪系，有兩個自由度。 優(yōu)缺點(diǎn) 該種方式中需要用到力矩電機(jī)和主電機(jī)兩個電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不夠緊湊。 采用電磁加載器加載的傳動方式 傳動原理 該種方式的傳動原理如圖2所示： 圖2 電磁加載器加載方式的傳動原理 該種方式的顯著特點(diǎn)是傳動帶有兩條，兩主動輪直徑不等，而從動輪直徑相等。主動輪裝在與電磁加載器外殼相連接的空心軸13上，主傳動輪裝在與加載器的芯軸相連接的中心軸12上。當(dāng)電磁加載器使兩主動輪剛性聯(lián)接時，由于傳動帶傳動比不等，為系統(tǒng)加上載荷。當(dāng)電磁器斷電時，系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，無扭矩產(chǎn)生，即無載荷傳動。 優(yōu)缺點(diǎn) 此種方式只需一個電機(jī)驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊。 比較兩種傳動方式選擇第二種電磁加載方式。 五、進(jìn)度安排 1、2010.3.1～3.14 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研，完成科技譯文及開題報(bào)告； (科技譯文不少于3000漢字) 2、2010.3.15～6.6 完成總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)等； （完成4張零號圖，要求CAD出圖；具體落實(shí)到每個人內(nèi)容 有所不同，時間段相同） 3、2010.6.7～6.20 完成設(shè)計(jì)（論文）說明書 （40～60頁，要求打?。?； 4、2010.6.21～6.25 評審、答辯。 （給出成績及評語，注意答辯時間2010年6月15——20日， 請?jiān)?5日前完成所有任務(wù)） 六、參考文獻(xiàn) [1] 卜炎主編 .《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》. 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2002.1 [2] 張展 主編.《非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》.兵器工業(yè)出版社 1993.9 [3] 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