張家越 郝秀平
(中北大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,山西 太原 030051)
同步帶傳動(dòng)是由一根內(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。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動(dòng)力。傳輸用同步帶傳動(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)同步帶傳送具有以下特點(diǎn):(1)傳動(dòng)準(zhǔn)確,工作時(shí)無滑動(dòng),具有恒定的傳動(dòng)比;(2)傳動(dòng)平穩(wěn),具有緩沖、減振能力,噪聲低;(3)傳動(dòng)效率高,可達(dá)0.98,節(jié)能效果明顯;(4)維護(hù)保養(yǎng)方便,不需潤滑,維護(hù)費(fèi)用低;(5)速比范圍大,一般可達(dá)10,線速度可達(dá)50m/s,具有較大的功率傳遞范圍,可達(dá)幾瓦到幾百千瓦;(6)可用于長距離傳動(dòng),中心距可達(dá)10m 以上。(7)相對(duì)于V型帶傳送,預(yù)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(dòng),并由帶體內(nèi)層的纖維抗拉層承受負(fù)載,以保持帶的節(jié)線長度不變,故帶與帶輪之間沒有相對(duì)滑動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)帶與帶輪之間的同步傳動(dòng),還可以進(jìn)行高精度的精密運(yùn)輸與定位運(yùn)動(dòng)。而且傳動(dòng)平穩(wěn),結(jié)構(gòu)緊湊,環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),維護(hù)方便成本低,因此可以實(shí)現(xiàn)炮彈準(zhǔn)確的交接定位和快速輸送[2]。如圖1 所示。
圖1
根據(jù)實(shí)際需要,傳送帶是在標(biāo)準(zhǔn)同步帶的基礎(chǔ)上添加彈槽來實(shí)現(xiàn)傳送帶的整體建模,RECURDYN 能夠方便的通過輸入?yún)?shù)的形式建立標(biāo)準(zhǔn)同步帶模型,然后彈槽通過Fixed 與帶體固定。在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別添加旋轉(zhuǎn)副,在主動(dòng)輪上添加恒定的角速度,本文選用“T”型齒工業(yè)用同步帶。
具體參數(shù)如下:型號(hào):XH;節(jié)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
圖3 為在坐標(biāo)系中,沿X、Y、Z 方向上的時(shí)間位移曲線,由X 方向可以看出,帶輪啟動(dòng)后,帶塊的運(yùn)動(dòng)軌跡,帶塊正常運(yùn)動(dòng),兩個(gè)波谷之間為一個(gè)循環(huán);由Y 方向曲線可以看出,特別是啟動(dòng)階段,主動(dòng)輪突然恒定角速度,帶輪和帶塊嚙合受力不均,主從動(dòng)輪速度差異導(dǎo)致帶塊垂直于運(yùn)動(dòng)方向有竄動(dòng); 同時(shí)還可以看出,在Z 方向上,有細(xì)小位移,即反應(yīng)了帶傳動(dòng)存在橫向震動(dòng)的特性[3]。
圖3
從圖4 看出主動(dòng)輪由于給定恒定的驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速是一條直線,從動(dòng)輪曲線存在波動(dòng),反映出了同步帶傳送存在的多邊形效應(yīng)導(dǎo)致的主從動(dòng)輪速度差異。在啟動(dòng)階段,為了適應(yīng)帶輪與帶之間裝配間隙,從動(dòng)輪速度波動(dòng)較大,當(dāng)嚙合完全后,速度波動(dòng)才趨于穩(wěn)定的幅值,能夠?qū)崿F(xiàn)同步傳動(dòng)。
圖4
圖5
圖5 分別為2 號(hào)帶塊張緊力和接觸應(yīng)力曲線,可以看出,當(dāng)帶塊在橫向運(yùn)動(dòng)時(shí),帶塊張緊力有規(guī)律的波動(dòng),當(dāng)帶塊繞帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),張緊力最小。從接觸應(yīng)力曲線來看,在啟動(dòng)階段,帶與帶輪分離,接觸應(yīng)力急劇變小,當(dāng)帶塊未與帶輪嚙合時(shí),接觸應(yīng)力為0。
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(shí)際情況相吻合,同步帶傳送的性能完全能夠滿足在輸彈設(shè)備中的運(yùn)用。同時(shí)在仿真之前,要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的傳送帶參數(shù)建模,在仿真過程中,調(diào)整好帶塊連接參數(shù),阻尼的設(shè)置,使仿真結(jié)果更加準(zhǔn)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(dòng)的動(dòng)態(tài)性能研究[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012(10).
[2] 莊工.同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和使用機(jī)械制造[J].1989(12):9-12.