世界傳動帶發(fā)展現(xiàn)狀與展望
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傳動帶是將原動機的電機或發(fā)動機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動力，通過帶輪由膠帶傳導(dǎo)到機械設(shè)備上牌鹊，故又稱之為動力帶颈顽。它是機電設(shè)備的核心聯(lián)結(jié)部件，種類異常繁多把丹，用途極為廣泛图兑。從大到幾千千瓦的巨型電機，小到不足一個千瓦的微型電機躯法，甚至包括家電蔫卦、電腦、機器人等精密機械在內(nèi)都離不開傳動帶。它的最大特點是可以自由變速桨座，遠近傳動读黑，結(jié)構(gòu)簡單，更換方便破讨。所以旨巷，從原始機械到現(xiàn)代自動設(shè)備都有傳動帶的身影，產(chǎn)品歷經(jīng)多次演變添忘，技術(shù)日臻成熟采呐。 動力傳導(dǎo)有鏈條、齒輪搁骑、耦聯(lián)(聯(lián)軸)等多種多樣形式斧吐。然而，從經(jīng)濟性和成本角度來考慮仲器，迄今為止煤率，莫過于彈性體的膠帶。因此乏冀，世界上現(xiàn)在許多傳動方式大多仍以膠帶傳動為主蝶糯，而且其發(fā)展仍在不斷擴大。 傳動帶最初是由皮革制造的辆沦，19世紀中葉為橡膠所取代昼捍。20世紀60年代開始，陸續(xù)由NR丛滋、SBR轉(zhuǎn)向CR央匀、PUR。進入80年代技窝，又進一步擴大到采用CSM和HNBR试著。膠帶的形狀也從乎板型擴大到角型、圓型叙冕、齒型橱柒，使用從單根傳動發(fā)展到成組并聯(lián)，從而形成今日的傳動帶系列群體鹉某。 1 發(fā)展現(xiàn)狀 1．1 平板帶 平板帶是傳動帶最老的一個品種，約有100余年的歷史赴精，但直至20世紀中葉佩捞，仍占據(jù)傳動帶中一半左右的市場份額。它以結(jié)構(gòu)簡單蕾哟、傳動方便一忱、不受距離限制、容易調(diào)節(jié)更換等特點谭确，在各種工農(nóng)業(yè)機械中得到普遍采用帘营。平板帶寬度一般由16-600mm，長度最大可達100～200m逐哈，層數(shù)最多為6一帶中最常見的為帆布帶芬迄，分為包層式、疊層式和疊包式三種蒙玩。疊層帶為包層帶(又稱圓邊帶)的改進產(chǎn)品瘤贷，具有帶體柔軟，富有彈性绅刨，耐屈性好等優(yōu)點灼鞋，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凡盔，用于邊部易受磨損的傳動孙悦。由于平板帶的傳動效率低(一般為85％左右)，且占據(jù)面積較大幅瑞，因此疤巩，從20世紀60年代以后世界各國產(chǎn)量逐年下降。目前在發(fā)達國家蒙便，除部分農(nóng)業(yè)機械和輕紡機械尚少量使用之外狮屏，已處于被淘汰的狀態(tài)。 另一方面仓陆，在這一時期瞎嬉，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)展厚柳。它以強度大氧枣、噪聲低沐兵、傳動平穩(wěn)、運輸圓滑便监、耐屈撓扎谎、壽命長和無需接頭等為特點，使用領(lǐng)域不斷擴大烧董，并在微型傳動帶中形成主流毁靶。 近年來，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起逊移，這種微型帶尤其在電腦周邊設(shè)備预吆、辦公自動化設(shè)備以及省力化設(shè)備等方面普遍使用。例如胳泉，自動檢票機拐叉、自動售票機、貨幣兌換機胶背、發(fā)券機扳辆、取款機、銀行結(jié)算機爹蒋、自動檢驗機雷镀、復(fù)印機、醫(yī)療器械遵非、自動包裝機兆剃、魚群探測器等等，美日歐等國家每年都以雙位數(shù)增長华媳。 這種高性能的無接頭平板帶被核，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娇紊。在橡膠微型帶中勃提，除化纖帆布外，還有使用尼龍膜片触茎、芳綸簾線凹尺、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)的不同希俩，規(guī)格要求非常精密吊宋，附加價值很高，世界各大膠帶生產(chǎn)廠家競相發(fā)展颜武，已成為橡膠工業(yè)中的高新技術(shù)產(chǎn)品璃搜。目前，德國的金珂林鳞上、瑞士的哈巴基这吻、雷達吊档，以及日本的新田等公司，都是這一領(lǐng)域的知名大企業(yè)橘原，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)品籍铁。 1．2 三角帶 三角帶又稱V型帶涡上，是傳動帶中產(chǎn)量最大趾断、品種最多、用途最廣的一種產(chǎn)品吩愧。自從1917年首次由美國制成汽車風(fēng)扇帶芋酌，20年代初開始推廣用于工農(nóng)機械之后，半個多世紀以來久盛不衰慎瓮，發(fā)展十分迅速菜臣，現(xiàn)已成為傳動帶的主流。在世界各國傳動帶中捧法，從橡膠用量來看萄天，三角帶現(xiàn)已占到65％上，齒型帶為25％裹五，平板帶則已退減到10％以下卦须。目前，三角帶已成為世界各種機械裝置動力傳動和變速的主要器材捅县，在當(dāng)今農(nóng)機摊壳、機床、汽車猪晰、船舶粒颂、辦公設(shè)備等廣泛領(lǐng)域，發(fā)揮著日益重要的作用状寨。 按照斷面尺寸仑萧，三角帶可分為產(chǎn)業(yè)機械用的Y、O枷遂、A樱衷、B、C登淘、D箫老、E七種工業(yè)型號和汽車、拖拉機等用的各類風(fēng)扇帶黔州，共計兩大類別耍鬓。Y、O型為最小的V型帶流妻，主要用于打字機牲蜀、切書機等辦公設(shè)備笆制、家電制品(洗衣機、榨汁器涣达、吸塵器)在辆。一般產(chǎn)業(yè)機械，隨著馬力的增大度苔，順序使用A匆篓、B、C余窖、D猾妖、E等V型帶，其中D森片、E型為重型帶啼脑，用于船舶、電力等大型機械毯炊。至于風(fēng)扇帶令袒，除了汽車、拖拉機之外态素，還大量用在水泵程蠕、空調(diào)等方面。在發(fā)達國家壁万，三角帶與風(fēng)扇帶的生產(chǎn)比率已達到2：1-3：2的程度鳍彪，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型帶荔鸵，從20世紀60年代開始刊愚，為提高傳動帶的耐久性，又出現(xiàn)了切邊式V型帶踩验。這種切邊V型帶鸥诽，由于膠帶結(jié)構(gòu)側(cè)面沒有包布，帶體十分柔軟箕憾，耐屈撓疲勞性能非常好牡借，因而得到迅速發(fā)展。進入80年代袭异，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钠龙，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型平板帶御铃，具有極大的優(yōu)越性碴里，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)合的膠帶上真，雖然對帶輪溝槽有特殊的要求咬腋，然而由于帶體很薄羹膳，與帶輪的接觸面積大，彎曲性好根竿，帶輪縮小缰寻，可使傳動裝置進一步小型化、節(jié)能化卜呈，在世界發(fā)達國家的生產(chǎn)量急劇增長艰耿。 近些年來，為適應(yīng)各種傳動裝置的特殊需要橱墨，除普通標準型的三角帶之外梢纫，還出現(xiàn)了數(shù)量眾多窖硝、形狀各異的特種三角帶捕砖，它們主要有： (1)窄型和寬型三角帶 (2)小角和大角三角帶 (3)活絡(luò)和沖孑L三角帶 此外钳榨，對指定用于汽車舰罚、拖拉機等各種內(nèi)燃機驅(qū)動風(fēng)扇而用的三角帶，人們專門稱之為風(fēng)扇帶薛耻。它的特點是以單根使用為主营罢，帶輪很小，傳距很短昭卓，速度與功率常變愤钾，是屬于接觸溫度較高、在苛刻環(huán)境條件下使用的一種V帶候醒。風(fēng)扇帶也常用在發(fā)電機能颁、壓縮機、動力泵等方面倒淫。風(fēng)扇帶由于其性能要求與普通三角帶完全不同伙菊，在工業(yè)上單獨分類統(tǒng)計。近些年來祭静，世界風(fēng)扇帶的發(fā)展十分迅速纷沽，數(shù)量已占到三角帶總量的三分之一。 現(xiàn)在使用最多的是切邊式波浪V帶默在，生熱低饰址、散熱快、摩擦大跺诈、噪聲小产舞、強度好、效率高音榜，行駛里程可達18～20萬公里庞瘸，比一般風(fēng)扇帶高出約一倍。近年來赠叼，隨著汽車發(fā)動機效率的提高和旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機的出現(xiàn)，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置和冷風(fēng)裝置的增多违霞，對風(fēng)扇帶的要求日益嚴酷嘴办，不僅帶輪小型化，而且采用雙向兩面驅(qū)動的方式越來越多买鸽，因此涧郊，橡膠和芯體材料也隨之產(chǎn)生了重大舀 I~,IIit 普通三角帶、V型平板帶與風(fēng)扇帶比較1-上膠布層：2-下膠布層眼五；3-橡膠伸張層：4-橡膠壓縮層：5-線繩強力層妆艘；6-橡膠緩沖層：7-~tgrg 1．3 圓形帶 1．4 齒型帶 齒型帶包括多楔帶，近20年來在工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展極為迅猛黍檩，正在不斷地侵蝕傳統(tǒng)的金屬齒輪叉袍、鏈條以及橡膠方面的平板帶和三角帶市場。目前刽酱，除已大量用于汽車及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之外喳逛，并進一步擴大到OA機器(辦公設(shè)備)、機器人等各種精密機械的傳動棵里。由于膠帶內(nèi)側(cè)帶有彈性體的齒牙润文，能實現(xiàn)無滑動的同步傳動，而且具有比鏈條輕殿怜、噪音小的特點典蝌，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头谜。我國2000年生產(chǎn)汽車200萬輛骏掀，齒型帶需要700萬條以上。最近出現(xiàn)的圓齒帶較之方齒帶柱告，更進一步增大了傳動力和肅靜性退博，作為新一代的環(huán)保帶，其使用范圍更趨廣泛⌒冢現(xiàn)在别印，已開始成為對同步傳動、噪音要求極為嚴格的家用和工業(yè)用縫紉機巴移、打字機您窒、復(fù)印機的使用對象。
半個多世紀以來瞭驴，世界傳動帶的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)了以下幾個階段： 其一翻萨，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，進一步又擴大到特種合成橡膠CSM俄蔗、HNBR：骨架材料由棉纖維擴大到人造絲钠台、聚酯、尼龍蛀漆、玻璃纖維辟劲、鋼絲以及芳綸等，詳見表2盔憨。品徙菠。為提高V型帶的耐久性，從60年代開始郁岩，出現(xiàn)了切割式三角帶婿奔，它的側(cè)面沒有包布，耐彎曲疲勞性非常好问慎，已取代了大部分包布式三角帶萍摊。
再有，利用傳動帶背面也可驅(qū)動的原理昭怕，例如袱族，在汽車風(fēng)扇、交流電機裙都、動力操縱系統(tǒng)渔舵、空調(diào)等，采用一根傳動帶一次驅(qū)動的所謂"蛇行傳動"方式咽皮，引起了各界的關(guān)注劈遂，使用范圍日趨擴大。這種多面、多向疮炼、多機傳動的代表性產(chǎn)品有烁胳，六角帶和圓形帶。 傳動帶中的最新一類產(chǎn)品是齒型帶廷支，又稱同步帶频鉴。它集齒輪、鏈條恋拍、帶傳動裝置的優(yōu)點為一體垛孔，具有傳動效率高、傳動比準確施敢、噪聲小周荐、節(jié)能、維修方便等特點悯姊。它的傳動原理雖早在1900年即有若干專利出現(xiàn)羡藐，然而直到半個世紀之后才開始工業(yè)化，80年代起終于成為精密機械的主導(dǎo)傳動產(chǎn)品悯许。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仆嗦，已經(jīng)進入了高新技術(shù)領(lǐng)域。齒型帶與傳統(tǒng)傳動帶的最大不同點在于：同步先壕、靜音瘩扼。因此，它是當(dāng)今最受推崇的環(huán)保型產(chǎn)品熊赦。近年來农幢，齒型帶的齒牙由方齒改為圓齒之后，更進一步增大了傳動力疆逸，發(fā)展前景極為廣闊肩容。 由于各種不同機械要求的特性不同，以及各種傳動帶的價格高低相差懸殊巢段，今后傳動帶將朝著結(jié)構(gòu)勘米、材料多元化的方向發(fā)展，其用途和品種規(guī)格也日趨多樣化疯忽。傳動帶中V型帶痪猿、齒型帶、平板帶的構(gòu)成比例交掌，大體將在6：3：1的范圍內(nèi)上下變化续残。各種產(chǎn)業(yè)機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∮酰現(xiàn)今鸵赫，已廣泛使用耐熱性衣屏、耐磨性、耐彎曲性和耐油性均優(yōu)的CR奉瘤。在未找到新的綜合物性更平衡的膠種之前勾拉，今后還將繼續(xù)保持這一趨勢。對于切割式V型帶和V型平板帶盗温，將要擴大采用以短纖維補強的CR藕赞，通過傳動帶橫向短纖維定向補強，達到傳 動帶橫方向側(cè)壓性與縱方向彎曲性雙立的效果卖局。對耐熱性有苛刻要求的傳動帶斧蜕，將會有更多的HNBRV型平板帶出現(xiàn)。 齒型帶最初使用的CR砚偶，現(xiàn)在仍然是比較理想的材料批销，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染坯，要大量使用CSM均芽、HNBR等特種耐熱、耐油橡膠单鹿。由于這類橡膠的性能優(yōu)異肝珍，盡管價格十分昂貴，超出現(xiàn)有產(chǎn)品幾倍楚辆，但隨著汽車工業(yè)等的技術(shù)進步和環(huán)境的惡化芍司，特別是HNBR將成為未來齒型帶的主導(dǎo)材對于小型、微型齒型帶來說甜序，聚氨酯彈性體是最為理想的材料抽堵。特別是精密機械方面的齒型帶，已無其他材料可以代替驹拢，今后不論在品種規(guī)格上起忠，還是在用途上，都將迅速擴大帕吆，發(fā)展前景極為寬廣舱踊。 平板帶原來為橡膠，隨著薄型平板帶的出現(xiàn)疮窟，聚氨酯和尼龍片材已成為重點開發(fā)方向。 (2)纖維骨架 能作了種種改進诬絮，因而已成為齒型帶的首選材料鬼癣，V型帶的骨架決定著膠帶的強度和壽命。早期的補強層使用棉簾線啤贩，而后改用了強力人造絲線繩待秃。由于有伸長大的缺點拜秧，從20世紀70年代開始，世界各國都普遍使用強度高章郁、伸長小枉氮、耐熱和耐彎曲性好的聚酯線繩，80年代又出現(xiàn)了高定伸暖庄、低收縮的改性聚酯線繩聊替，現(xiàn)已成為V型帶骨架材料的主流。對于要求高負荷傳動培廓、耐沖擊性的變速帶和農(nóng)機用的V型帶惹悄，有的己開始使用芳綸纖維。 齒型帶的補強層肩钠，人們曾長期使用鋼絲和聚酯而使其強度下降的問題泣港，同時還有因其比重大而適于高速旋轉(zhuǎn)傳動等現(xiàn)象，如今已被基本淘汰岂张。使用聚酪簾線對于要求尺寸精度高的產(chǎn)品墓篇，由于存在伸縮問題，現(xiàn)也很少采用础估。目前認為最好的骨架材料是玻璃纖維瘾夯，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)创炉，加之對彎曲疲勞等缺欠性得到廣泛使用辞唤。今后，強度更高尺那、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齒型帶最佳骨架材料行列为巾。 (3)外包保護布 V型帶使用的外包保護布向來以棉帆布為主，至今依然保持這種狀態(tài)丹自。對一部分要求更耐磨和耐彎曲性能更好的彰朴，也開始使用棉的混紡帆布，甚至是全合成纖維帆布弹值。外包保護布未來將繼續(xù)保持這一趨勢据智。齒型帶為了保護齒部和芯線，主要是使用高強力型的合成纖維豫尽，通常以尼龍帆布為主篙梢，今后方向是進一步薄層化。 2．3 工藝設(shè)備趨向 多年來美旧，傳動帶的生產(chǎn)工藝在世界各地一直沒有大的變化渤滞，不外煉膠、成型榴嗅、硫化三大老的工藝妄呕。所不同的是陶舞，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绪励，同時增加研磨工序肿孵。而對于齒型帶則是在帶齒形溝槽的模型上，先置入外包帆布疏魏，然后呈螺旋狀纏上芯線停做，而后上覆橡膠片，連同模型一起送入硫化罐硫化蠢护。此時雅宾，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)而形成帶齒恃姨，硫化后再從模型中取出成適當(dāng)?shù)膶挾取?/P> 這種生產(chǎn)工藝擅锁，把傳動帶的制造過程人為地分割成好幾塊，無法聯(lián)結(jié)起來宴今；加之傳動帶的品種規(guī)格太多母谋，生產(chǎn)批量很小，產(chǎn)品變動頻繁换攘，給工藝設(shè)備的連續(xù)化堰哗、自動化帶來了諸多困難，生產(chǎn)效率十分低下椎颓。當(dāng)前國外的發(fā)展趨勢恐梅，一是努力研究實現(xiàn)工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，提高設(shè)備自控水平最阿，促使生產(chǎn)效率大幅度提高：二是繼續(xù)擴大使用聚氨酯等液體彈性體掀塞，從根本上簡化工藝，縮短流程貌砖，改變傳統(tǒng)的橡膠工藝加工方式∥购埽現(xiàn)在，聚氨酯液相加工工藝在小型和微型帶中皆刺，已占據(jù)主導(dǎo)地位少辣，前景十分樂觀。 還有羡蛾，短纖維橡膠的混合也是當(dāng)今世界傳動帶業(yè)界一大課題漓帅。如何使短纖維在橡膠中均勻分散，并解決由此而產(chǎn)生的膠料高粘度化痴怨，造成生產(chǎn)效率下降的現(xiàn)象煎殷，需要在混煉方法和控制方式有新的突破。另外腿箩，短纖維橡膠的纖維排列取向也是不可忽視的又一個問題豪直，通常采用壓延機和壓出機定向供膠出片、按流動方向取片的方法珠移，也并非最佳良策弓乙。無紡布、復(fù)合片材是今后開發(fā)的方向钧惧。 2．4 未來目標 縱觀半個多世紀以來世界傳動帶的發(fā)展趨勢暇韧，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叮歧、精密化和高速化的方向發(fā)展作两。老式的平板帶將被日漸淘汰，新型的環(huán)形平板帶重新崛起菌秘；切割三角帶將取代大部分包布V型帶袒覆、同時代之而起的V型平板帶、多楔帶及奋、齒型帶可能成為新的主流產(chǎn)品鱼虽。 我國生產(chǎn)傳動帶的廠家十分雜亂，除200家國有婶祥、三資企業(yè)之外付准，還有1000余家集體、私營和個體所有制企業(yè)阴迹，僅V型帶一種產(chǎn)品年產(chǎn)即達4億A米以上佩艇，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俭疤。除少數(shù)引進技術(shù)設(shè)備和合資企業(yè)外送丰，大多處于后進狀態(tài)，亟待改組般此、改造蚪战、改革。調(diào)整傳動帶行業(yè)結(jié)構(gòu)铐懊，淘汰老舊產(chǎn)品邀桑，開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，迎頭趕上世界傳動帶先進技術(shù)水平科乎，可說是當(dāng)前最為緊迫的任務(wù)壁畸。 |