某輸彈機(jī)同步帶傳送分析

張家越 郝秀平

（中北大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原 030051）

1 同步帶傳送介紹

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

2 建模與仿真

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

2 同步帶動(dòng)態(tài)分析

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。

3 結(jié)束語

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.