我如何知道哪個皮帶輪齒廓為我的同步皮帶驅動係統選擇?

問題:

親愛的Misumi工程團隊:

我正在設計一個包括同步皮帶傳動係統．我如何知道滑輪齒廓為我的設計選擇?

——Ryan T。

答:

正時皮帶滑輪係統用於各種製造和生產環境，以方便工件和材料的移動。滑輪齒廓選擇的過程可以是一項艱巨的任務，由於大量的各種齒廓形狀以及似乎無數的專利輪廓修改可用。然而，有一些原則將使工程師更好地理解滑輪齒形選擇過程．

為了簡單起見，大多數牙齒輪廓形狀通常可以在一個標準的梯形牙齒輪廓和一個專門的圓形半圓形，曲線牙齒輪廓之間的某個頻譜上進行描述。標準梯形齒廓(A)由ISO 5294:2012標準控製，而曲線齒廓(B)通常更多地定製，取決於供應商的規格。

正因為如此，標準梯形齒廓通常是使用更廣泛的齒廓。相比之下，圓形的專業曲線齒廓是一個相對較新的創新滑輪齒廓設計，不具有任何更尖銳的維度過渡的更硬的梯形輪廓。

盡管專業曲線和標準梯形輪廓都能夠傳遞大量的扭矩，但形狀上的細微差異必須注意。這將使工程師更好地理解齒廓形狀如何影響係統的負載效率，以及由於齒形變化而導致的係統間隙的影響。

首先要掌握的原則是反作用力的概念，它通常被定義為任何兩個配合部件之間的間隙或“自由發揮”。在這種情況下，它被用來描述滑輪槽和皮帶齒之間的作用。係統中內置了小程度的間隙，以確保有足夠的間隙使帶齒進入/退出皮帶輪齒而不綁定，確保帶齒不會過早磨損。配合齒之間的間隙過大可能會導致噪音過大，磨損率增加，甚至可能導致皮帶在較高扭矩下滑動。

梯形齒廓固有地產生非常小的反彈，這減輕了在低到中等扭矩下滑動或跳躍牙齒的風險。不幸的是，梯形輪廓幾何在帶齒/皮帶輪槽界麵處具有尖銳的應力集中，這也會導致在高扭矩和高速應用下增加皮帶磨損率。

專門的曲線齒廓已開發，以改善標準梯形齒廓的缺點，並緩解與梯形帶齒的高應力集中有關的問題，通過圓圓的尖銳過渡，從而晚間滑輪/帶齒之間的接觸區域。因此，對於需要高扭矩傳遞能力的應用，如機械提升機或電梯，專業的曲線齒廓通常是更好的選擇。

此外，與標準梯形輪廓相比，曲線齒廓還旨在減少齒隙，從而使驅動器更安靜，更平穩地運行。這在高速和高頻應用中尤其重要，例如用於驅動大型工業鼓風機的皮帶傳動。最後，圓形輪廓的另一個優點是，它允許較小的皮帶安裝張力，顯著減少滑輪上的軸承負荷。

總之，一個標準的梯形齒廓應該超過足夠的低扭矩傳遞應用，其中少量的間隙不會引起明顯的噪音或磨損問題，如低速光輸送機。然而，對於高速電梯或卷揚機等應用，需要高扭矩，必須將間隙控製到絕對最小，以減輕皮帶滑動，專門的曲線齒廓是更好的選擇。如果在應用中需要更好地控製齒隙，則開發了更先進的、改進的曲線齒廓，有效地進一步圓整齒廓，試圖進一步降低係統齒隙，防止滑動或噪聲。這些齒型通常用於應用範圍從大型，高速離心機到高容量泵。

如前所述，由於各種齒形具有大量的特征，因此必須考慮到許多因素。然而，這裏的原則應該為工程師開始滑輪齒廓選擇過程提供一個良好的基礎。