周朝鋒

（廈門金龍旅行車有限公司，福建 廈門 361026）

皮帶異常磨損個(gè)案分析和處理

周朝鋒

（廈門金龍旅行車有限公司，福建 廈門 361026）

根據(jù)使用過程中皮帶異常磨損的現(xiàn)象，分別對皮帶傳動工作中的受力情況、傳遞功率、皮帶與皮帶輪匹配等，找到異常磨損問題的原因和處理措施。

皮帶；異常磨損；受力分析；處理

公司售后反饋，行駛里程3000 km左右，6745型公交車在江蘇批量出現(xiàn)冷卻系傳動皮帶（型號：20A）異常磨損[1]，皮帶深陷，同時(shí)兩側(cè)出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象（見圖1），己嚴(yán)重影響到車輛的正常使用。因此，有必要對該批車?yán)鋮s系皮帶輪進(jìn)行系統(tǒng)的研究與分析，找出原因，提出處理措施。

1 皮帶傳動工作情況分析

針對故障現(xiàn)象對原因進(jìn)行逐一排查：批量性出問題，可排除張緊度不夠、潤滑油脂不慎進(jìn)入皮帶槽等因素[2]；此輪系傳動比為1.247，可以排除包角不足的因素[3]；勘察現(xiàn)場排除了帶輪工作面粗糙、工作環(huán)境惡劣、有沙粒進(jìn)入皮帶槽等因素?，F(xiàn)對皮帶受力、功率傳遞等方面進(jìn)行分析，帶的振動和轉(zhuǎn)角誤差[4]影響暫不考慮。帶屬于彈性體，受力后必然產(chǎn)生彈性變形。皮帶傳動工作時(shí)，由于松邊和緊邊拉力不同，所以彈性變形也不同[5]。如圖2所示。帶自b點(diǎn)繞上主動輪時(shí)，所受拉力F1，帶的速度和帶輪表面的速度相等；當(dāng)帶由b點(diǎn)轉(zhuǎn)到c點(diǎn)的過程中，帶的拉力由F1下降到F2，因而帶的拉伸彈性變形量也隨之逐漸減小，相當(dāng)于帶在逐漸縮短，并沿輪面滑動，使帶的速度V落后于主動帶輪的圓周速度V1，因此，兩者之間必然相對滑動。同樣的現(xiàn)象發(fā)生在從動輪上，但是情況恰好相反，帶不是縮短，而是被拉長，使帶的速度V高于從動輪的圓周速度V2。故彈性滑動是不可避免的，彈性滑動不是發(fā)生在整個(gè)接觸弧上，接觸弧可分為滑動弧和靜弧兩部分[6]，如圖3所示。對應(yīng)的中心角分別為滑動角α′和靜角α″，隨載荷的增加，滑動角逐漸增大。當(dāng)達(dá)到帶輪包角時(shí)，處于極限狀態(tài)，帶有效拉力達(dá)到最大值，帶出現(xiàn)打滑，打滑將造成帶短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重磨損。因此，需找出既不打滑，又能保證一定疲勞壽命時(shí)輪系所能傳遞的基本額定功率，以滿足風(fēng)扇的需求。根據(jù)下式（1）、（2）[5]及文獻(xiàn)[6]中關(guān)于皮帶設(shè)計(jì)要求進(jìn)行核算，則過渡輪、風(fēng)扇輪直徑尺寸都不合格，風(fēng)扇輪徑需達(dá)到250mm左右才能滿足表1中風(fēng)扇功率的要求[7]，但在空間布置上無法實(shí)施。鑒于皮帶材料質(zhì)量和生產(chǎn)工藝方面有很大的差異，在進(jìn)行最終有效的計(jì)算時(shí)，必須遵守帶制造廠給定的數(shù)據(jù)[8]。實(shí)際上大部分車輛冷卻系統(tǒng)輪系都沒有按文獻(xiàn)[6]中的要求設(shè)計(jì)，但是使用過程中未有反饋問題。因此，把相關(guān)參數(shù)表1及表2提供給帶廠家，其分別根據(jù)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速對應(yīng)功率傳遞能力進(jìn)行校核。結(jié)果顯示，符合系數(shù)1.4，分別進(jìn)行張力和音波測試，壽命在18000 h內(nèi)皆合格，即符合傳動要求，不存在傳遞功率不夠造成皮帶打滑而異常磨損。

表1 風(fēng)扇參數(shù)

表2 風(fēng)扇輪系參數(shù) mm

2 皮帶與皮帶輪匹配分析

根據(jù)上述核查，排除了功率傳遞方面的問題。因帶輪截面幾何形狀和輪槽表面質(zhì)量對帶的壽命和傳動效率有很大影響[8]，故分析皮帶和皮帶輪槽的匹配是十分重要的。V帶傳動是利用楔形增壓原理使在同樣大的張緊力的情況下產(chǎn)生較大的摩擦力。在傳動過程中，從動輪皮帶受力由松變緊，拉力逐漸增大，皮帶有向槽內(nèi)移動的趨勢，主動輪相反[5]。而不管從動輪，還是主動輪，受拉部分橫向要收縮，受壓部分橫向要伸長，因而楔角將減小。為保證帶和帶輪工作面有良好的接觸，除盡量增大風(fēng)扇輪外徑外，還需適當(dāng)減小帶輪槽楔角。根據(jù)廠家提供的表3皮帶截面參數(shù)，按此與皮帶輪匹配，繪制自由狀態(tài)下20A及AV22[9]皮帶與皮帶輪的位置，見圖4?？梢?0A皮帶已完全在皮帶輪槽內(nèi)，現(xiàn)使用的皮帶為有齒切邊V帶，側(cè)面沒有包布。在傳動過程中，皮帶芯繩及緩沖膠層會受力而變形，芯繩在變形后傳動功率上會有所下降，也不符合法規(guī)及廠家推薦設(shè)計(jì)匹配要求；AV22帶剛超出皮帶輪槽，符合法規(guī)對皮帶露出高度[10]的規(guī)定，同時(shí)也符合皮帶廠家的推薦。通過分析，建議售后更換為AV22皮帶。經(jīng)過3個(gè)月試用，沒有再反饋異常磨損問題。皮帶為易損件，故可視為問題已處理。

表3 皮帶截面參數(shù)

3 結(jié)束語

現(xiàn)有皮帶與帶輪匹配上存在瑕疵。按正常的設(shè)計(jì)，應(yīng)該是皮帶輪和皮帶聯(lián)合設(shè)計(jì)，但現(xiàn)實(shí)中客車行業(yè)車型太多，不可能實(shí)施，大部分情況需根據(jù)皮帶去設(shè)計(jì)帶輪。從參數(shù)看，20A的皮帶和AV22的皮帶在大多數(shù)情況下可以通用，但由于現(xiàn)場調(diào)整不可能完全符合理想狀態(tài)，皮帶加工、存儲及皮帶輪加工控制上無法保證一致性，采用20A皮帶匹配標(biāo)準(zhǔn)皮帶輪槽可能會造成皮帶偏磨，從而異常磨損。為避免上述情況發(fā)生，最好根據(jù)皮帶匹配帶輪，讓皮帶露出皮帶輪邊緣，使皮帶芯繩、緩沖膠層的變形通過露出部分得以釋放，減少皮帶受力變形對皮帶芯繩的影響，延長皮革使用壽命。

[1]GB/T11545-2008，帶傳動汽車工業(yè)用V帶疲勞試驗(yàn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2]趙曉玲.三角皮帶傳動疲勞磨損研究[J].機(jī)械與電氣,2007,(10):48,55.

[3]程友聯(lián),吳曉紅.普通V帶傳動的無校核設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2010,29(2):270-274.

[4]（德）G.尼曼.機(jī)械零件：第三卷 [M].余夢生,倪文馨，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985.12.

[5]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)(第4版)[M].北京:高等教育出版社,1997.7.

[6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊:第二卷(第3版)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8.

[7]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第 7版）[M].北京:高等教育出版社，2001.6.

[8]汽車工程設(shè)計(jì)手冊編委會.汽車工程設(shè)計(jì)手冊:設(shè)計(jì)篇[K].北京:人民交通出版社,2001.5.

[9]GB12732-2008，汽車V帶[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[10]GB/T13352-2008，帶傳動汽車工業(yè)用V帶及其帶輪尺寸[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

修改稿日期：2013-02-03

Abnormal Wear and Tear Analysis and Treatment

Zhou Chaofeng
(Xiamen Golden Dragon BusCo.,Ltd,Xiamen 361026,China)

According to the abnormal wearing phenomena during use, the author respectively analyses the stressconditions, the transmission power，the matching conditions between belt and belt wheel during belt working. He alsofigures out the reasons and treatment measures of the abnormal wearing..

belt；abnormal wearing；force analysis；treatment

U 463.2

B

1006-3331（2013）02-0055-02

周朝鋒（1978-），男，底盤工程師；主要從事發(fā)動機(jī)附件設(shè)計(jì)及底盤總布置工作。