技術資料時規皮帶與時規皮帶輪選型

慣性負荷的選定、選定例

選擇所需的項目

選擇所需的項目包括:。請規定各自的條件。

  • (1)旋轉運動體時
    旋轉運動體的形狀尺寸、質量、旋轉速度、加 (減) 速時間、軸的直徑、軸間距離每天的使用時間、啟動頻率、速比、有無使用惰輪、其他條件
  • (2)對於直線運動的物體
    節距圓直徑、直線運動物體的質量、支撐方式、支撐機構摩擦係數、運動速度、加(減速)時間、軸徑、中心距、日使用時間、啟動頻率、速比、是否使用惰輪等條件

慣性矩計算

慣性矩由下式計算:。

  • (1) 對於旋轉運動體

    ·實心圓柱
    I = 1 8 mD2

    ·中空圓筒
    I = 1 8 m (D2 + d2)

    ·矩形截面
    I = 1 12 m (a2 + b2)

    ·偏心旋轉體
    I = 1 8 mD2 + me2

  • (2) 對於直線運動體

    I = 1 4 mDp2

  • (3)滾珠絲桿驅動

    I = 1 4 m L π 2

  • (4) 總慣性矩

    ∑I = (I1 + I2 + ....)R2

慣性矩計算

※用左式計算由傳動帶驅動的所有運動體 (包括從動皮帶輪) 的慣性力矩。

  • I:各運動體的慣性矩kg·m 2
  • ∑I:總慣性矩
  • m:旋轉體或直線運動體的質量kg
  • D:旋轉體的外徑m
  • d:旋轉體的中空部內徑m
  • a:矩形截面的邊長m
  • b:矩形截面的邊長m
  • e:偏心距離m
  • Dp:節距圓直徑(m)
  • L:螺釘導程m
  • R:減速比 (驅動皮帶齒數/從動皮帶齒數)

加 (減) 速扭矩的計算

通過下式求出加 (減) 速扭矩。

Pa = ∑I × (n2 - n1) 9.55 × ta

  • Pa:加 (減) 速扭矩N·m
  • n1:加速(減速)前的轉速r/min
  • n2:加速(減速)後的轉速r/min
  • ta:加 (減) 速時間s

計算連續負載扭矩

通過下式求出連續負荷扭矩。

(1) 水平移動時
Pc =4.9× mμDp

(2) 垂直移動時
Pc =4.9× mDp

  • Pc:連續負荷扭矩N·m
  • μ:運動體支撐機構的摩擦係數

設計扭矩的確定

設計扭矩通過下式求出。KoKa使用下列框中的數值。

Pt = (Pa + Pc) × (Ko +Ki + Ks) × Ka × Ke

載重修正係數

1天的運行時間h <3 3~10 10<
Ko 1.2 1.3 1.5

啟動/停止頻率修正係數

每天停止啟動的次數 ≦10 11~100 101~999 1000≦
Ka 1.1 1.2 1.3 1.5

*當在可能接觸油或水的環境中採用超級時規PX皮帶HA 規格(耐油/耐水)時,或在可能接觸水的環境中採用PX系列皮帶耐水規格時,請將工作大氣係數 (Ke) 乘以 1.2。

※此後,請按照“皮帶尺寸、皮帶輪齒數的決定”繼續進行選定。

選定計算範例(基於慣性載重的選擇)

選擇所需的項目

選擇所需的項目如下:。

條目 內容
(機床的工作臺驅動)
節距圓直徑 50mm以下
直線運動體質量 50kg
支承方法、支承機構的摩擦係數 LM導軌,摩擦係數μ=0.1
運動速度 1000r/min
加 (減) 速時間 0.3s
軸直徑 20mm
軸距 1400mm
每天的使用時間,啟動頻率 每天12小時,每天1000次
速比 1:1
是否使用了空調器
其它條件

慣性矩計算

首先,求出慣性力矩。在這種情況下,由於是直線運動體,所以符合下式。另外,根據條件皮帶輪暫時選定30P5M (齒數30 Dp =47.75mm)。

I = 1 4 mDp2 = 1 4 × 50 × 0.047752 = 0.0285kg・m2

加 (減) 速扭矩、連續負荷扭矩的計算

分別求出加 (減) 速扭矩和連續負荷扭矩。

加 (減) 速扭矩Pa = I × (n 2-n 1) 9.55× ta = 0.0285× (1000-0) 9.55×0.3 =9.95N·m

連續負荷扭矩Pc =4.9× mμDp =4.9×50×0.1×0.04775=1.17N·m

設計扭矩的確定

設計扭矩是透過將加速(減速)扭矩和連續負載扭矩總和乘以每個修正係數來計算的。

Pt = (Pa + Pc) × (Ko + Ki + Ks) × Ka = (9.95 + 1.17) × (1.5 + 0 + 0) × 1.5 = 25.02N・m

確定設計扭矩後,請按照一般選擇 (根據扭矩選擇) 。

皮帶尺寸、皮帶輪齒數的確定

  • (1)從臨時選擇表中暫時選擇一個皮帶尺寸。在本例中,根據設計扭力(25.02 N·m)和馬達轉速(1000 r/min),暫選 UP5M。
  • (2)依標準傳動扭力表,考慮節距圓直徑、速度比、軸徑等條件,選擇皮帶寬度及皮帶輪齒數。
    這裡我們選用UP5M25(皮帶寬度25mm),30齒(Dp=47.75mm)。請參考各皮帶輪的尺寸

確定傳動帶長度和軸距

  • (1)計算皮帶的近似長度(L')。

    L' = 2C + 1.57 (Dp + dp) + (Dp - dp)2 4C = 2 × 1400 + 1.57 (47.75 + 47.75) + (47.75 - 47.75)2 4 × 1400 = 2950mm

    根據品種・尺寸一覽,最接近此概算長度的皮帶為3050UP5M (610齒) 。

  • (2) 計算此時的軸間距離 (C) 。

    B = L - 1.57 (Dp + dp) = 3050 - 1.57 (47.75 + 47.75) = 2900

    C = B + B2 - 2(Dp - dp)2 4 = 2900 + 29002 - 2(47.75 - 47.75)2 4 = 1450mm

咬合齒數校正

計算與小皮帶輪嚙合的皮帶齒數,確定嚙合補償係數。

在這種情況下,速度比為 1:1,因此嚙合齒數為 15,是 30 的一半,因此嚙合修正係數為 1.0。

確定皮帶寬度

最終確定滿足設計扭矩的皮帶寬度。

Kw ≧ Pt Pr × Km × KL = 25.02 9.37 × 1.0 × 1.2 = 2.23

故滿足寬度係數的皮帶為UP5M25 (皮帶寬度25mm) 。

選定結果

  • 皮帶:BG3050UP5M25-HC
  • 皮帶輪:PT30P5M25AF或BF
  • 軸間距離:1450mm

確定皮帶輪型號後,即可選擇皮帶輪的連接方法。

請參照皮帶選定時使用的計算公式