帶 (機械)

,也稱傳動帶皮帶,是一種環狀柔性材料,用於機械連接兩根或以上的傳動軸。帶可以用於傳遞動力,也可以用來傳遞運動,即相對位移。帶安裝在帶輪上。在雙帶輪系統中,帶輪的轉向可以相同,也可以通過交叉帶的方向來使兩帶輪的轉向相反。

一對V帶
平帶
Hagley Museum英語Hagley Museum and Library機械展館中的平帶傳動機構

作為動力源,傳送帶是帶在兩點間輸送物體的一個應用。

傳動

在兩不同軸的軸間傳遞動力的場合,帶可能是最便宜的解決方案。帶傳動系統是由特別設計的帶和帶輪組成的。由於帶傳動的廣泛應用,它產生了許多變種以適應不同的工況。普遍而言,帶可以平滑、低噪音的工作,也可以在載荷變化時對電機軸承起到緩衝的作用,但在體積相似的情況下,其強度通常低於齒輪傳動。儘管如此,現代的設計、工藝使得帶可以在部分場合替代過去只能由鏈、齒輪完成的工作。

帶和帶輪間的動力傳遞如下式所示:[1]

 
 

其中,T1和T2分別是緊邊和松邊的張緊力,μ是摩擦係數,而α是小帶輪的包角,即帶和帶輪接觸部分的角度。

優點和缺點

帶驅動的優點是簡單、便宜,而且二個傳動軸之間不需要對正。傳動帶可保護機械不會過載,也有阻尼效果,可以減少噪音及振動。傳動帶不需潤滑,所需要的保養也最少。傳動帶的效率高(90%至98%,一般95%),可以在傳動軸有明顯夾角的情形下使用。只要讓傳動帶沒有張力就可以達到離合器的效果,配合不同半徑滑輪或的斜的滑輪可以達到變速的效果。

由於滑動及傳動帶的伸長,帶驅動時二輪角速度的比例不一定是定值,也不一定會和二輪半徑比相等,不過使用有齒的傳動帶可大幅改善此一問題。其溫度範圍可以從−35°C到85°C。若要補償傳動帶的磨損伸長,需調整中心距的或增加一惰輪。

平帶

 
帶可以用來從發動機的飛輪上傳出動力,例如此處的脫粒機

圓帶

V帶

 
Yanmar 2GM20水上柴油發動機上的帶
 
空壓機上的多V帶

V帶有帘布芯結構和繩芯結構兩種,分別由包布、頂膠、抗拉體和底膠四部分組成。

多槽皮帶

多楔帶

同步帶

 
同步帶
 
帶傳動自行車英語belt-driven bicycle上的同步帶輪

歷史

第一次有關帶個大滑輪和小滑輪機械皮帶傳動敘述是由漢朝(前202年-220年)楊雄(前53年-前18年)在前15年著作《方言》所提到[2],用於把纖維纏繞在上為紡梭作準備的卷緯機。[3]學者裴松之(372年-451年)所注《三國志注》注引魏晉文學家傅玄(217年—278年)所提曹魏時代機械巧匠馬鈞(活躍於230年-232年)所發明物,[4]不但後來經改良精進為鏈條傳動[5]而且對紡車發明是至關重要的元件。[6]

宋朝(960年-1279年)秦觀(1049年-1100年)於1090年所著關於紡織品養蠶業的書《蠶書》描述了機械傳動的繅絲設備。[7][8]

1313年由王禎(1271年-1368年)出版的《農書》裡有幅仕女操作帶連續皮帶傳動的多軸紡車。[9]這種絲處理機械裝置是飛輪的一種,作用是把絲均勻的繞在上。[10]

到了14世紀,水力被應用在織舫里以帶動大型紡車旋轉,實現的目的仍與其老祖宗一模一樣。[10]

參考文獻

  1. ^ Belt drives, IIT Kharagpur (PDF). 1. NPTEL. (原始內容 (PDF)存檔於2011-08-23). 
  2. ^ 見《方言》:方言/卷五,原文:「……繀車,趙魏之間謂之轣轆車,東齊海岱之間謂之道軌。」
  3. ^ Temple (1986), 54.
  4. ^ 見《三國志注三國志·魏書·方技傳,原文:「時有扶風馬鈞,巧思絕世。傅玄序之曰:「馬先生,天下之名巧也,少而游豫,不自知其為巧也。當此之時,言不及巧,焉可以言知乎?為博士居貧,乃思綾機之變,不言而世人知其巧矣。舊綾機五十綜者五十躡,六十綜者六十躡,先生患其喪功費日,乃皆易以十二躡。其奇文異變,因感而作者,猶自然之成形,陰陽之無窮,此輪扁之對不可以言言者,又焉可以言校也。先生為給事中,與常侍高堂隆、驍騎將軍秦朗爭論於朝,言及指南車,二子謂古無指南車,記言之虛也。先生曰: 『古有之,未之思耳,夫何遠之有!』二子哂之曰:『先生名鈞字德衡,鈞者器之模,而衡者所以定物之輕重;輕重無准而莫不模哉!』先生曰:『虛爭空言,不如試之易效也。』於是二子遂以白明帝,詔先生作之,而指南車成。此一異也,又不可以言者也,從是天下服其巧矣。居京都,城內有地,可以為園,患無水以灌之,乃作翻車,令童兒轉之,而灌水自覆,更入更出,其巧百倍於常。此二異也。……」
  5. ^ 作者不詳. 龙骨水车(翻车;Dragon pump). 《數位典藏聯合目錄》. 1998-11-28 [2009-07-08]. (原始內容存檔於2015-06-04). 
  6. ^ Temple (1986), 54–55.
  7. ^ 見《農書蠶書,原文:「……車,臥種如轆轤,必活其兩輻,以利脫系。……」
  8. ^ Needham (1986), Volume 4, Part 2, 107–;108.
  9. ^ Needham (1986), Volume 4, Part 2, PLATE CXLVII.
  10. ^ 10.0 10.1 Needham (1986), Volume 7, Part 2, 214.