淺析輪系設(shè)計(jì)實(shí)例

王 博

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

淺析輪系設(shè)計(jì)實(shí)例

王 博

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

本文主要是通過對一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)附件輪系設(shè)計(jì)更改實(shí)例的分析，總結(jié)出一些輪系設(shè)計(jì)計(jì)算方面的關(guān)鍵點(diǎn)。

輪系；傳遞功率；V型皮帶；多楔帶

CLC NO.:U463Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-48-02

前言

某車型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)附件輪系為3個(gè)皮帶輪組成：水泵外皮帶輪為主動(dòng)帶輪，另有2kW發(fā)電機(jī)帶輪和空調(diào)壓縮機(jī)帶輪兩個(gè)從動(dòng)輪組成，選用Z型普通V帶2根，如圖1所示。設(shè)計(jì)任務(wù)是將2kW發(fā)電機(jī)換裝4kW發(fā)電機(jī)，從而涉及輪系設(shè)計(jì)的變動(dòng)。

1、計(jì)算與分析

原2kW發(fā)電機(jī)皮帶輪尺寸較小，有效直徑為63mm，又與空調(diào)壓縮機(jī)共用2根Z型普通V帶，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)皮帶輪皮帶包角為83°，小于4kW發(fā)電機(jī)皮帶輪理論包角要求。

具體計(jì)算如下：

4kW發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)功率應(yīng)為：Pd= KA×P = 4.8kW

大皮帶輪節(jié)圓直徑dp1=182mm（發(fā)動(dòng)機(jī)水泵外皮帶輪）；

小皮帶輪節(jié)圓直徑dp2=63mm（發(fā)電機(jī)皮帶輪）；

大皮帶輪轉(zhuǎn)速n2=(600～2600)r/min（發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速）；

彈性滑動(dòng)系數(shù)ε=0.01～0.02

其中，n1為小皮帶輪轉(zhuǎn)速。

故 帶速符合普通V型皮帶要求。

按此中心距小皮帶輪包角應(yīng)為：

而實(shí)際包角為83°，發(fā)電機(jī)廠家給出的經(jīng)驗(yàn)包角應(yīng)大于120°，小皮帶輪包角過小。

單根皮帶額定功率 P1= 0.27 kW（取皮帶輪最低轉(zhuǎn)速）

傳動(dòng)比i≠1時(shí)單根V帶額定功率增量△P1=0.3

由此可知，共需普通V型帶根數(shù)為：

計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 13575.1-1992

GB/T 13575.2-1992

JB/ZQ 4175-1997

GB/T 15531-1995

故，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速而發(fā)電機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行的工況下，需要16.7根V型帶，不符合要求。

2、設(shè)計(jì)方案更改

2.1 增大皮帶包角，增加摩擦力

（1）增大發(fā)電機(jī)皮帶輪直徑至90mm；

（2）將原來的發(fā)動(dòng)機(jī)水泵外側(cè)皮帶輪、空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪、發(fā)電機(jī)皮帶輪組成的輪系分為2個(gè)互不干涉的輪系。

按大、小帶輪基準(zhǔn)值經(jīng)及實(shí)際中心距計(jì)算設(shè)計(jì)包角應(yīng)為：

實(shí)際帶傳動(dòng)系布置及理論分析位置，滿足設(shè)計(jì)包角要求，更改后的設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

2.2 增加皮帶傳遞功率

發(fā)動(dòng)機(jī)水泵外側(cè)皮帶輪和發(fā)電機(jī)皮帶輪采用8PK楔形皮帶連接，增大皮帶傳遞功率。

依據(jù)大、小皮帶輪有效直徑及輪系布置，多楔帶每楔的傳動(dòng)功率為：0.94kW～2.44kW（當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為650± 50r/min即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min時(shí)和當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2400 ±50r/min即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速5000r/min時(shí)），即8PK多楔帶的傳遞功率為7.52kW～19.52kW，能夠滿足底盤4kW發(fā)電機(jī)全功率的運(yùn)行工況。

具體計(jì)算如下：

設(shè)計(jì)功率應(yīng)為：Pd= KA×P = 4.4kW

其中工況系數(shù)取KA= 1.1

傳動(dòng)比

帶速ν= (∏×dp1×n1)/60×1000=5.54～24m/s故 帶速符合PK型多楔帶要求。

故，改進(jìn)后所采用的8PK多攜帶皮帶包角和皮帶傳遞的額定功率滿足設(shè)計(jì)要求。

計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

2.3 皮帶張緊設(shè)計(jì)

在原2kW發(fā)電機(jī)的輪系中，未采用張緊輪，而由空調(diào)壓縮機(jī)支架的安裝角度調(diào)節(jié)皮帶張緊。在新4kW發(fā)電機(jī)的輪系中，由于將原來的發(fā)動(dòng)機(jī)水泵外側(cè)皮帶輪、空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪、發(fā)電機(jī)皮帶輪組成的輪系分為2個(gè)互不干涉的輪系，考慮到皮帶張緊度的調(diào)節(jié)，在發(fā)電機(jī)支架的設(shè)計(jì)中，增加了調(diào)節(jié)角度的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)皮帶張緊。

2.4 支架的設(shè)計(jì)

輪系相關(guān)支架必須保證良好的加工精度，從而保障輪系正常的工作，在設(shè)計(jì)支架的過程中還需要注意：

1）減少焊接件的數(shù)量，保證其尺寸公差；

2）加大發(fā)電機(jī)皮帶輪的張緊調(diào)節(jié)幅度，改善發(fā)電機(jī)皮帶的裝配性能。

每楔所傳遞的基本額定功率P1= 0.82kW

傳動(dòng)比i≠1時(shí)每楔所傳遞的額定功率增量△P1=0.7

由此可知，共需普通V型帶根數(shù)為：

3、驗(yàn)證

換裝4kW發(fā)電機(jī)后的輪系結(jié)構(gòu)，經(jīng)負(fù)載試驗(yàn)驗(yàn)證，無論是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下還是高速（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1300r/min）狀態(tài)下運(yùn)行，滿負(fù)荷運(yùn)行中4kW發(fā)電機(jī)皮帶輪及皮帶的最高溫度均沒有超過40℃（連續(xù)運(yùn)行且溫度已不再上升的情況下再持續(xù)運(yùn)行10min）。

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第1版，第3卷），主編：徐灝，機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2] 汽車設(shè)計(jì)-3版，余志生，機(jī)械工業(yè)出版社，2000,10.

Analysis a Wheel Train Design Case

Wang Bo
(ShaanXi Heavy-duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200 China)

this paper analysis a case which design an engine wheel train. Introduce some keys on wheel train design and calculate.

wheel train；transmit power；V-belt；ribbed belt

U463

A

1671-7988(2014)07-48-02

王博，就職于陜西重型汽車有限公司，研究方向車輛工程。