皮带传动的优劣.doc

空压机（压缩机）传动系统，一般分为直接传动和皮带传动，一直以来，两种传动方式孰优孰劣一直是业界争论的焦点。

螺杆式空压机的直接传动指的是马达主轴经由连轴器和齿轮箱变速来驱动转子，这实际上并不是真正意义上的直接传动。真正意义上的直接传动指的是马达与转子直接相连（同轴）且两者速度一样。这种情况显然是极少的。因此那种认为直接传动没有能量损耗的观点是不对的。只有1：1直联才是真正意义上的直联！

另一种传动方式为皮带传动，这种传动方式允许通过不同直径的皮带轮来改变转子的转速。下面所讨论的皮带传动系统是指满足下列条件的代表最新科技的自动化系统：
每一运转状态之皮带张力计均达到优化值。
通过避免过大的启动张力，大大延长了皮带之工作寿命，同时降低了马达和转子轴承的负荷。
始终确保正确的皮带轮连接。
更换皮带相当容易和快捷，且不须对原有设定作调整。
整个皮带驱动系统安全无故障运转。
值得一提的是，主张直接齿轮传动的制造商本身也有一部分产品采用皮带传动。

变速和传动系统
（1）为什么需要变速器和离合器
我们在前边内容讲到，曲轴连杆将活塞的上下往复运动转换成曲轴的旋转运动，那么，曲轴的动力是如何传递到后轮的呢？我们知道，曲轴的旋转转速是很高的，2200转左右车子才起步，显然，后轮是不可能以这样的转速动作的，我们需要获得不同转速下的不同车速和扭矩，这个功能就由变速系统来完成。
除此之外，当我们飞驰时，我们需要将动力传送到后轮，当我们要停下来时，则需要能够切断动力，这个动作是由离合器来完成的。离合器在变速系统与传动系统之间，起一个柔和地传递动力（切断动力）的作用。
（2）变速器工作原理
在讲解实际的GY6变速器之前，我们先来了解变速器的工作原理，这样会比较容易理解后述部分。简单地说，变速器就是根据这一原理来设计的：小齿轮（或小带轮）为主动轮传动大齿轮（或大带轮），则转速降低扭矩增加；大齿轮（或大带轮）为主动轮传动小齿轮（或小带轮），则转速增高扭矩降低。该原理不仅仅适用于踏板车变速器，而且适用于跨骑车变速器。踏板车上的无级变速器，就是利用这一原理：当皮带在前主动轮、后从动轮上发生直径变化，车速和扭矩就发生相应变化。
（3）踏板车上的一次变速传动机构
踏板车上使用的是离心式无级变速器、离心式自动离合器，从字面上我们可以看出，变速和离合都是利用离心力来完成。图10-1是GY6的变速传动系统部分（皮带轮）。
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图10-1 皮带轮部分结构
如图10-1所示，皮带轮主要是由主动皮带轮和从动皮带轮两部分组成。图中部件1是从动皮带轮组件，部件2是从动板组件，部件3是离合器外套，部件1、2、3共同组成从动皮带轮。从动皮带轮在有些书上又叫"传动皮带轮"。部件4是滑动式驱动盘（有的书上叫滑动主动盘），部件5是配重滚子（台湾叫普利珠），部件6是斜坡板（又叫滑动板），部件7是斜坡板边件（有的书上叫滑动片），部件8是驱动皮带扇叶盘（有的书上叫主动盘），部件4、5、6、7、8构成主动皮带轮，主动皮带轮在有些书上又叫"驱动皮带轮"。各位看官看到这儿，可能会觉得比较麻烦，怎么这么多叫法，我想这是各个厂家自己的喜好吧。
图10-2、图 10-3给出了上述一些零件的实物图。
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工作过程：（如图10-1）当发动机转速升高时，惯性离心力增大，离心滚珠（部件5）沿斜坡板（部件6）由里向外滚动，使滑动主动盘（部件4）向主动盘（部件8）方向滑动，同时V形皮带向外挤压，这样一来，V形皮带的直径由小变大。与此同时，由于V形皮带的内周长是一定的，在皮带张力的作用下，从动皮带轮克服弹簧压力，使滑动从动盘沿轴向离开从动盘，致使从动皮带轮上的V形皮带包角直径减小，此时车速升高。反之，当发动机转速下降时，由于惯性离心力的减小，以上部件做相反动作，致使V形皮带的前后半径发生相反变化，此时车速减慢。 NJQ
讲起来比较枯燥，在这儿大家只要了解它的组成就行了，如果有机会打开发动机边盖（左曲轴箱盖），看看实物，就会明白。我在这儿借用一位师傅的话：很多问题，虽然在脑子里无法想象，但是见了实物，就迎刃而解了。
（4）离合器
离合器就是图10-1中的部件2、3。图10-5是离合器蹄块，GY6的离合器内有三个蹄块，蹄块是被拉簧向内拉紧的，当发动机转速增高时，3个蹄块产生离心力，当离心力超过拉簧的预拉力并达到一定数值时（发动机转速增高至2200转以上时），蹄块与外沿的摩托盘贴合，产生磨擦力，进而构成一个力矩传递到变速箱主轴。当发动机转速下降（至1500转时），蹄块所产生的离心力不足以克服拉簧拉力，就不能与磨擦盘贴合，离合器就处于分离状态，此时传递到后轮的动力被切断

5）踏板车上的二次变速传动机构
在前面第（3）中我们讲到踏板车上的一次变速传动，这里我们要讲二次传动。二次传动，一般是在曲轴箱后端装有齿轮箱，以进一步减速，就是我们经常说的减速箱齿轮，也就是我们平时按照说明书要求，定期更换齿轮油以润滑的部件，即是图10-6所示的齿轮组件。3

图10-6 GY6齿轮组件

图10-7 末级传动装置
齿轮组件在齿轮箱中的安装位置，如图10-7所示，回忆我们在本文第一部分第3点中所述，图10-7中的部件2是末级齿轮箱盖，部件1是主轴盖组，部件3、4、5是轴承（6204、6202、6203轴承），部件6是副轴（也叫驱动轴），部件7是副轴组件，部件8是主轴（也叫最终轴），部件9是最终齿轮。
注意到在这里我们多次用到了末级这个词语，也即是说，到了这里，动力就传递给最末的后轮轮毂了。
总结一下，结束第10大点，在变速和传动系统部分，动力的传递路线是：曲轴--->皮带轮无级变速---（1次变速传动）---->离合器----->末级齿轮组件---（2次减速传动）--->后轮轮毂y
润滑系统
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图11-1 GY6机油泵
四冲程发动机的润滑，采用的是压力与飞溅相结合的方式， 图11-1是GY6的机油泵，关于此机油泵的原理，笔者尚未搞清楚，搞不清楚它是转子式油泵还是什么齿轮式油泵，有知道的朋友可以告诉我一下。但是可以肯定的是，图11-1所示的机油泵，将把曲轴箱中的机油加压后，输送到曲轴、凸轮轴、轴承等高速高负荷的零件表面。在气缸、气缸头中，有相关的油道以通过润滑油。对于难于实现压力润滑的部位，则利用曲轴、齿轮等旋转飞溅起来的、或者是重力下落的机油来润滑，如气缸壁、正时齿轮等。
GY6机油泵的位置：在曲轴箱中，拆下磁电机，拆下右曲轴箱盖、起动离合器、机油泵隔离板就可看到。机油泵通过机油泵驱动链条，被曲轴驱动。
启动机构
（1）脚启动机构
脚启动组件安装位置如图12-1所示，部件10是起动轴，部件11是起动惰轮组合，实物如图12-2、图12-3所示。
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图12-1 脚启动机构安装图
拆下起动磴杆，拆下左曲轴箱盖（图12-1部件13），你就可以看到：皮带，皮带套着的前端是叫主动轮，后端是从动轮，这你都可以不用管它。你需要注意的是这两者之间的二根轴，一个是起动轴组合（靠后）、一个是起动惰轮轴（在前）。
它们的工作过程是：脚踩动起动磴杆时，力量传递给起动轴，起动轴上的齿轮将动力传递给前面的起动惰轮，（起动惰轮是由起动惰轮轴固定在曲轴箱上的，），然后，起动惰轮上的齿轮片再将力量传递给曲轴，曲轴旋转，此时按动点火开关，汽缸里的汽油被点燃烧，从而发动机燃烧工作。

图12-2 起动轴组合 图12-3 起动惰轮组合
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图12-4 起动蹬杆
（2）电启动机构
电启动机构由启动开关、启动继电器、启动电机、单向启动离合器、蓄电池组成。
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图12-5 启动继电器 图12-6 启动电机
工作过程：用钥匙将电锁开关转至ON的位置，蓄电池电源接通，按下启动开关---->启动继电器工作（触点回路接通）----->启动电机运转（齿轮轴旋转并带动齿轮组合）------>单向启动离合器动作------>磁电机转子运转------>曲轴旋转------>活塞上下运动压缩------>点火成功

皮带车导致传动低效率的只有一点：就是皮带的因素！当速度增加的时候，会发生几件事情，首先皮带会根据它的固有频率，开始共振（就是上下震动），从而消耗本可以驱动轮子的动力。 当速度进一步增加时，皮带的张力会增加，离心力会将皮带扯离皮带轮，从而减少了两者之间的接触面积，因此会损耗更多的动力。这也是为什么皮带会被拉长的原因。

运输皮带传动轮打滑的预防及改进

摘要：对皮带输送系统中出现的皮带传动轮打滑造成各转运点堵料故障现象进行分析，提出
解决方法，详细介绍了在皮带尾轮增设尾轮转动电控检测装置的安装及调试方法，彻底解决了
由于皮带轮打滑而引起的转运点堵料故障。
关键词：皮带轮打滑；故障分析；解决方法；检测装置
中图分类号：TH132．3 2，TH873．7 文献标识码：B 文章编号：1002—3607(21305)03-0030-(12
1 概述
韶钢数座高炉分布较为分散，皮带输送原料、
燃料到高炉高道矿槽的转运站多，皮带数量多，
种种原因造成皮带传动轮经常打滑，导致转运点
堵料事故时有发生，为排除此故障，一方面调整
皮带张紧装置以增加皮带传动轮与皮带的摩擦系
数外，另一方面在皮带尾轮增设了尾轮传动电控
检测装置，如检测到皮带尾轮不转动，则输出信
号给该皮带断开控制回路，使该皮带停机，避免
后面皮带继续运转送料而导致堵料事故发生。
2 故障原因分析
仔细分析皮带传动轮打滑的主要原因，发现原
料、燃料源头料流控制不均匀，料流有时达800吨／
小时以上，另外由于原料、燃料的露天存放，造成
雨天原料、燃料带水输送，降低了皮带传动轮与皮
带的摩擦系数，以上种种原因造成皮带传动轮经常
打滑，而皮带输送机电气联锁不能检测皮带传动轮
打滑而停机，最终导致转运点堵料故障发生。
3 故障解决方法
3．1 调整皮带张紧装置以增加皮带传动轮与皮带
的摩擦系数，降低皮带传动轮打滑故障率。
3．2 在皮带尾轮增设尾轮转动电控检测装置，因
为皮带尾轮为被动轮，它靠皮带牵引而转动，如
皮带传动轮打滑，则皮带无动作，同样尾轮也不
转，如检测到皮带尾轮不转动，则输出信号给该
皮带断开控制回路，使该皮带停机，避免后面皮
带继续运转送料导致堵料事故的发生。
3．2．1 皮带尾轮检测装置的工作原理
皮带机正常运转时，皮带尾轮同时运转，皮
带机传动轮打滑时，皮带尾轮停止运转或转速减
慢。根据皮带运转速度及皮带尾轮直径，可以计
算皮带尾轮转速，同样可以计算出安装在同一直
线成180度角的两个感应开关接收到两块检测感应
板信号的时间。例如皮带尾轮转速为1．5秒／转，
则感应开关接收到感应信号为1秒或0．5秒。当皮
带机正常工作时，皮带机主接触器辅助触点接通
检测电路，检测电路开始工作，当皮带机正常运
转时，检测电路总可以接收到两个感应开关轮流
检测的皮带机尾轮转动信号，如果在设定时间以
内其中有一个感应开关接收不到皮带尾轮转动的
信号，则检测电路中间继电器zJ工作，串联在皮
带机控制回路的中间继电器zJ常闭点断开，使皮
带机主接触器断开，皮带机停止工作整个皮带输
送系统连锁停机，避免了堵料故障的发生。
3．2．2 皮带机尾轮检测电路工作原理如图1所示：
图1
当感应开关接收到感应信号时，A点出现低电
位，T 截止，T2导通，B点出现低电位，通I 与非
门C点出现高电位；当感应开关未接收到感应信号
时，A点出现高电位，T 导通，T2截止，B点由于
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第3期 运输皮带传动轮打滑的预防及改进 3l
电容C 的不断充电电压逐渐升高，直到与非门翻转
为高电位的充电时间t 、t：可以利用公式：t：RCln
(VoL—VoH)／(VoL—VtH)确定，其中VoL<v0H及
VtH，一旦选定与非门型号VoH／VtH值确定，则充
电时间t=RClnVoH／VtH值随之确定。如果B或F
点出现高电位，则与非门I 或I：翻转C、G为低电
位，I，翻转，D点出现高电位，T 导通，中间继电
器 工作，皮带运输机故障停机。
3．2．3 皮带尾轮检测装置的安装及调试
3．2．3．1 皮带尾轮检测装置的安装
(
图2
安装方式如图2所示。在皮带尾轮一端平面上
焊接两块检测感应板，感应开关靠近轮侧安装在同
一直线上，安装距离可在现场实时调整。需要注意
的是两块检测感应板安装时应保证有一定的角度。
因为如果感应开关和感应检测板安装在同一直线上，
传动轮打滑时，尾轮两块感应检测板与两个感应开
关有可能停留在同一条线上，两个接近开关可一直
收到感应信号，检测电路不能正确地反映出尾轮已
停转，皮带机控制回路不能及时动作，堵料故障还
可能发生。而使感应开关与感应板保持一定角度，
当传动轮打滑而导致尾轮停转时，若其中一块感应
板与接近开关停留在同一直线上时，则另一块感应
板与接近开关有一定的夹角。所以无论尾轮停留在
何种状态，皆可保证两个接近开关至少其中之一反
映出尾轮已停转，检测电路使中间继电器 动作，
使皮带机及时故障停机。安装时，两块感应板间的
夹角可通过试验确定，建议以120度夹角安装。
3．2．3．2 皮带尾轮检测装置的调整
皮带机正常运转时要求T 截止，D点始终保
持为低电位，即B、F点皆不允许出现高电位，整
定R 、C 的值，使充电时间t 略大于感应开关前
次与下一次接收到感应信号的最大时间间隔，保
证B点不出现高电位，C点保持为高电位。同样
地，整定Rz、Cz值使t：时间略大于感应开关前次
与下一次接收到感应信号的最大时间间隔F点不
出现高电位，G点保持输出为高电位。
皮带输送机故障打滑时，皮带机尾轮转动速度减
慢或停止转动，要求两个感应开关至少有一个检测到
感应板的转动时间间隔大于整定的时间t 或t2，致使
C点或G点中至少有一点会出现低电位，具体调整时
可用人工模拟打滑时尾轮的转速，通过调节R 、
电阻值及C C：容量，使得C、G两点在正常转速均
为高电位，停止和转动速度减慢的情况下皆为低电
位，调整好后将R 、R2换成固定电阻以确保其可靠。
4 使用效果
利用皮带机尾轮检测保护皮带输送机传动轮
打滑，投资小，电控回路修改容易，运行可靠，
效果明显。杜绝了因皮带输送机传动轮打滑而堵
料事故的发生，极大地减轻了工人由于堵料清料
的劳动强度。此种检测保护电路可以广泛推广应
用到保护矿井皮带输送机、斗提机、大倾角皮带
机等出现的传动轮打滑故障。
(上接第23页)
4·12 安装完毕连接螺栓自然冷却至常温后，对回
转轴承上表面进行等高检测。
4·13 对回转轴承上下表面进行平行度检测。
5 经过实践，采用加热螺栓的方法具有以
下优越性
5·1 满足质量要求：经检测螺栓装配前、后
的回转轴承无变化， 达到设备安装技术文件
要求。
5·2 经济性：不论哪种方法都必须对称拧紧。
若采用扭力扳手拧紧，至少需要2把6KNM 的
扭力扳手，经调查扳手价格不低于5000元／把
，
采用加热螺栓的方法只需50KG的汽缸油，因此
成本低。
5·3 省力：采用扭力扳手施工，要达到设计的扭
矩值，需分两次紧固，紧固次数多，扳手重量重
。
长度约2m，需要的操作人员多；采用加热螺栓的
方法，只需一次就能达设计要求。
5·4 操作方便：回转底座内径有限，因此空间
狭小，螺栓安装位置距地面约4m高，采用扭力
扳手施工，至少需要三人以上，更加不利于操
作；采用加热螺栓的方法，每套螺栓只需一人
就能完成，操作简单易行，螺栓安装时，处于
自由状态，不会存在螺栓与螺栓孔壁发生接触
的现象。
从文章中看出打滑的原因：超载、由于物料的湿度大原因造成滚筒与胶带间湿度大摩擦系数下降造成打滑。根本解决方法应该是：1.控制别超载。2.传动滚筒用菱形花纹包胶，提高摩擦系数。3.在带强允许的条件下，加大拉紧力。4.在现场条件允许的情况下调整增面滚筒位置，增大传动滚筒包角。这才是解决问题的方法。

在空压机的传动系统中，一般可分为直接传动和皮带传动，长期以来，两种传动方式孰优孰劣一直是业界争论的焦点之一。
螺杆式空压机的直接传动指的是马达主轴经由连轴器和齿轮箱变速来驱动转子，这实际上并不是真正意义上的直接传动这种传动一般称之谓齿轮传动或联轴器传动，真正意义上的直接传动指的是马达与转子直接相连（同轴）且两者速度一样。这种情况显然是极少的。因此那种认为直接传动没有能量损耗的观点是不对的。只有1：1直联才是真正意义上的直联！
另一种传动方式为皮带传动，这种传动方式允许通过不同直径的皮带轮来改变转子的转速。下面所讨论的皮带传动系统是指满足下列条件的代表最新科技的自动化系统：每一运转状态之皮带张力均达到优化值。通过避免过大的启动张力，大大延长了皮带之工作寿命，同时降低了马达和转子轴承的负荷。始终确保正确的皮带轮连接。 更换皮带相当容易和快捷，且不须对原有设定作调整。 整个皮带驱动系统安全无故障运转。值得一提的是，主张直接齿轮传动的制造商本身也有一部分产品采用皮带传动。
齿轮传动（联轴器传动）与皮带传动的比较：
1、效率 优良的齿轮传动（联轴器传动）效率可达98%-99%，优良的皮带传动设计在正常的工作条件下亦可达到99%的效率（参见Heinz Peeken 教授发表于1991年12月《传动技术》上的研究报告）。两者的差异并不取决于传动方式的选择，而取决于制造商的设计与制造水平。
2、空载能耗 对于齿轮传动（联轴器传动）直接传动方式，空载压力一般要维持在2.5 bar以上，有的甚至高达4 bar，以确保齿轮箱的润滑。 对于皮带传动方式，理论上讲空载压力可以为零，因为转子吸进的油足以润滑转子和轴承。一般为安全起见，压力维持在0.5 bar左右。 以一台160 kw的齿轮传动空压机为例，每年工作8000小时，其中15%（即1200小时）的时间为空载，这台机器每年将比皮带传动的同功率空压机多消耗28800 kwh的电费（假定两台机器的空载压差为2 bar，约15%的能耗差异），长期来讲，这将是不小的花费。 3、失油 有经验的实际使用者都知道，失油状况下最先受害的将是齿轮箱。皮带传动系统完全不存在这种安全问题。
4、根据用户要求设计工作压力 通常用户要求的工作压力与制造商之标准机型的压力并不完全一致。例如用户使用要求压力为10 bar，依后处理设备状况，配管长度及密封程度不同，要求空压机的工作压力可能为11或11.5 bar。在这种情况下，一般会安装一台额定压力为13 bar的空压机并在现场将出口压力设为所要求之工作压力。此时排气量会基本上保持不变，因为最终工作压力虽然降低了但转子的速度并未增加。 代表现代技术的皮带传动设计制造商只需简单地改变皮带轮的直径并可将工作压力设计得与用户要求完全一致，这样用户用同功率的马达却可获得更多的风量。对于齿轮传动，则没有这么方便。
5、已安装空压机之压力改变 有时由于用户生产工艺条件的改变，原来购买的空压机之设计压力可能太高或太低，希望能改变，但对于齿轮传动的空压机而言，这项工作会显得非常困难和昂贵，而对于皮带传动式空压机而言，却是轻而易举的事，只须更换皮带轮即可。
6、安装新轴承 当转子轴承需要更换时，对于齿轮传动的空压机，齿轮箱和齿轮箱主轴轴承需同时大修，其费用让用户难以接受。对于皮带传动空压机，根本不存在这种问题。
7、更换轴封 任何螺杆式空压机均使用了一种环形轴封，到一定寿命均需更换。对于齿轮传动式空压机，必须先分离马达、连轴器，才能接近轴封，使得这一工作耗时费力，从而增加维护费用。对于皮带传动式空压机，只需先卸下皮带轮即可，容易得多。
8、马达或转子轴承损坏 对于齿轮传动空压机，当马达或转子轴承损坏时，往往会殃及相连重要部件造成直接和间接双重损坏。对于皮带传动空压机不存在这种状况。
9、结构噪音 对于齿轮传动（联轴器传动）空压机，由于马达与转子刚性连接，压缩室转子的振动会传递到齿轮箱和马达轴承，这不仅增加了马达轴承的磨损，同时增加机器噪音。

序号 对比内容 齿轮传动(连轴传动) 皮带传动
1 工作效率 优良的齿轮传动效率可达98%-99% 优良的皮带传动设计在正常的工作条件下也可达到99%的效率。（二者的差异并不取决于传动方式的选择，而取决于制造商的设计与制造水平）
2 空载能耗 空载压力通常要维持在2.5bar以上，有的甚至高达4bar，以确保齿轮箱的润滑 对于皮带传动方式，理论上讲空载压力可以为零，因为转子吸进的油足以润滑转子和轴承。通常为安全起见，压力维持在0.5bar左右。
3 失油 失油状况下最先受害的是齿轮箱 对于皮带传动系统而言，失油状况下对其没有任何影响。
4 根据用户要求设计改变工作压力 齿轮传动需改变原有设计，重新对整个传动系统进行更换组装，无形中增加新的成本。 对于皮带传动设计制造商只需要简单地改变皮带轮的直径，并可将工作压力设计地与用户要求完全一致，这样可满足用相同功率的马达却获得更多的风量。
5 用户对已安装的空压机做压力改变 对于齿轮传动的空压机而言，这项工作会显得非常困难和昂贵。 对于皮带传动式空压机只须更换皮带轮即可。
6 安装新轴承 当转子轴承需更换时，对于齿轮传动的空压机，齿轮箱和齿轮箱主轴轴承需同时大修，其费用远远超过皮带传动。 对于皮带传动空压机，根本不存在这种问题。
7 更换轴封(螺杆机常用件，需定期更换) 对于齿轮传动式空压机，必须先分离马达、连轴器，才能接近轴封，使得这一工作耗时费力，从而增加维护费用。 对于皮带传动式空压机，只需先卸下皮带轮即可，十分方便。
8 马达或转子轴承损坏 对于齿轮传动空压机，当马达或转子轴承损坏时，往往会殃及相连重要部件造成直接和间接双重损坏。 皮带传动空压机不存在此状况
9 结构噪音 齿轮传动空压机由于马达和转子刚性连接，压缩室转子的振动会传递到齿轮箱和马达轴承，这不仅增加马达轴承磨损，同时增加了机器噪音。 皮带传动结构简洁，优势明显。