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盖茨三角带的发展和应用
摘要：盖茨是三角带的创始者，本文主要介绍盖茨为满足市场和客户的要求，不断推广和发展不同应用领域的三角带，以及三角带主要的特征和应用范围。
关键词：盖茨　三角带　特性　应用

        在早期的汽车里，分扇和交流发电机是用圆绳索或皮革或橡胶制成的扁皮带来驱动的，美国查理·盖茨在1917年发明了世界上第一根采用加强帆布的橡胶三角(V)带, V带的发明是在当时扁皮带和在汽车发动机上普遍采用绳索的传动技术上一次新的突破, 这是一种能够使橡胶V带和传动带轮的V形槽更有效的匹配和传动, 为了抵御严寒和酷暑，需要不断地改善橡胶混合物，这些混合物还要承受发动机的高温和油，冷却剂和道路上的瓦砾，残渣，沙子，铁等，Ｖ带还需要有足够的柔软性以便能在高转速下工作和承受运转所需要的张力和保持张力的稳定，这些要求推动着Ｖ带不断的改进和提高性能。

        随着现代化工业的发展，Ｖ带也在逐步完善以满足不同的市场应用要求，Ｖ带的技术经历了一次又一次的演变过程。Ｖ带由最初的普通帆布及线绳制成的普通包布带，到驱动功率大为提高的窄形包布带和各种不同用途的高载／轻载荷Ｖ带，演变到有齿切边或磨边Ｖ带，帆布，线绳和橡胶的处理技术也在不断地提高和改进，使皮带的疲劳性能较过去大为提高，以满足不断提高的市场要求。

        盖茨作为三角带的创始者，一直以市场为导向，致力于开发满足市场不同应用要求的三角带，下面是盖茨三角带的发展里程碑：　

-  1917　First rubber V-Belt 第一根橡胶三角带
-  1950　Narrow Vee Belts  窄形三角带
-  1959　Super HC®  V-Belt　窄形包布三角带
-  1965　PowerBand®  V-Belt　联组三角带
-  1974　HI-Power® II / PowerBand® V-Belt 包布三角带
-  1975　Tri-Power®  V-Belt　三角带
-  1977　Super HC® MN，HI-Power® MN  VBelt 有齿三角带
-  1984　Truflex®, PoweRated®  轻型/特殊三角带
-  1987　PolyFlex® JB®  V-Belt  聚氨酯三角带
-  1992　Powerlink® Scooter Belt 摩托车皮带
-  1995　Predator® Belt　三角带
-  1997　Metric Power V-Belt 　公制三角带
-  1998　Tru_Power V-Belt   汽车三角带
-  1999　Quad-Power® II  窄形三角带
-  2000　HI-Power Plus®  V-Belt　三角带
-  2001　Tri-Power® Vextra®  V-Belt　磨削有齿三角带
-  2001　Super HC Plus® Vextra®  V-Belt　磨削有齿三角带
-  2003　Metric PowerTM  V-Belt 公制有齿三角带
-  2006　FleetRunner TM / EX_Power V-Belt 汽车三角带

        这些三角带是在不同年代开发的，其市场的要求和应用情况是不同的，这里主要介绍盖茨的一些工业三角带的主要特征和性能应用。

1. Super HC®  窄形包布三角带

        盖茨的Super HC系列Ｖ带采用了能承受高载荷的材料和创新的窄形截面，它们能够传递到相同驱动面的普通Ｖ带（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）的３倍马力，能够用在所有工业上的负荷驱动，尤其是当空间小，重量紧凑和高载荷时，也可以当普通Ｖ带在一些速度范围内承载能力达不到时在低和高速驱动，在很多场合，它可以代替经常要维修链条和齿轮传动。Super HC包布三角带的主要系列有3V，5V ，8V（RMA）, SPZ，SPA，SPB，SPC（ISO）。
        Super HC包布三角带的主要特征：皮带两侧的弧形面给线绳提供了很好的支撑
和带轮轮槽的良好匹配，使皮带能够均匀的磨损，增加皮带的寿命；线绳与橡胶良好的粘接性能使皮带在弯曲时负荷能够均匀传递和吸收；表面帆布的结构是盖茨的专利，能够延长帆布的寿命和保护皮带耐油，耐热和耐脏，满足美国RMA标准耐热，耐油和抗静电的要求。

2. Super HC® PowerBand® 联组包布三角带

        盖茨的Super HC PowerBand联组三角带主要为有规则的突变载荷应用而开发的，采用联组的多根皮带而作为一根皮带使用，使载荷的分布比较均匀，每根皮带更好的适合带轮运行，主要使用于容易引起皮带抖动，翻转或跳出轮槽的有规律的或突变载荷的驱动。联组三角带的主要系列有3V，5V ，8V，SPB，SPC，9J，15J。
        Super HC PowerBand联组三角带的主要特征：皮带两侧的弧形面给线绳提供了很好的支撑和带轮轮槽的良好匹配，使皮带能够均匀的磨损；皮带顶面的增强帆布
提供了较高的横向刚性，引导皮带在一个面上运行而防止皮带跑出带轮；满足美国RMA标准耐热，耐油和抗静电的要求。

3. Super HC® MN / Super HC Plus® Vextra® 有齿三角带

        盖茨的Super HC有齿三角带主要用于轮系紧凑型的设计，当空间，重量，带轮大小极限受限制，或功率增加和需要高速传动时，需要采用齿形三角带，对于小带轮的驱动，这些皮带能够提供比其他皮带高的功率。Super HC齿形三角带的主要系列有3VX5VX（RMA标准），XPZ，XPA，XPB，XPC（ISO/GB标准）。
        Super HC有齿三角带的特征：三角带的齿形增加了皮带的柔软性，适合于小带轮的驱动；线绳与橡胶良好的粘接性能使皮带在弯曲时负荷能够均匀传递和吸收；线绳具有耐疲劳和突变载荷的能力；皮带的寿命延长33%左右，维护成本较低，更加紧
凑，节省时间。满足RMA标准耐热，耐油和抗静电的要求。

4. Super HC® MN PowerBand® 联组齿形三角带

        盖茨的Super HC MN PowerBand联组齿形三角带主要为有规则的突变载荷应用而开发的，比如压缩机，粉碎机或搅拌机等，联组带是由高强度的帆布将两根以上的皮带联接在一起，使载荷的分布比较均匀，每根皮带更好的适合带轮运行。联组齿形三角带的主要系列有3VX，5VX。
        Super HC MN PowerBand联组齿形三角带的主要特征：皮带顶面的增强帆布提供了较高的横向刚性，引导皮带在一个面上运行而防止皮带跑出带轮；三角带的齿
形增加了皮带的柔软性，适合于小带轮的驱动；线绳与橡胶良好的粘接性能使皮带在弯曲时负荷能够均匀传递和吸收；满足美国RMA标准耐热，耐油和抗静电的要求。

5. HI-Power® II / PowerBand®  包布三角带

        盖茨的HI-Power II包布三角带具有多种用途的复合结构的特征， Flex-Weave®结构的表面帆布较好的保护了橡胶和线绳，它的柔软性使皮带甚至可以弯曲在较小的带轮上运行。HI-Power II三角带的主要系列有A，B，C，D，E型。
        HI-Power II包布三角带的主要特征：皮带两侧的曲面使皮带在受张力后与带轮良好的匹配和产生均匀的磨损，增加了皮带的寿命；皮带顶部的圆弧部分增加了强度，防止线绳部位产生变形和扭曲；满足美国RMA标准耐热和耐油的要求。

6. Tri-Power®  三角带

        盖茨的Tri-Power三角带是采用的与Super HC Plus®一样的Vextra®结构的皮带，是一种较好组合柔软性和传递功率能力的皮带，适合于各种工业应用，尤其是小带轮的应用场合。主要型号有：AX，BX，CX。
        Tri-Power三角带的主要特征：三角带的齿形增加了皮带的柔软性，适合于小带轮的驱动；皮带磨削成型，与带轮接触良好，降低皮带的打滑和磨损；线 绳与橡胶良好的粘接性能使皮带在弯曲时负荷能够均匀传递和吸收；满足RMA标准耐热，耐油和抗静电的要求。

7. Truflex®   轻型三角带

        盖茨的Truflex 轻型三角带是在传统Ｖ带上优化的，用在低功率驱动，适合于背部惰轮的应用，比较低的拉力线位置改善了皮带轻载负荷的驱动，表面帆布采用Flex-Weave®结构，底胶采用氯丁橡胶，不自燃，这种皮带建议用在耕作机，割草机，家电和空调装置等应用上。轻型三角带的主要系列有2L，3L，4L，5L。
        Truflex 轻型三角带的主要特征：皮带厚度较簿，相当柔软，适合于小带轮驱动；低拉力线位置使皮带适合于背部惰轮的应用；运行比较安静。

8. PoweRated®   特殊重载三角带

        盖茨的PoweRated 特殊重载三角带建议用在重载负荷驱动和离合器应用，这种皮带满足了高功率，离合器，重型交变载荷和背部惰轮驱动的割草机和花园机械装置的要求，可以替代相同规格的Truflex皮带使用。PoweRated三角带主要系列有3L，4L，5L。
        PoweRated三角带的主要特征：采用芳纶线绳，抗拉强度比较高；低拉力线位置扁截面增加了皮带的柔软性；特殊的拉力线强度和低摩擦包面是有利于离合器式的
运行方式；如果使用背部惰轮的话，底部的加强帆布能确保皮带的抗裂性。特殊的耐弯曲抗裂纹性能和抗交变载荷的性能。

9. Polyflex® JB®  聚氨酯三角带 (广角带)

        盖茨的Polyflex聚氨酯三角带是一种有专利制造过程的皮带，它能在高速下提供更高的负荷和精度更高的驱动，这是一种重大的成本降低和改善了设计的空间，建议使用在磨床，车床驱动，木工机械和金属机械的驱动，计算机外围设备，小型鼓风机等设备上。Polyflex广角带主要系列有3M，5M，7M，11M。
        Polyflex三角带的主要特征：联组皮带具有高的稳定性；背部的齿型释放弯曲应力和提供了側向刚性；60°的皮带角度是底胶给线绳提供了更多的支撑和载荷的分布
更均匀；小截面型号满足了特殊应用比如高的轴转速，紧凑型的驱动尺寸，平稳运行的要求；采用高摩擦系数的高模量聚氨脂，这种精确成型的方法排除了搭接和分层；极好的拉力线和聚氨酯的粘合力使皮带具有高疲劳和长寿命；聚氨酯耐疲劳，磨损和臭氧。

10. Quad-Power® II  窄形三角带

        盖茨的Quad-Power II窄形三角带是为重型负荷驱动应用开发的，用来替代传统Ｖ带因空间小和重量轻的应用局限性，是一种甚至能在小带轮上传递最高能力的皮带，它提高了背部弯曲的性能允许使用背部惰轮，优化的齿形使皮带能够均匀地在轮槽中运行。
        Quad-Power II 窄形三角带的主要特征：精制磨削的側面提供均匀的功率传递功能；增强纤维的传动橡胶使皮带具有耐磨，耐热，耐臭氧和抗静电的功能；强力型
张力线能抵抗疲劳和冲击负荷；两层Flex-Weave的帆布保护皮带背部耐磨，特别是当背部惰轮使用时；中间的横向纤维的帆布改善了皮带的稳定性。

11. Predator®　三角带

        盖茨的Predator三角带是专门设计用来高负荷比较苛刻的运行条件，比如木材机械工业，采矿，农机，石油装置等重型机械，这种应用要求皮带提供相当高的强度，能抵抗有规则或突变载荷，耐磨性比较好。
        Predator三角带的主要特征：采用几乎是零收缩和强度比钢丝还高和耐疲劳的芳纶拉力线；氯丁橡胶使皮带极具耐油和耐热性能；背面的帆布能允许皮带在相当的突变载荷情况下打滑，降低热量的堆积和延长皮带的寿命；多层的联接帆布增加了皮带的横向刚性，防止皮带翻转或脱落，满足RMA标准耐热和耐油的要求。

12. Vulco-PowerTM II ／Vulco-Power PlusTM 包布三角带

        盖茨的Vulco-Power 包布三角带是适用于所有机器的维护和修理传动要求的场合。
        Vulco-Power包布三角带的主要特征：皮带两侧的弧形面与带轮轮槽更好匹配；表面的帆布更好地保护橡胶的磨损；耐热，耐油，耐臭氧的性能；满足抗静电的要求；聚酯拉力线能更好地承受突变载荷。

皮带的特性
耐油和耐热特性
        皮带的耐油和耐热特性（在皮带上描述为O&HR）是传统的对皮带的耐油和耐热的应用要求，虽然在RMA标准中有定义，但事实上这种描述是含糊不清的，耐油和耐热实际上是皮带的两个不同的要求，应该区分开来。
        耐油性：偶然的油或油脂溅落在皮带上通常不会对通常的皮带有过多的不利，然而，耐油的皮带只要油或油脂在合理的范围内性能不会很快的恶化，大量的油或油脂在任何皮带上均能引起皮带的打滑生热，石油产品过多的油污侵入会引起橡胶的膨胀和橡胶构件的粘合力的下降，从而引起皮带的断裂。
        耐热性：任何标准均没有很好地定义温度的极限范围来保证让人满意的性能，然而，一个合适的应用皮带通常被要求环境温度在-35℃到+60℃之间。皮带的材料和结构决定了耐热的相对范围和时间长短，在下表中以好和很好来表示。

耐臭氧特性
        皮带的耐臭氧特性是一种在臭氧环境中耐化学腐蚀的能力，因为臭氧会引起化学的粘合和分解，失效的模式是裂纹，橡胶的退化主要取决于臭氧的浓度和暴露的频次，当皮带在受挤压时，由于臭氧引起的橡胶的退化会增加，理论上讲，截面大的皮带比截面小的皮带弯在一个带轮上时所遭受的退化要多，在下表中以好和很好来表示。

抗静电特性
        在一些国际标准(ISO, RMA)上，对皮带的导电性和导电性的测试有特定的描述，在一些危险环境中，需要建议一定的保护，比如整个地面系统确保免受突发性的静电释放，一个导电刷子或类似的装置也可以将皮带周围的静电释放掉。

下表是一些盖茨工业三角带的特性（仅参考）：
皮带商标
皮带型号
耐油
耐热
耐臭氧
通过导电性
Super HC® / PowerBand®
3V，5V，8V /9J，15J
是
好
很好
是
HI-Power® II / PowerBand®
A，B，C，D
是
好
好
是
Tri-Power®　Vextra®
AX，BX，CX
是
好
很好
是
Super HC® MN /Plus®　Vextra®
3VX/XPZ,XPA，5VX/XPB，XPC
是
好
很好
是
Truflex®
2L，3L，4L，5L
是
好
好
是
PoweRated®
3L，4L，5L
是
很好
很好
不
Predator®　
3VP, 5VP, 8VP, AP, BP, CP
是
很好
很好
不
Polyflex® JB® 
3M，5M，7M，11M
是
很好
很好
不
Quad-Power® II
 XPZ，XPA，XPB，XPC
是
很好
很好
是
Vulco-Power PlusTM
A，B，C
是
好
好
是

温度对皮带的影响
环境温度和运行温度：
        环境温度定义为驱动皮带周边的空气温度，运行温度定义为皮带在使用时的实际温度，皮带的运行温度总是要超出环境温度。
        高的环境温度会加速橡胶的老化，导致皮带过早失效，实验室的数据（下图）说明了环境温度和Ｖ带寿命的关系，测试结果表明环境温度每增加环境温度20℃（皮带温度增加10℃），Ｖ带的寿命将降低一半，正常的工业皮带驱动的典型温度范围应该是15℃到+38℃之间，标准皮带的设计也是基于这样的一个范围。

下表是盖茨工业三角带的环境温度应用范围：
皮带商标
皮带型号
环境低温 (℃)
环境高温 (℃)
Super HC® / PowerBand®
3V，5V，8V
-35
80
HI-Power® II / PowerBand®
A，B，C，D
-40
70
Tri-Power®　Vextra®
AX，BX，CX
-50
70
Super HC® MN /Plus®　Vextra®
3VX/XPZ，XPA，5VX/XPB，XPC
-50
70
Truflex®
2L，3L，4L，5L
-40
70
PoweRated®
3L，4L，5L
-35
80
Predator®　
3VP，5VP，8VP，AP，BP，CP
-35
80
Polyflex® JB® 
3M，5M，7M，11M
-54
85
Quad-Power® II
XPZ，XPA，XPB，XPC
-35
80
Vulco-Power PlusTM

A，B，C
-40
80

热源
        高的环境温度是最常见的Ｖ带驱动的热源，有些皮带的驱动比如发动机，烧窖附近的驱动，不通风罩附近的驱动等，在驱动设计时就需要考虑这些热源的条件。
        皮带由于不恰当的维护和比较苛刻的运行条件而造成的打滑也是常见的热源之一，最常见的Ｖ带维护问题之一是皮带的安装张力太低，而造成Ｖ带在轮槽中打滑，比较少见的维护问题包括带轮的错位，带轮磨损，轴承磨损等，Ｖ带两側的光亮可能是指出了这些问题的发生。
        如果环境条件和不恰当的维护被排除的话，需要检查是否苛刻的运行条件，比如在原来系统设计时考虑的高负荷运行的电机将可能引起皮带的打滑。

降低热源
        对于高环境温度的应用，可以通过在皮带周围通风来降低皮带的运行温度，可以通过在皮带的罩子上加孔，在带轮上加筋或提供外部的冷却装置来完成。
        如果皮带的打滑是由于驱动系统设计不足造成的，这时候就需要考虑重新设计来增加驱动负载的能力，如果皮带的打滑是发生在恰当的驱动系统情况下，就要考虑增加皮带的安装张力或替代磨损的带轮。
        如果热源产生于皮带驱动系统本身，可能需要重新设计，有些皮带驱动设计的小窍门有助于降低热量的产生．
        ●   使用更多的皮带来降低每根皮带的负荷
        ●   使用大的带轮直径来降低皮带的弯曲应力
        ●   减低皮带的截面型号或使用有齿Ｖ带以增加柔软性

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