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　　同步帶的失效模式有很多原因,而有時(shí)皮帶的失效模式還很難去判定。該產(chǎn)品應(yīng)用備忘錄的目的就是為了定義、舉例說(shuō)明并判定通常同步帶的失效模式,以便我們采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施和糾正行動(dòng)。

　　上海未藍(lán)工業(yè)技術(shù)有限公司為您提供工業(yè)皮帶產(chǎn)品相關(guān)的答疑以及各種應(yīng)用場(chǎng)景下的皮帶傳動(dòng)解決方案,歡迎洽談。

　　皮帶的正常磨損和失效

　　在皮帶運(yùn)轉(zhuǎn) 2 到 3 年后,當(dāng)其芯線(xiàn)達(dá)到疲勞壽命時(shí),皮帶失效是屬于正常情況。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后,皮帶由于芯線(xiàn)達(dá)到疲勞壽命而失效,這屬于理想的皮帶失效模式。圖 1  是一個(gè)參差不齊的45 度角的鋸齒狀斷裂皮帶,這是典型的皮帶芯線(xiàn)達(dá)到正常的疲勞壽命造成的。

　　同步帶的齒部也同樣會(huì)失效,但是這不屬于理想的皮帶失效模式。在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)下,雖然皮帶能夠保持初始的大小和形狀,但是皮帶齒部會(huì)出現(xiàn)磨損。皮帶帆布的外露纖維會(huì)使皮帶齒部看起來(lái)粗糙毛燥,如圖 2 所示。

　　運(yùn)行 2 到 3 年后的皮帶不需要再采取任何改善措施。皮帶壽命會(huì)由于應(yīng)用的不同,以及各種客觀(guān)因素而有較大變化。影響皮帶壽命的因素包括傳輸功率等級(jí),環(huán)境,皮帶安裝張力,帶與輪的匹配,帶輪的質(zhì)量水平,甚至是如何切割、包裝、運(yùn)輸和安裝皮帶。

　　皮帶折曲失效

　　皮帶折曲失效模式通常表現(xiàn)為斷裂面芯線(xiàn)成直線(xiàn)排列。如圖 3 所示。

　　當(dāng)皮帶芯線(xiàn)彎曲到非常小的直徑時(shí),這種失效模式就會(huì)發(fā)生。急劇的彎曲會(huì)使皮帶芯線(xiàn)纖維在巨大的壓力下彎曲和受損,從而使皮帶的拉伸強(qiáng)度下降。皮帶折曲失效是常見(jiàn)的一種失效模式,通常與皮帶操作不當(dāng)、安裝張緊力過(guò)低、帶輪的直徑過(guò)小和帶輪里有異物等有關(guān)。

　　由于操作不當(dāng)所引起的皮帶折曲原因有:存放不當(dāng)、包裝不當(dāng)和皮帶安裝前和安裝時(shí)的操作不當(dāng)。皮帶在過(guò)低張緊力的情況下運(yùn)行可能會(huì)一直跳齒直到達(dá)到可接受的張緊力,這種現(xiàn)象叫做自動(dòng)張緊。

　　自動(dòng)張緊在皮帶的松邊或皮帶齒部進(jìn)入從動(dòng)輪輪槽的地方可清晰地觀(guān)察到。當(dāng)皮帶自動(dòng)張緊的時(shí)候,皮帶齒部會(huì)跳出帶輪輪槽直到皮帶緊邊加強(qiáng)的張力迫使皮帶齒部再進(jìn)入到帶輪輪槽中。皮帶在被迫回到帶輪輪槽時(shí),常常導(dǎo)致皮帶與帶輪接觸點(diǎn)發(fā)生劇烈、瞬時(shí)的彎曲,這種彎曲會(huì)導(dǎo)致皮帶芯線(xiàn)受損。這部分芯線(xiàn)損傷就被稱(chēng)為折曲。如果緊邊張力不能使皮帶齒部進(jìn)入帶輪輪槽,則皮帶會(huì)產(chǎn)生跳齒,也同樣會(huì)產(chǎn)生折曲失效或皮帶齒部損傷。

　　皮帶進(jìn)入直徑過(guò)小的帶輪時(shí),也會(huì)導(dǎo)致皮帶芯線(xiàn)受損或折曲失效。帶輪和背部惰輪低于規(guī)定的值、皮帶和帶輪間有惰輪甚至用手以較小的銳角彎曲皮帶,都會(huì)導(dǎo)致皮帶折曲失效。

　　傳動(dòng)系統(tǒng)有異物進(jìn)入也同樣會(huì)使皮帶產(chǎn)生折曲,他們會(huì)使皮帶與帶輪間形成個(gè)尖角,使這一點(diǎn)的皮帶芯線(xiàn)出現(xiàn)折曲。用工具把皮帶強(qiáng)行撬到帶輪上也同樣會(huì)使皮帶損壞。在受到異物進(jìn)入或安裝時(shí)使用工具不當(dāng)(如螺絲刀)對(duì)皮帶損傷后,皮帶不會(huì)立即失效,但是皮帶總體壽命會(huì)下降。

　　沖擊負(fù)荷

　　當(dāng)從動(dòng)設(shè)備要求的間隙性或周期性扭矩負(fù)載大于正常水平時(shí),這種沖擊負(fù)荷要超過(guò)皮帶本身能承受的力,傳動(dòng)系統(tǒng)中的沖擊負(fù)荷就出現(xiàn)了。往往會(huì)加劇皮帶的失效。普通的三角帶可以用瞬間打滑來(lái)減緩沖擊負(fù)荷,但是同步帶必須要傳輸所有的負(fù)荷。

　　劇烈的沖擊負(fù)荷可以導(dǎo)致皮帶芯線(xiàn)以粗糙的不平均的形式斷裂,如圖4所示。皮帶齒部在帶輪中經(jīng)過(guò)即時(shí)沖擊負(fù)荷后可發(fā)展成齒根開(kāi)裂和/或齒部脫落。如果沖擊負(fù)荷只發(fā)生一次,或在皮帶固定的位置重復(fù)循環(huán),皮帶的其余齒部可能看起來(lái)還是正常的。圖5說(shuō)明了齒根開(kāi)裂如何在齒內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。在齒根形成的裂縫有時(shí)會(huì)擴(kuò)散到齒尖。積聚過(guò)多裂縫時(shí)齒部就會(huì)剪切,就會(huì)只剩下齒的一部分。

　　從動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷可能是傳動(dòng)系統(tǒng)操作中固有的一部分,或者可能是來(lái)自于偶然的,苛刻的情形,比如堵塞。如果傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷不可避免,皮帶的芯線(xiàn)強(qiáng)度就需要提高,或者用可以間歇打滑的三角帶來(lái)代替同步帶驅(qū)動(dòng)。

　　皮帶安裝張力過(guò)高

　　同步帶安裝張力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致皮帶齒部剪切或斷裂。很多張力過(guò)高的皮帶在皮帶齒面上都清晰地留下了輪齒磨損的痕跡。圖6是皮帶被壓過(guò)的表面區(qū)域和齒根開(kāi)裂的例子。齒根開(kāi)裂通常會(huì)通過(guò)芯線(xiàn)擴(kuò)展到其相鄰的開(kāi)裂處,個(gè)別的皮帶齒部會(huì)慢慢脫落。圖7是張緊力過(guò)高的皮帶在大帶輪上被磨過(guò)的痕跡。過(guò)高的皮帶表層壓力會(huì)導(dǎo)致皮帶大面積區(qū)域磨損,導(dǎo)致皮帶芯線(xiàn)暴露在外。為了防止這樣的磨損問(wèn)題,適當(dāng)?shù)钠О惭b張力值必須要準(zhǔn)確的設(shè)定。

　　皮帶安裝張力過(guò)低

　　中度到高度負(fù)荷的傳動(dòng)系統(tǒng)中安裝張力過(guò)低也會(huì)導(dǎo)致皮帶過(guò)早的失效。通常張力過(guò)低導(dǎo)致的皮帶失效模式表現(xiàn)為跳齒。皮帶跳齒是指皮帶的齒爬出其對(duì)應(yīng)的輪槽,并且其根部不再承受負(fù)荷。傳動(dòng)負(fù)荷進(jìn)一步作用于皮帶側(cè)面使皮帶齒部彎曲,然后跳動(dòng)。齒部滾動(dòng)時(shí)可導(dǎo)致橡膠從齒根沿著芯線(xiàn)撕裂。隨著橡膠撕裂的擴(kuò)散,皮帶齒部開(kāi)始以條狀脫離皮帶,如圖8所示。由于過(guò)多跳齒導(dǎo)致的失效可能看起來(lái)好像橡膠與線(xiàn)繩的粘度不夠。然而,由于粘度不足所導(dǎo)致的失效,皮帶中外露芯線(xiàn)通常保持整潔,與滾齒失效模式不同。

　　當(dāng)皮帶齒部爬出帶輪輪槽而自動(dòng)張緊時(shí),在橡膠撕裂和齒部脫落前,皮帶容易產(chǎn)生跳齒。跳齒引起的皮帶芯線(xiàn)損傷往往導(dǎo)致皮帶強(qiáng)度提前失效,損傷情況與折曲失效的芯線(xiàn)斷裂情況類(lèi)似(整齊斷裂)也同樣類(lèi)似于沖擊負(fù)荷的斷裂(成鋸齒狀并有角度的)。如果皮帶沒(méi)有跳齒并且在自張緊時(shí)也在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),這中情況下經(jīng)常發(fā)生皮帶齒部過(guò)度磨損。這種齒部磨損叫做勾形磨損,是由于皮帶齒部與帶輪不匹配,如圖9所示。勾形磨損是由于皮帶的安裝張力不夠和不牢固的傳動(dòng)系統(tǒng)在低張力的情況下中心距變化所導(dǎo)致的。

　　通常提高皮帶安裝張力可以防止皮帶過(guò)早產(chǎn)生跳齒和勾形磨損。如果提高安裝張力后還是不能防止皮帶失效,可能是傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不夠牢固,不能防止偏差。為了提高皮帶使用性能,非常有必要提高傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的支撐力。如果提高安裝張力不現(xiàn)實(shí),增加帶輪直徑,可以使皮帶在低張力下傳遞較高負(fù)載。合適的安裝張力值可以從蓋茨的設(shè)計(jì)軟件中獲得,通過(guò)設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算或者尋求蓋茨銷(xiāo)售人員的支持。

　　帶輪不平行

　　皮帶在運(yùn)行時(shí),帶輪軸成一定角度,或帶輪齒形在加工時(shí)存在錐度問(wèn)題,由于施加在皮帶上的負(fù)載不均勻,帶齒之間會(huì)出現(xiàn)不均勻的擠壓。皮帶失效經(jīng)常從齒根開(kāi)裂處或從承載張力過(guò)大的皮帶側(cè)面開(kāi)始撕裂并擴(kuò)展到整個(gè)皮帶寬度,導(dǎo)致皮帶齒部剪切。由于纖拉力比較大,皮帶擠壓嚴(yán)重的一側(cè)可能也會(huì)出現(xiàn)明顯的磨損,并且皮帶有可能爬出或滾到帶輪擋邊之處。圖10顯示了高纖拉力導(dǎo)致了皮帶一邊嚴(yán)重的磨損。

　　皮帶運(yùn)行在不平行有擋邊的帶輪時(shí),如果皮帶被擠壓在兩個(gè)相對(duì)的擋邊中,會(huì)導(dǎo)致皮帶兩側(cè)嚴(yán)重磨損。在這種情況下,皮帶會(huì)從齒根裂縫或從兩側(cè)撕裂。這種撕裂會(huì)擴(kuò)展到整個(gè)皮帶,導(dǎo)致皮帶齒部剪切。

　　皮帶運(yùn)行在一個(gè)帶輪兩邊都有擋邊和一個(gè)帶輪兩邊都沒(méi)有擋邊時(shí),如果兩個(gè)帶輪不平行,那么皮帶會(huì)部分向沒(méi)有擋邊的帶輪移動(dòng),無(wú)擋邊帶輪中這部分皮帶將會(huì)承受全部負(fù)載并且可能在運(yùn)行一段時(shí)間后產(chǎn)生一個(gè)集中磨損區(qū)域。圖11就是大部分齒面的集中磨損,其它地方?jīng)]有磨損。在磨損區(qū)域下面可能會(huì)有根部裂縫。皮帶強(qiáng)度或齒面疲勞都會(huì)導(dǎo)致皮帶的過(guò)早失效。