选择正确的驱动系统

在进行驱动转换或设计新的动力传输系统时，维护经理和设计工程师有三种广泛的选择：滚子链传动、V 型皮带传动和同步带传动。

每个都有自己的优点和缺点，以及可能不会立即显现的成本考虑。

滚子链传动

链传动的流行源于它们能够以相对较低的成本在小包装中传输高扭矩水平，同时利用现成的库存组件。虽然标准滚子链传动的初始成本可能很低，但维护它们的成本可能很高。适当的维护对于获得最佳滚子链传动性能至关重要，包括以下成本因素：

• 润滑
• 对齐
• 紧张
• 驱动器组件更换

根据链条行业的估计，在没有润滑的情况下运行的滚子链传动比经过适当润滑的同类传动快约 300 倍。然而，滚子链制造商估计，所有安装的驱动器中有 90% 到 95% 要么润滑不当，要么根本没有润滑。确定所需的润滑方法类型是一个主要的设计考虑因素，其本身具有成本影响。例如，一个含油链条外壳最多可占链条驱动系统总成本的 75%。除了润滑之外，正确的链轮对齐和链条张紧对于延长滚子链条的寿命也很关键。

另一个涉及成本的维护因素是驱动器组件更换。滚子链传动的一个主要弱点是链条磨损，这会导致拉伸或伸长。制造商建议在发生约 3% 的伸长率时更换滚子链。大多数滚子链制造商还建议用每条新的滚子链更换链轮，因为金属与金属的接触会产生严重的链轮磨损。

滚子链行业内发布的额定功率表基于 15,000 小时的理论设计寿命，假设驱动设计、对齐、润滑、维护等正确。但在典型的操作环境中，实际驱动寿命很少接近理想值。在恶劣条件下运行的无润滑滚子链传动的寿命可能短至 100 小时。

上述维护要求的成本加上初始成本，接近于标准滚子链传动的真实成本。然而，除了润滑剂和驱动器组件更换的成本之外，频繁重新张紧的人工费用需要关闭驱动器，从而导致生产停机。此外，标准滚子链传动的运行效率为 91% 至 94%，具体取决于应用，因此必须考虑能源成本。

尽管存在维护和能源成本，但滚子链传动比 V 型带或同步带传动系统为设计者和用户提供了一些优势：

1. 多功能性（可添加功能附件以输送产品、行程开关、启动杆等）

2. 能够通过连接链接创建任意长度的链

3. 有多种链条和链轮可供选择

V 型皮带传动

三角带传动通过皮带和皮带轮之间的摩擦来传递动力。安装时的效率从 95% 到 98% 不等，这些驱动器比滚子链驱动器更有效地使用能源，但效率略低于同步带驱动器。 V 型皮带驱动器是行业标准，以相对较低的成本提供多种尺寸，并且易于安装且运行安静。

三角带传动更换件可能少
比滚子链或同步驱动昂贵
组件，但定期重新张紧
V 形皮带会增加维护费用。

V 形带由多种材料、横截面和增强材料制成，通常单独使用、配对使用或连接配置使用。它们非常适合重载应用，例如涉及冲击负载和高启动负载的应用。标准 V 型皮带驱动器在 500 RPM 或更高转速、高达 6:1 的速比以及负 40 至 130 华氏度的工作温度范围内运行最佳。由于 V 型皮带在过载时会滑动，因此它们有助于保护更昂贵的设备免受负载浪涌的影响。它们还允许灵活地定位电机和负载。

在合适的应用中，正确安装和维护的 V 型皮带传动装置的使用寿命为 20,000 至 25,000 小时。简单 V 型皮带传动的组件的购买、安装、更换和维护成本相对较低。在正确安装并张紧到皮带制造商的推荐值后，这些驱动器几乎不需要维修，除了在正常维护计划期间重新张紧。由于皮带打滑，它们在安装后会损失高达 5% 的效率。 V 型皮带在磨损时会拉伸，使打滑情况变得更糟，除非通过定期重新张紧来纠正，否则效率会降低多达 10%。与标准设计相比，有齿或有缺口的 V 形皮带可将效率提高 2%。

同步皮带驱动

同步带根据齿夹原理工作。圆形、方形或改进的曲线带齿与链轮上的凹槽啮合，以在高速和低速的高扭矩应用中提供积极的动力传输。

如果驱动器大小有问题，许多同步
皮带驱动系统现在有一个等效的
具有相同宽度的滚子链传动的能力。

同步带驱动系统的组件通常比类似的标准滚子链或 V 型带驱动系统的组件初始成本更高。相比之下，同步带驱动没有与滚子链驱动相关的维护成本。它们不需要润滑和润滑系统，只需要基本的安全防护。虽然滚子链需要频繁重新张紧，而 V 型带需要定期重新张紧，但同步带通常在皮带的使用寿命内不需要重新张紧。

为了说明滚子链中可能出现的伸长量，可以将皮带传动的推荐中心距卷取余量与相同长度的滚子链所需的中心距卷取量进行比较。假设长度为100英寸，滚子链、三角带和同步带的比较如下：

滚子链： 滚子链在其使用寿命期间将伸长大约 3 英寸（或 3%），需要大约 1.5 英寸的中心距卷取。

三角带： V 型皮带在其使用寿命期间需要 1.5 到 2.5 英寸的中心距卷取，具体取决于横截面和皮带制造商。

同步带： 同步带在其使用寿命期间通常只需要 0.04 英寸的中心距卷取，具体取决于皮带类型和制造商。

链条和链轮磨损是滚子链传动的重要成本因素。同步带和链轮的磨损显着减少。例如，在同步驱动系统中，皮带比可比的滚子链寿命长 3 比 1，链轮比滚子链链轮寿命长 10 比 1。

图 1. 由于寿命延长（以英寸为单位）所需的中心距拉紧。

与滚子链驱动一样，同步带驱动对不对中很敏感，不应在驱动操作固有的系统上使用。由于拉伸构件负载不均，未对准会导致皮带磨损不一致和过早拉伸失效。虽然同步带耐磨损、耐腐蚀和耐食品处理/加工业中使用的腐蚀性冲洗溶液，但它可能不适合某些高腐蚀性环境，其中耐腐蚀链条可能是更好的选择。

关于同步带的一个误解是它们不适合蛇形驱动。当负载必须从两侧驱动时，设计工程师可能认为滚子链是唯一的选择；然而，双面同步橡胶带与单面同步橡胶带相比滚子链具有许多相同的成本节约优势。

由于其高效率等级（某些驱动系统在连续基础上高达 99%），与滚子链或 V 带驱动相比，同步带驱动还可以降低能源成本。

结论

从拥有成本的角度考虑，同步带驱动系统比类似的滚子链驱动或 V 型带驱动系统更具成本效益。虽然同步驱动系统最初的成本可能比类似的标准滚子链驱动系统平均高出 30%，但对于维护经理和设计工程师来说，它具有许多节省成本的优势。

在 MRO 市场，与因滚子链和 V 带传动装置的频繁维护和更换而导致的停机和生产力损失相比，同步传动装置可以大大降低日常运营成本并提高产量。选择同步驱动器的驱动系统设计工程师可以通过提供性能更好、使用寿命更长、更清洁、更安静和免维护且运行总成本更低的产品，使他们的产品具有竞争优势。

本文由盖茨公司动力传动产品应用部门撰写。要了解有关此主题的更多信息，请访问 www.gates.com。