李占国， 陈乃熙，史尧臣

(1.长春理工大学 机电工程学院，长春 130022；2.长春大学 机械与车辆工程学院，长春 130022)

PL型多楔带横向振动规律试验研究

李占国1,2， 陈乃熙1，史尧臣2

(1.长春理工大学 机电工程学院，长春 130022；2.长春大学 机械与车辆工程学院，长春 130022)

针对PL型多楔带，在多楔带精密数控测长机上利用非接触式激光位移传感器设计了带传动横向振动测量装置，通过试验系统研究了多楔带传动过程中紧边中点处横向振动随主动轮转速和张紧力的变化规律，为多楔带传动横向振动提供了一种测量方法，对多楔带传动平稳性设计具有一定的实际意义。

PL多楔带；横向振动；转速；张紧力

0 引言

多楔带传动属于摩擦型传动，依靠摩擦力来传递运动和动力。由于带是粘弹性材料，所以在传动过程中会产生横向振动，过大的横向振动幅值会导致带楔与带轮轮槽之间产生磨损，从而影响带的使用寿命[1-5]。工业技术的不断发展对带的使用寿命提出了更高的要求，为了研究主动轮转速和张紧力等因素对带传动过程中横向振动的影响规律，本文设计了非接触式横向振动测量装置，在两轮传动试验台上针对PL型工业多楔带，通过试验研究了转速和张紧力对横向振动幅值和频率的影响规律。

1 试验装置

为了研究多楔带传动过程中横向振动随主动轮转速和张紧力等因素的变化规律，在多楔带数控测长机上利用两轮传动系统设计了多楔带两轮传动系统，多楔带数控测长机由伺服电机、固定轮系、直线导轨、滑动轮系、张紧力加载装置和控制系统等组成，如图1所示。多楔带横向振动采用ZX-LD40非接触式激光位移传感器，振幅测量范围为30～50mm，分辨率2μm，采样频率为100Hz。被试验带为4楔PL型多楔带，带长998mm，带轮节径90mm。

图1 多楔带精密数控测长机

图2 测量点示意图

2 振动测量点的选择

为了测量多楔带传动中各点的横向振动位移，初步选取紧边A、B、C 三点，以及松边D、E、F三点为测量点，如图2所示。设定主动轮的转速为1000rpm，张紧力为500N，试验开始2s后，带的运转逐渐平稳再进行数据采集，对采集的数据进行处理得到A、B、C点的振动位移曲线，如图3所示，其中A点的平均振幅为0.1mm，B点平均振幅为0.18mm，C点的平均振幅为0.14mm，相应的频响曲线如图4所示。D、E、F点的振动位移曲线如图5所示，其中D点平均振幅为0.06mm，E点的平均振幅为0.15mm，F点的平均振幅为0.11mm，对应的频响曲线如图6所示。

图3 A、B、C点振动位移曲线

图4 A、B、C点振动频响曲线

图5 D、E、F点振动位移曲线

图6 D、E、F点振动频响曲线

由以上振动位移曲线和频响曲线可知，在带传动过程中带中点处的振幅最大，具有一定的代表性，因此，本文在以下的试验研究中选取带的紧边中点即B点作为后续试验的振动测量点。

3 主动轮转速对横向振动影响规律

主动轮转速的变化是影响带传动中带的横向振动的主要因素，本文测量了张紧力为400N，主动轮转速分别为1000rpm、1200rpm、1400rpm、1600rpm时带的紧边中点处横向振动幅值随主动轮转速变化情况，分别如图7、图8、图9和图10所示。当转速为1000rpm时，平均振幅为0.15mm，振动频率为6.3Hz；当转速为1200rpm时，平均振幅为0.13mm，振动频率为6.0Hz；当转速为1400rpm时，平均振幅为0.1mm，振动频率为11.0Hz；当转速为1600rpm时，平均振幅为0.08mm，振动频率为12.5Hz；可以看出当张紧力恒定时随着主动轮转速不断增大，紧边中点处的横向振动幅值呈现出逐渐减小的规律；随着主动轮转速的增大，紧边中点处的横向振动频率逐渐增大。

图7 转速为1000rpm时的振动曲线

图8 转速为1200rpm时的振动曲线

图9 转速为1400rpm时的振动曲线

图10 转速为1600rpm时的振动曲线

4 张紧力对横向振动影响规律

张紧力大小同样会影响横向振动的幅值大小，当主动轮的转速为800rpm，张紧力分别为400N、500N、600N时的紧边中点处的横向振动曲线如图11所示，频响曲线如图12所示，当张紧力为400N时，B点的振幅为0.08mm；当张紧力为500N时，B点的振幅为0.06mm；当张紧力为600N时，B点的振幅为0.055mm。振动频率均为3.8Hz。

当主动轮的转速为1200rpm，张紧力分别为400N、500N、600N时的紧边中点处的横向振动曲线如图13所示，频响曲线如图14所示，当张紧力为400N时，B点的振幅为0.08mm；当张紧力为500N时，B点的振幅为0.06mm；当张紧力为600N时，B点的振幅为0.055mm。振动频率均为6.2Hz。

由此可以看出，张紧力的变化直接影响横向振动幅值，随张紧力增大横向振动幅值逐渐减小，振动频率保持不变。

图11 800rpm时紧边中点处横向振动曲线

图12 800rpm时紧边中点处横向振动频响曲线

图13 1200rpm时紧边中点处横向振动曲线

图14 1200rpm时紧边中点处横向振动频响曲线

5 结论

(1)利用非接触式激光传感器设计了多楔带横向振动测量装置，在多楔带精密数控测长机上通过试验系统研究了多楔带紧边中点处的横向振动随主动轮转速和张紧力的变化规律。

(2)测量了张紧力为400N，主动轮转速为1000-1600rpm时紧边中点处的横向振动曲线，随主动轮转速增大横向振动频率增加，振幅逐渐减小。

(3)测量了主动轮转速为800rpm和1200rpm，张紧力为400N-600N时紧边中点处的横向振动曲线，随张紧力增大横向振动频率不变，振幅逐渐减小。

[1] 秦书安. 多楔带传动的特点和应用[J].机械制造，1990(3)：18-21.

[2] 李占国，张云贺，史尧臣,等. 基于MFBD的汽车多楔带动力学仿真分析研究[J].机械传动,2013(8):34-37.

[3] Zhang Lixin，Zu Iean W，Hou Zhichao． Complex modal analysis of non-self-adjoint hybrid serpentine belt drive systems of the ASME[J]. Journal of vibration and acoustics,2001，123(2) : 150 - 156．

[4] 上官文斌,张智,许秋海. 多楔带传动系统轮-带振动的实测与计算方法研究[J]. 机械工程学报,2011(21):28-36.

[5] 李占国，刘启龙，史尧臣,等.汽车发动机附件系统用多楔带传动平稳性仿真分析[J].长春大学学报，2015(2):17-20.

责任编辑：程艳艳

Experimental Research on Transverse Vibration Rule of PL Poly-V Belt

LI Zhanguo1,2， CHEN Naixi1， SHI Yaochen2

(1.College of Mechanical and Electric Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China;2.College of Machinery and Vehicle Engineering, Changchun University, Changchun 130022, China)

In view of PL poly-V belt, this paper designs a belt-driven transverse vibration measurement device by using non-contact laser displacement sensor on the precision length measurement machine with poly-V belt and studies the rule of transverse vibration driven by pulley rotation speed and tension in process of ribbed V-belt driving, which provides a method for measuring the vibration of ribbed V-belt, having practical significance for the stability design of poly V-belt transmission.

PL poly-V belt; transverse vibration; rotation speed; tension

2016-07-10

吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目(2014LY501L07)

李占国(1961-)，男，山东汶上人，教授，博士，博士生导师，主要从事带传动性能、激光加工方面研究。

TP391.99

A

1009-3907(2016)12-0001-04