〖實(shí)例14〗摩擦輪傳動(dòng)加壓方式的優(yōu)劣

鬼魅道長(zhǎng)

這次是一個(gè)摩擦輪加壓的討論，如圖14-1所示可看出主要原理是減速機(jī)驅(qū)動(dòng)橡膠輪帶動(dòng)鋼筒轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向已示出。

1.問(wèn)題描述

方案1和方案2的加壓方式，從受力分析來(lái)看，使用效果一樣嗎？如不一樣，哪一種更合理？有沒(méi)有更好的方案？

2.討論

甲說(shuō)，分析這類問(wèn)題，通常首先是憑感覺(jué)，這是人類長(zhǎng)期自然進(jìn)化發(fā)展出來(lái)的天生的判斷力，如果看起來(lái)不協(xié)調(diào)，往往就有隱患；某些非常重要的設(shè)備，在樣機(jī)做出來(lái)之后會(huì)讓一些老工程師和科學(xué)家坐在一邊看兩天，不為別的，就是純粹地盯著看，如果覺(jué)得哪里不合適，馬上有人記下來(lái)，也許就是一個(gè)隱患；從圖14-1上看，此機(jī)構(gòu)的力傳遞路線是：彈簧—減速機(jī)安裝座—減速機(jī)輸出軸—小摩擦輪，由此將小摩擦輪壓緊在大摩擦輪上；

一般這種小摩擦輪材料是聚氨酯，大摩擦輪材料是Q235；可以看出其設(shè)計(jì)思想為：使用一段時(shí)間后，小摩擦輪直徑磨損變小，這時(shí)只需將彈簧的壓緊螺母向里旋緊，即可繼續(xù)正常使用，直至用到需要更換摩擦輪；

這種加壓裝置，不足之處是減速機(jī)輸出軸承受較大彎矩，選擇減速機(jī)時(shí)要考慮減速機(jī)輸出軸所能承受的最大徑向力必需大于摩擦輪傳動(dòng)所需的正壓力，而且要留出一定的富裕量；優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單、體積小，使用時(shí)調(diào)整、更換摩擦輪都很方便。

粗略分析之后，甲建議不要使減速器直接聯(lián)接小摩擦輪，說(shuō)，這樣會(huì)讓減速器輸出軸承受側(cè)彎距，并提出解決方案：

1．摩擦輪固定在一個(gè)回轉(zhuǎn)臂上，通過(guò)回轉(zhuǎn)臂壓緊大的摩擦輪；

2．減速器與摩擦輪之間增加一個(gè)傳動(dòng)裝置，可以采用鏈條、三角帶或同步帶，根據(jù)設(shè)備工作條件選擇傳動(dòng)方式。

乙說(shuō)，整個(gè)磨擦輪的機(jī)構(gòu)也有問(wèn)題：

1． 首先，只有一個(gè)鉸接機(jī)構(gòu)，電機(jī)、減速器及壓板等會(huì)有較大的重量，造成磨擦輪側(cè)彎而沒(méi)有理想中的水平壓進(jìn)，那么磨擦輪軸線有可能不能保持與大輪平行，從而造成偏磨，使用時(shí)間越久問(wèn)題會(huì)越嚴(yán)重；

2． 其次，沒(méi)有考慮卸荷；磨擦輪懸臂安裝，大輪給減速器輸出軸同樣于正壓力的反壓力，輸出軸的軸承會(huì)有問(wèn)題；

建議更改方案：

1．用雙導(dǎo)軌保持磨擦輪水平壓進(jìn)；

2．做卸荷機(jī)構(gòu)，磨擦輪用單獨(dú)的軸承支承反壓力，軸承座與進(jìn)給導(dǎo)軌架固連，當(dāng)然電機(jī)減速器也與導(dǎo)軌架固連，減速器輸出軸與磨擦輪軸用聯(lián)軸器聯(lián)接。

不用說(shuō)，如果按照上面甲、乙兩位提出的方案進(jìn)行安排肯定更合理，但提問(wèn)者解釋說(shuō)，安裝空間有限，恐怕只能如此布置；在選擇減速機(jī)時(shí)，已考慮到減速機(jī)輸出軸所允許承受的最大徑向力，并計(jì)算出摩擦輪傳動(dòng)的最大徑向力約980Kgf；所選減速機(jī)額定承受的最大徑向力為1600Kgf，所以使用應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題，但對(duì)減速機(jī)的壽命可能會(huì)有一點(diǎn)影響。

丙完全理解提問(wèn)者的無(wú)奈，說(shuō)，有時(shí)候設(shè)計(jì)就是在一個(gè)無(wú)可奈何的情況下進(jìn)行的；所有的工程師都希望能夠擁有最寬松的條件和最有力的支持，可以做出一套如春夜暖風(fēng)般讓所有人在各方面都感到心滿意足的方案，但是很可惜，正如現(xiàn)實(shí)中不會(huì)出現(xiàn)誤差為零的尺寸一樣，想要做出符合要求的設(shè)計(jì)，往往都必須在某一些方面付出代價(jià)，就好像這臺(tái)加壓裝置的配置，為了節(jié)約空間，只好退而求其次；而為了在“不完全”的條件下把設(shè)計(jì)做好，如圖14-2的受力分析，就是必不可少的了。

丁說(shuō)，從圖14-2可以看出，兩輪的正壓力總是沿著兩輪的圓心連線的——即法線方向；而對(duì)減速機(jī)進(jìn)行受力分析可知，雖然力的方向不太一樣，但對(duì)鉸軸產(chǎn)生的力矩效果是一樣的；由此可以得出結(jié)論，兩種方案，其實(shí)并沒(méi)有區(qū)別。

丙不同意，說(shuō)，上面的分析中其中有個(gè)致命的疏忽，即：雖然在靜止情況下，彈力和正壓力對(duì)鉸軸的力矩和為零，但小摩擦輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，一定會(huì)有新的力加入，受力情況會(huì)改變；

具體是這樣的：在完全靜止的情況下，受力如圖14-2所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)小摩擦輪做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，大摩擦輪得到兩輪相切點(diǎn)的向下的力，并做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由此可知小摩擦輪從與大摩擦輪相切點(diǎn)處得到一個(gè)向上的反力，方案一和方案二一致；但不一致的地方在于鉸鏈座的位置，方案一的鉸鏈座在下方，方案二的鉸鏈座在上方；

因此可以得到這樣的判斷：

方案一，小摩擦輪得到的反力使得整個(gè)自動(dòng)加壓裝置有脫離大摩擦輪的趨勢(shì)；

方案二，小摩擦輪得到的反力使得整個(gè)自動(dòng)加壓裝置有靠近大摩擦輪的趨勢(shì)；

丁同意丙的分析，并補(bǔ)充說(shuō)，電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候最為猛烈，然后逐漸趨于平穩(wěn)；而在任一瞬間這種趨勢(shì)的劇烈程度，取決于此時(shí)小摩擦輪驅(qū)動(dòng)大摩擦輪所需要克服的阻力矩的大小，如大摩擦輪中心軸的軸承的滾動(dòng)摩擦力，大摩擦輪自身的慣性矩等。

3． 結(jié)論

結(jié)論大致就出來(lái)了，兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)是互補(bǔ)的，方案一的優(yōu)點(diǎn)是減速機(jī)輸出軸相對(duì)負(fù)載小，電機(jī)不易卡死，缺點(diǎn)是易振動(dòng)，而方案二正好相反，優(yōu)點(diǎn)是不易振動(dòng)，缺點(diǎn)是減速機(jī)輸出軸相對(duì)負(fù)載大，電機(jī)易卡死。至于孰優(yōu)孰劣，就要看這臺(tái)機(jī)器的其他部件設(shè)計(jì)方案了。

小貼士：

在成大先主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（化學(xué)工業(yè)出版社第3版）第3卷，第2章摩擦輪傳動(dòng)里的圖12-2-5—一種自動(dòng)加壓裝置中，顯示的裝置和方案二原理一樣，只是擺放位置稍有變化。有興趣的讀者，不妨查閱一番，以作比較。

https://zhuanlan.zhihu.com/c_1051171562501287936

寂靜天花板

說(shuō)的精彩，直覺(jué)就是依據(jù)日常生活的現(xiàn)象來(lái)判斷，雖然不一定精確，但是定性分析上多數(shù)是可靠的，比如樸素唯物主義，原始共產(chǎn)主義社會(huì)，畢達(dá)哥拉斯原子論。

ming1206

很好學(xué)習(xí)了

龍吟Winn

樓主搞什么產(chǎn)品的？莫非是overhead monorail ？

ananc7

先評(píng)論后細(xì)看

pyc5850

佩服甲乙丙丁這些大俠 考慮問(wèn)題有思想，有深度。

709079691

   越看越覺(jué)得做設(shè)計(jì)好難，每個(gè)方案都有欠缺和優(yōu)點(diǎn)；咋么選擇真需要不停的累計(jì)。

麥兜大俠

一直在關(guān)注大俠的分析案例  很受益  希望繼續(xù)不斷更新

gyq720

最有感觸的是“”丙“”所說(shuō)的，如果大家都沒(méi)有限制條件，任你天馬行空的去做的話，那肯定會(huì)做的很完美，但設(shè)計(jì)，不可能不給定你限制條件，就是矛盾中進(jìn)行的。

lcj239

一直關(guān)注著大俠的實(shí)例，贊