关键要点（跳到一节）

• 皮带传动设计注意事项
• 常见驱动器设计&替代方案
• 皮带系统设计基础

强度

速度

反向弯曲

滑轮传动比

方向反转

皮带&链条长度

皮带张力

• 皮带传动设计常见问题

• 购买成本和更换成本是多少？
• 此驱动器对客户的应用程序有多重要？ 
• 他们希望多久对系统进行一次维护？
• 驱动器将要使用的产品的预期寿命是多少？
• 一旦产品完全组装好，进行维护有多容易？
• 预计交付周期是多少？

性能（定义系统所需的精度和准确性）

可靠性和服务进一步界定了总拥有成本的各个方面:

安装

既然我们已经收集了选择驱动器设计所需的信息，那么我们现在看看什么样的通用解决方案呢？这里回顾了最常见的驱动器产品和伯格解决方案，延长了驱动系统的寿命。

滚子链传动

滚子链设计特点

• 允许相对较高的动力传输
• 与直齿圆柱齿轮相当的效率(高达91-98%)

• 如果需要，可以很容易地修改中心距离

• 最适合中低距离

速度

反弹

冲击负荷

• 承载能力高于其他皮带，但低于齿轮

维修及生命周期

柔性电子螺距: 滚子链的替代品

伯格设计了一些下拉式滚子链更换材料下的 Flex-E-沥青产品线，以解决这些问题的一些。这些可直接与相应的滚子链互换。无需更改系统中的链轮。聚氨酯过塑材料提供了一个更安静的系统，同时减少由于链的重量惯性。这种材料也消除了润滑的需要，因为没有与 Flex-E-Pitch 滚子链的替代移动关节。该系统最适用于链条的拉伸载荷小于75磅的应用场合。

整个产品线提供了许多不同的尺寸和负载能力。我们很乐意为您的应用程序选择合适的模型。这个系统可以很容易地设计为没有侧隙，没有特殊的链轮或其他困难的考虑要求。

Flex-E-Pitch 特性

设计

• 可与金属滚子链互换
• 不锈钢电缆上的模压聚氨酯

福利

• 比滚子链更安静，更光滑，更轻便
• 降低惯性
• 不需要润滑
• 最小的反冲

申请表

• 
  
• 强度: 100-300磅
• 建议作业负荷: 25-75磅

齿轮传动装置

其次，是齿轮传动: 我们认为是最扭矩密集的驱动系统的选择。也就是说，在给定的驱动系统空间内传递最大扭矩的能力。齿轮传动改变转轴的速度、扭矩和/或方向，最常用于动力传输。

我们的齿轮传动设计指南中已经介绍了大部分内容，但是在考虑齿轮设计时需要考虑的一些事情包括齿轮类型ーー例如，马刺、螺旋线、斜面或蜗杆。一定要了解每种方法的优点，以及对驱动器来说什么是正确的。

其次是牙齿的强度。这样做时，请同时考虑运行和任何可能放入系统的冲击负载。第三是齿轮和任何正在使用的材料的尺寸。通常，随着尺寸的减小，对材料的要求也会增加。

其次是评级系统和任何安全因素。你真正需要多少安全系数才能达到设计目标？最后，任何反冲要求。请务必面对现实。减少反作用力可以大大增加成本。齿轮有一些缺点，包括润滑和噪音，特别是当速度(输入和输出)增加。

齿轮传动设计特点

扭矩

• 齿轮提供最高的扭矩能力

安装

• 松动齿轮通常需要专家安装
• 变速箱提供了一个“即插即用”的选择，成本更高

空间有限

• 在大多数情况下，中心距由齿轮组决定
• 不适合大中心距离

速度

• 根据应用程序所需的速度，可以使用不同类型的齿轮

操作环境

• 最佳齿轮传动可能需要全封闭

反弹

• 齿轮无法获得零间隙
• 反冲可以以性能为代价或 $$来最小化

冲击负荷

• 齿轮的设计可以承受较大的冲击载荷

维修及生命周期

• 如果设计和安装正确，齿轮比输电系统中的其他部件寿命更长

Flex-E-Gear: 齿轮传动的替代选择

伯格有一些选择，以帮助直接解决与齿轮传动的一些问题。我们的 Flex-E-Gear 系列皮带设计用于直齿圆柱齿轮。这些安全带可以处理高达25磅的工作负载，最高速度约为每分钟375英尺。因为齿轮齿并不相互接合，所以它们实际上是无声运转的。

这些皮带是一个伟大的选择，当间距是一个问题，但扭矩倍增是不需要的。我们已经看到一些情况下，客户使用五个，六个甚至多达十个齿轮提供间距周围的功能，但没有乘以扭矩或速度。这大大增加了系统中的反作用力，而使用皮带可以消除这种反作用力，并且更容易组装和维护。

Flex-E-Gear 功能

设计

• 操作标准链轮齿轮
• 不锈钢电缆上的模压聚氨酯

福利

• 链轮具有与直齿轮配合的能力
• 节距与标准齿轮节距相对应

申请表

• 强度: 30-100磅
• 可以处理高达8-25磅的操作负荷

同步带传动装置

同步带是带有均匀间隔或倾斜齿的平带，当与滑轮上的凹槽相匹配时，提供一个积极的防滑接合。

如果你是一个汽车人，你可能熟悉这些控制凸轮轴相对于曲轴正时。这些具有高精度，良好的扭矩承载能力和一般安静的运行。它们不需要润滑。这是一个很大的优势，当设计系统，因为快速移动的系统在小面积，它可能很难增加一个油泵链和齿轮。

然而，同步带也容易受到应用环境的影响。高温、化学物质和油会导致材料的快速分解。

同步带设计特点

扭矩

• 高精度: 力传递脊柱
• 扭矩能力不如金属链或传动装置高

安装

• 皮带必须适当地拉紧
• 需要良好的校准

空间有限

• 自定义长度或投球数
• 轴的放置自由度

速度

• 允许的速度范围很广

操作环境

• 材料随着温度升高或与机油接触而降解
• 不需要润滑

反弹

• 自然的灵活性和准确性
• 运动反映并重复每个周期模具的准确性
• 可以忽略的反作用

冲击负荷

• 较低的冲击载荷能力

维修及生命周期

• 不需要润滑
• 定时系统利用托辊或滑轮和张紧装置
• 寿命一般短于齿轮或链条

Flex-E-Grip: 同步带替代品

Berg 提供了一系列称为 FlexE-Grip 的同步带，用于替代传统的同步带。这些皮带有一个不锈钢核心，提供高强度和低伸展。

其中一个关键的特点是，他们是专门设计的，不需要法兰两侧的滑轮。中心肋的皮带与滑轮将确保这些轨道直，并有低磨损。这是非常有用的，如果皮带需要在现场更换。要把旧皮带绕过这些法兰盘是非常困难的。

Flex-E-Grip 特性

设计

• 作为传统同步带的替代品，增加了拉伸强度
• 和橡胶皮带一样大小

福利

• “无行走”功能消除了滑轮法兰的需要
• 不锈钢中心核心优越的强度和拉伸特性
• 比传统的同步带强很多

申请表

• 可用于较小的应用-滑轮不需要比皮带更宽
• 强度: 20-125磅

最小电子间距: 同步带的替代方案

伯格提供的另一种同步皮带是 Min-E-Pitch 皮带。这是一个特别设计的带线，有一个圆周节距的基础上圆周率，使它更容易有适当的节距数量的应用和有较低的要求，张力。此外，由于中心肋设计的这种皮带，它是可能的扭转他们，使权力可以传输90度到从动轴。

最小电子音高特征

设计

• 在等于Pi (𝛑)的二十分之一的距离上成型

福利

• 系列形式与两个和三个脊柱增加强度和灵活性
• 将动力传送到相互配合的轴90度

申请表

• 理想的低速，低负荷标准时序链更换
• 工作节距为1/20，可在圆形尺寸下工作
• 强度: 50-120磅

V 型传动带

V 带设计用于通过滑轮、滑轮或链轮传输动力，并通过其梯形形状来识别。

如果你有一辆汽车，你可能已经熟悉 V 带。这些都是流行的选择，为低扭矩，高速应用，并有优势，如果扭矩得到太高，皮带可以打滑。例如，当空气调节离合器冻结时，从引擎盖下面发出的特有的尖叫声。三角皮带有非常小的间隙，因为皮带是在不断接触滑轮。

此外，没有齿，有很少的磨损皮带系统。虽然这些需要很少的维护，v 带需要定期更换，由于产生的热量带内的速度和弯曲造成退化的皮带。此外，任何油可以吸收皮带，显着降低扭矩能力。

V 带设计特点

扭矩

• 滑轮导轨周围的沟槽和增益牵引，允许在过载的情况下滑动
• 可实现98%的传输效率
• 最适合低扭矩应用

安装

• 对齐不那么重要
• 张力不当会使系统失效

空间限制

• 允许的中心距离和直径范围广泛

速度

• 通常在1500-6000英尺/分钟之间运行，4500英尺/分钟是标准的理想容量

操作环境

• 大约140°F的温度限制
• 可作为过载保护装置故意滑动

齿隙

• 与皮带轮持续接触的皮带不会产生齿隙
• 由于没有齿与链轮啮合，皮带磨损最小
• 打滑会导致齿隙

冲击载荷

• 
  
• 滑动的可能性提供了对冲击载荷的保护

维护和生命周期

• 无需润滑的最少维护
• 生命周期在很大程度上取决于负载和环境

Pow-R-Vee:V型皮带替代品

伯格提供了一系列名为Pow-R-Vee的v带替代品。这些皮带是专门模制成扇形的，以允许更大的灵活性和增加滑轮的错位能力。

Pow-R-Vee也是由一种特殊的聚合物材料制成的，这种材料具有很高的耐磨性，并且更能耐受多尘环境。与我们的大多数皮带一样，这些皮带几乎可以拼接到任何长度，使用户可以随身携带一卷材料，并制作到应用所需的任何长度。

Pow-R-Vee功能

设计

• 模压塑料系列v型皮带
• 允许滑轮槽角度发生较大变化
• 灵活性可增加主动和从动滑轮的错位

福利

• 可在现场按尺寸拼接，减少机器停机时间
• 更大的横向灵活性

应用程序

• 可以拼接以确定合适的仪器或设备的尺寸
• 极限抗拉强度：50-350磅

Flex-E-Belt系列

Berg的Flex-E-Belt系列是为解决系统中链轮之间无法正确对齐的问题而设计的。该皮带允许链轮之间最多7度的错位而不会失去运动，并且能够使输入轴和输出轴偏移90度。

皮带的中心肋设计由不锈钢或Kevlar加固，具有较高的灵活性和强度，极限抗拉强度为20-50磅。

这种传动带也是更换低减速比齿轮箱的理想选择，尤其是在轴之间的中心距离太大而无法选择锥齿轮或斜齿轮的情况下。

Flex-E-Belt功能

设计

• 设计用于适应链轮错位

福利

• 可承受高达7°的偏差而不会失去运动
• 适应90°链轮偏移

应用程序

• 
  
• 适用于中心距过大的锥齿轮和十字斜齿轮
• 极限抗拉强度：20-50磅

模压皮带

模压皮带是在不锈钢电缆上模压聚氨酯的独特设计，提供了一个坚固、灵活、安静和无润滑的系统。

Berg提供了一系列皮带，可以取代其他皮带、链条甚至齿轮。它们采用不锈钢或Kevlar骨架，具有高强度和高灵活性。

工程聚合物材料设计用于提供无故障服务，具有耐磨性、耐化学品性和耐腐蚀性。此外，在正确的应用中，它们不需要润滑，也几乎不需要维护。

模压皮带设计特点

扭矩

• 与其他非金属皮带和链条相比，具有相对良好的扭矩传递能力
• 扭矩能力不如金属链或齿轮高

安装

• 皮带必须正确张紧
• 需要良好的对齐

空间限制

• 自定义间距长度或数量
• 轴线放置自由度

速度

• 线速度不大于2000 FPM

操作环境

• 没有金属对金属接触，可实现无噪音功能
• 防锈
• 制造和材料使装配更轻

齿隙

• 缺少活动关节是天生灵活准确的
• 动作反映并重复模具在每个周期的精度
• 可忽略的齿隙

冲击载荷

• 柔性材料具有一定的抗冲击负载能力

维护和生命周期

• 任何时候都不需要润滑
• 选择正确的材料和皮带尺寸将优化预期寿命

我们的工程师总是愿意帮助您为您的应用选择正确的皮带。如有任何问题和帮助，请随时与我们联系，选择这些皮带。

驱动器类型总结：传统与Berg替代方案

总之，这里有一个表格，突出显示了我们所审查的每种驱动器类型的功能。正如您所看到的，对于许多应用，Berg成型皮带系列比其他行业系统更能满足您的需求。

该工程聚合物材料经过特殊设计，可抵抗许多常见的环境条件，消除噪音，无需润滑。此外，皮带的设计考虑到了灵活性，在应用中使用时为设计师提供了更多选择。

皮带传动设计基础

在设计强度和寿命系统时，有许多步骤需要考虑，通常情况下，这些步骤是合乎逻辑的，从动力开始，一直到皮带张紧。

由于使用这些皮带的应用多种多样，设计者必须考虑可能影响皮带寿命的操作参数。

设计皮带传动系统的第一步是计算系统的设计功率。所需功率基于影响系统的期望结果所需的速度和扭矩。然后将该结果乘以安全系数以确定设计功率。

接下来，根据计划的滑轮和链轮尺寸来确定皮带中的力。这将是根据传递的扭矩和节圆直径进行的计算。请务必遵循制造商关于皮带强度的建议。

如果来自系统的力超过了皮带的强度，则可以使用直径更大的链轮（如果有空间的话），或者需要选择不同的系统。如果目标皮带力已知，则可以直接使用驱动装置的输入扭矩来计算链轮尺寸。

在设计工作之前进行这些计算是很重要的。将驱动系统装配到现有设计中将比围绕适当选择的系统进行设计更困难。

规格

• 确定极限抗拉强度和推荐工作载荷
• 确定与链轮/皮带轮接触的节数，以计算负载/销

扭矩

• 电源不应产生大于操作扭矩的启动扭矩

设计皮带系统的第二步是检查滑轮和皮带的速度。重要的是要确保皮带的最大线速度不超过制造商的建议。在Berg模塑带的情况下，这大约是375英尺/分钟。

为此，首先确定速度比。这是简单地通过将输入转速除以输出转速来计算的。

然后，使用这一点和所选皮带的设计速度，可以检查来自前一步骤的链轮尺寸，以确保尽管设计对于扭矩足够强大，但不会超过线性皮带速度。

一旦知道了这一点，就可以计算系统的马力，以确保充分选择驱动输入。

如果输入转速低于典型的电动机速度，则可以使用额外的减速来实现期望的目标。

在许多情况下，皮带系统被设计成驱动多个输出。例如，在汽车应用中，蛇形带可以驱动动力转向泵、空调压缩机、交流发电机，在某些情况下还可以驱动水泵。当试图更换该皮带时，该皮带的路径可能看起来很痛苦，但我们仔细考虑了确保进行所需的皮带接触，以传递以适当速度运行附件所需的扭矩。

使用Berg系列皮带，也可以做同样的事情：让皮带驱动多个部件。然而，需要特别小心，以确保系统的长期运行。

对于我们用芳纶纤维（Kevlar）加固的皮带，可以连接附件，使皮带发生反向弯曲。当需要多个输出时，这可以提供很大的设计灵活性。钢筋皮带不应用于反向弯曲，因为它会缩短使用寿命。

在设计多输出时，请务必遵循制造商关于链轮与皮带啮合的建议。否则可能导致链轮和/或皮带过早失效。

说到链轮啮合，我们建议在任何时候与皮带的最小啮合为五个齿。这确保了在齿上有足够的力分布，以防止超过链轮的强度能力。

既然滑轮已经选定，是时候开始设计流程了。使用Berg皮带系统，您可以使用一些额外的设计自由度来增加制造团队可用的公差，从而帮助控制成本。

如果您使用的是Berg成型皮带，其中包含一个位于中心的承载构件，则链轮之间可能存在高达7度的错位。如果有足够的空间适当地引导皮带，也可以将输出轴相对于输入轴旋转90度。

对于包含两个或多个承载构件的Berg皮带（例如，梯形结构），这些皮带不是为皮带轮错位而设计的。滑轮错位应保持在与目标最大½度的错位范围内。超过此值将对驱动系统的使用寿命产生重大不利影响。

可以使用皮带系统来反转输入轴和输出轴的相对方向。与使用齿轮相比，这样做的优点是，由于皮带与链轮的接触面积扩大，系统中几乎没有齿隙。因此，在这很重要的情况下，输出旋转位置可以相对于输入位置非常紧密地保持。皮带轮和皮带不会在方向反转的情况下失去时间。

然而，以反向方式使用皮带将需要额外的导轨来确保正确的操作，并且可能会缩短皮带系统的寿命。要监测的区域包括皮带系统的链轮和传动销的磨损情况。这可以通过使过渡尽可能平滑来避免。突然变化会导致皮带迅速失效。

现在是时候确定设计应用所需的皮带长度了。对于直列链轮，可以使用以下计算：

请注意，应使用链轮的节径，除非使用V型或o型环皮带。然后使用皮带轮外径进行计算。

我们的网站上有一个皮带长度计算器，您可以下载它来帮助您。由于大多数伯格皮带都是分段的，因此需要计算节数来确定订单。这可以简单地通过将带的长度除以所选带的圆形节距来实现。这里不可能有任何分数。请四舍五入到下一个音高以获得合适的皮带尺寸。

皮带系统的适当张紧对于确保扭矩的传递和驱动器的长寿命非常重要。这可以通过多种方式实现。

首先，如下所示，可以在系统中设计带惰轮的链条张紧器：

关于反向弯曲，请记住以上几点：这通常安装在皮带内部，并由弹簧加载，但也有将惰轮简单安装在槽中并手动调整磨损的情况。

皮带张紧的另一种方法是允许其中一个链轮轴在槽内浮动，并使用弹簧向该轴施加力。当空间约束禁止其他张紧方法时，这可能很有用。许多人都有经验法则，他们在应用程序中使用这些经验法则来确定链条张力。正确的方法是根据给定力下轴的中心距离来测量偏转量。

在Berg皮带的情况下，当垂直于皮带施加等于极限皮带载荷5%的力时，我们建议每英寸中心距离的皮带偏转1/64英寸。

总结

总之，以下是我们如何解决皮带传动设计注意事项的问题：

• 当皮带传动是机械动力传动的合适选择时
• 皮带作为传动系统具有最佳性能特性和最佳价值的情况
• Berg的皮带选项可以帮助您解决皮带传动系统中常见的挑战

我们总是非常乐意提供帮助。请随时与我们联系，了解我们如何帮助您解决问题。

皮带传动设计问答

皮带的典型允许温度范围和运行速度是多少？

对于皮带，允许的温度范围和速度将主要由用于构造皮带的材料驱动。对于我们的成型皮带系列，该温度范围为-15°F至180°F，速度高达每分钟375线性英尺。

需要注意的是，皮带有一个最低温度。低于这个最小值，聚合物材料将变得太硬而无法传递扭矩，或者开始出现打滑，甚至可能出现一些牙齿跳跃。其他皮带具有不同的温度和速度能力。请务必查看制造商的建议，以确保它们符合您的应用需求。

为什么齿数较低的皮带轮只能用作惰轮？

皮带需要有一个目标啮合量，以便正确传递扭矩并安全地保持在链轮强度限制以下。对于伯格皮带来说，这个目标大约是五颗牙齿。

对于齿数较低的皮带轮，实现这一点可能会导致皮带绕得太远而无法实现有效的扭矩传递。例如，如果你把一条皮带缠绕在一个八齿链轮上，而你正试图获得五齿啮合，你最终会得到一个交叉输出。

因此，我们通常建议将齿数较低的皮带轮用于非动力传输应用，如惰轮（用于引导皮带）和张紧器。

使用纤维股代替不锈钢丝有什么好处？

我们在皮带生产线中使用的不锈钢丝提供了良好、牢固的背景。然而，在某些应用中，它可能会有点硬，并限制灵活性。通过使用芳纶纤维增强件，在不牺牲带强度的情况下，极大地提高了柔性。正如我们之前所讨论的，使用芳纶纤维可以允许反向弯曲，为您的应用提供更大的驱动设计灵活性。

为什么拉紧皮带这么重要？如果不这样做会发生什么？

皮带张力在系统中有很多用途，其中第一个用途是确保扭矩正确传递。许多皮带需要在它和滑轮之间施加适当的摩擦力，以在整个系统中传递扭矩。这可能导致皮带打滑，类似于汽车应用中的v型皮带打滑和尖叫。

此外，对于Berg系列皮带，如果没有保持适当的张力，它可能会跳齿并失去输入轴和输出轴之间的正时。如果系统依赖于这个时机，坏事可能会很快发生。

皮带轮和链轮的材料对系统的强度有影响吗？还是皮带总是限制因素？

皮带并不总是限制因素。滑轮的材料绝对重要，而且有几种不同的方式。显而易见的是链轮材料的强度，确保齿的强度足够高，能够承受来自系统扭矩的力，并且与驱动轴的接口足够。链轮材料的另一个重要方面是系统的环境兼容性，包括温度和耐腐蚀性。

你需要确保的一件事是链轮具有足够的耐腐蚀性，这样在系统的整个使用寿命内，链轮齿上就不会产生腐蚀产物，这些腐蚀产物可能会对皮带产生磨损，并导致皮带磨损的时间比系统的预期寿命早。

在探索伯格皮带和链条时，如有任何与动力传动相关的问题，请与我们联系。

关于演示者

本演示文稿由Regal Rexnord专业零部件集团的工程总监撰写，负责包括WM Berg在内的三个不同品牌的产品开发和生命周期。在加入Specialty Components之前，他曾在Rexnord的研发部门Rexnord创新中心担任产品管理和工程管理职务。他参与了许多新产品的开发，包括Falk V-Class、Thomas XTSR联轴器和几个自润滑轴承项目。凭借在Regal Rexnord超过20年的经验，他已成为产品开发各个方面的公认领导者。学历包括威诺纳州立大学化学和机械工程学士学位，主要研究聚合物复合材料。