中国传动带技术现状与未来发展
吴贻珍*
(无锡市贝尔特胶带有限公司 江苏无锡 214037)
摘 要 本文介绍我国传动带品种、原材料、生产工艺和装备的技术状况，对其现状与发展进行探讨并提出我国传动带技术未来发展的几点建议。
关键词 传动带 带传动 V带 多楔带 同步带 制造工艺 技术现状发展
0 前 言
带传动是机械传动重要的传动形式之一，随着工业技术水平的不断提高以及对机械设备精密化、轻量化，功能化和个性化的要求，不断向高精度、高速度、大功率、高效率、高可靠性、长寿命、低噪声、低振动、低成本和紧凑化发展，其应用范围越来越广，传动形式愈来愈多。作为带传动中的主体部件——传动带也由原来的易损件向功能件方向转变，在许多场合替代了其它传动形式。其品种规格向多样性发展，由传统的普通包布V带和普通平带发展了窄V带、宽V带、广角带、联组V带、切边V带、多楔带、同步带、绳芯平带和片基平带等。这些传动带已广泛应用于汽车、机械、纺织、家电、办公自动化（OA），轻工、农机等各个领域，在国民经济和人民日常生活中发挥着愈来愈重要的作用。随着传动带品种多样性、使用
性能标准的不断提高，在传动带生产中不断采用了新材料、新技术和新工艺，使用越来越先进的生产装备和检测手段。
我国传动带生产通过多年来的引进消化吸收和自行开发，已有长足的进步，尤其是上世纪90年代以来，以生产线绳V带和切边V带、同步带及多楔带两大系列产品为主要代表传动带，其生产装备、工艺技术及产品质量已达到了相当水平。本文主要阐述我国（不包括独资和平带）这两大系列产品的品种、原材料、生产工艺技术和生产装备以及标准化与应用研究的发展概况，介绍其现状及未来发展趋势。
1 传动带品种
广义的传动带是指在带传动中用于传递运动和（或）动力的柔性条状物（带），这里所说的传动带专指由橡胶或弹性材料与其它材料复合制造的带。按传动机理可分为摩擦传动带（如平带及V带等）和啮合传动带（同步带）；按使用场合可分为一般传动用传动带、汽车工业用传动带、农业机械用传动带和家电及办公自动化（OA）用传动带等四类。这里为叙述方便按其结构、制造方法和所用材质不同分述如下。
１
1.1 包布V带
包布V带按其骨架材料结构可分为包布式帘布V带和包布式线绳V带。由于V带的线绳结构比帘布结构合理、受力均匀、弯曲应力小等优点，可大幅提高带的使用寿命和使用性能。先进工业国家早在60年代已完成了V带结构线绳化聚酯化的更新换代，我国到上世纪90年代中后期才开始大规模包布V带线绳结构化改造。包布V带如按其截面形状和使用要求还可分为普通V带、窄V带、汽车V带、六角带和农业机械用变速V带等。其结构主要由压缩胶、强力层抗拉体、粘合胶、伸张胶和包布组成。
1.1.1 普通V带 普通V带（三角带）在我国是主要的传动带产品，每年生产10多亿AM，占V带产量80%以上。我国上世纪70年代使用人造丝帘布作为骨架材料，上世纪80年代普通V带开始使用聚酯帘布，上世纪90年代初，原嘉兴橡胶厂和江苏常熟大象橡胶工业有限公司分别与台湾利百代公司和台湾大象橡胶工业有限合资生产线绳包布V带后，我国开始普通V带全面的线绳化聚酯化改造。产量较大的厂家有绍兴三力士、开封九龙、台州三维和河北海斯德等，主要产地有浙江天台、三门、绍兴，河南尉氏，河北巨鹿和江苏无锡等。上海大众汽车厂
1.1.2 窄V带 窄V带是美国盖茨公司上世纪50年代开发的一种全新系列高马力V带品种，由于结构合理，强力层线绳受力均匀、传动功率大、传动结构紧凑等，很快就取代普通V带作为V带的主要产品。我国起步较晚，早期上海胶带有限公司（原上海胶带厂）为解决大型设备传动能力问题，用人造丝帘布制造过窄V带。上世纪70年代原石油部为解决石油钻井设备和抽油机带传动问题，由江汉机械研究所与宜昌中南橡胶厂和青岛橡胶六厂合作开发线绳结构窄V带，但由于材料尤其是骨架材料及工装问题，没有得到
突破性进展。上世纪80年代中期，原石油部、原机械部和原化工部联合立项对石油设备用联组窄V带进行联合攻关，取得一系列成果，制造技术水平和产品质量（产品性能、使用寿命、传动效率和传动能力等）都达到当时国外先进水平，促进了我国V带技术如工装、原材料及理论应用研究发展，产品于1987年通过部级鉴定。
窄V带是普通V带一种很好替代品，在我国除石油行业外，其它行业没有很好得到应用发展。主要原因一是推广应用力度不够；二是有些厂家没有严格按窄V带要求制造，如需使用聚酯线绳、氯丁橡胶和广角布，无法发挥窄V带应有的优点；三是国内厂家还没有与普通V带一样形成系列化。
1.1.3 汽车V带 1911年美国人盖茨发明的V带最早就用于汽车以驱动冷却风扇，70年代，切边V 带出现慢慢替代包布式V带，到上世纪80年代完全被切边V带和多楔带取代。我国最早是1945年由上海民业橡胶厂为进口汽车配件而生产，上世纪50年代国营上海化工厂按原苏联标准为我国第一辆解放牌汽车配套。上世纪80年代中期 ，我国一些汽车及拖拉机V带和气泵带的专业生产厂家与南京玻璃纤维研究院(以下简称南京玻纤院)合作，成功研制了玻纤帘线强力层风扇带和气泵带，并投入批量生产。用户使用后普遍反映玻纤风扇带和气泵带断裂强力高、断裂伸长率小，传输功率大 ，使用寿命长，正常情２
况下可行驶 4万～5万 km。而且， 用玻纤帘线作风扇带强力层可解决使用过程中的早期过量伸长问题 ，避免胶带在使用时打滑，直至上世纪90年代末才完全被聚酯线绳取代。目前汽车V带在我国基本由切边V带和多楔带取代。
1.1.4农业机械用V带 是指专用于农业作业、园艺和森工等设备用传动带，其品种规格几乎包括所有的V带品种和少量的平带及异形带等，其中最主要的联合收割机主传动无极变速器用变速V带（无极变速带）。其使用特点是工作环境恶劣（日晒雨淋、泥沙粉尘和油污等）、低速高负荷、高冲击、极度拉伸曲挠和大打滑生热，因此形成独立的标准体系。我国是个农业大国，国家非常重视农业机械化，大型联合收割机以其生产效率高，适应于大规模作业而受到重视。联合收割机主传动无极变速器是联合收割机的关键部件，变速V带是其中主要部件，其性能和质量优劣将直接影响联合收割机的工作状态。我国农机V代产品是从70年代中期才开始起步的，当时国家提出加快实现农业机械化的设想，从国外引进了大批农业机械化等农业机械，国产的联合收割机也相继问世。为了这些联合收割机维修配件和配套使用，一些胶带厂如天津橡胶机带厂、佳木斯机带厂、哈尔滨北方橡胶厂和上海胶带厂等开始开发农机V 带，当时由于生产技术，原材料和工装等诸多问题，产品质量和性能一直无法满足要求，如使用寿命小于100多小时，每个麦季要换好几条单带。为此从70年代末和从80年代初，中国农业机械化研究院和国内有关单位合作了进行大量研究攻关工作，取得一些成果如使用寿命提高到300多小时，但限于当时的条件，没有得到突破性进展，产品质量稳定性也差。但重要的是出现了一批带传动研究专家，研制了多台试验设备，为我国后来带传动发展奠定了基础。
80年代末天津机带厂引进美国农机V带制造技术，大大缩短了我国农机V带与国外差距，HM型变速V带疲劳寿命已超过100h，使用寿命达到两个麦季。佳木斯机带厂1998年引进德国SCHOLZ技术和装备，
疲劳寿命达到63h，产品经佳木斯联合收割机公司等单位装机试验，在一个麦季和一个豆收考验中效果良好。无锡龙山橡胶厂在原上海胶带厂技术基础上，通过自主开发，产品质量和生产规模在国内处于领先水平，产品大量与国内主要联合收割机厂配套。
近几年来，半喂式水稻联合收割机在我国开始得到广泛推广应用，其主要技术来源为日本。其传动系统中多用逆式张紧轮（背面张紧轮）来调节带的张紧力且采用张紧式离合器。这样的构造加上这种联合收割机结构紧凑和大马力，所用V带截面型号又较小，其中W600、W800级带强力层线绳需用芳纶，带的结构和配方也要特殊设计，以保证带横向刚性和纵向柔性及带耐热性。无锡龙山橡胶厂于1996年开始研制，1998年列入国家经贸委和原机械部大型农机具重点配套件 “水稻联合收割机专用V带”技术创新项目，现已与多家水稻联合收割机厂配套。
1.2 切边V带、多楔带和同步带
1.2.1切边V带 切边V带是在包布V带基础上发展起来的，其型号规格与包布V带相同。切边V ３
带与包布V带相比具有传动效率高、传动功率大、寿命长、节能效果明显和传动紧凑、可高速传动等优点。切边V带结构特点是两侧面（工作面）无包布、压缩胶掺有定向短纤维，强力层线绳采用特殊硬化处理的高强度化学纤维(一般是聚酯纤维)。有齿形、平底和层合等结构形式，目前趋向于齿形结构。
国外自70年代出现以来得到迅速发展。切边V带早期在国外首先应用于汽车V带，以解决高速公路使用包布式汽车V带寿命低问题。我国在80年代初为解决嘉陵摩托车引进雅马哈50轻骑配套问题，一些厂家开始用模压方法试制变速带，但寿命都很低，好的才2000-3000km，而且也不稳定。80年代中期，洛阳橡胶制品厂首先引进德国SCHOLZ技术和装备，随后无锡、贵阳、上海和开封相继引进切边V带技术和装备，我国切边V带才开始真正的发展。1991年无锡贝尔特胶带有限公司(原无锡橡胶厂)为广洲标致汽车配套的风扇带通过标致法国总部认可，这也是我国生产的汽车传动带首次通过世界汽车厂商认可。上海橡胶制品二厂为上海大众汽车开发的桑塔纳轿车发电机皮带得到大众德国总部认可并获好评。
齿形切边V带由于柔性好、可在很小轮径下使用、变速范围大，非常适用于制造变速V带，工业用带式无极变速器和座式摩托车均用切边V带。无锡贝尔特胶带有限公司和浙江紫金港胶带有限公司生产的切边V带为国内众多摩托车厂配套。
切边V带在我国发展迅速，但主要集中于汽车用带，产地主要集中在浙江三门、宁波、舟山，广州花都，河北邢台，贵阳和无锡等地。质量差异极大，较好的有无锡贝尔特、贵州大众、宁波裕江、辽阳奔马等与国内主机OEM的厂家。随着汽车V带逐渐被多楔带替代，切边V带应向工业用带发展。
1.2.2．多楔带 多楔带集平带柔性好和V带传动功率大优点于一身，是一种极有发展前途的新颖传动带，其结构以平带为基体，内表面排布有等距纵向楔的环形传动带。具有传动功率、受力均匀合理、传动比
高、高速小轮径、可反向多轮传动等优点，得到迅速发展，尤其是汽车多楔带，进入90年代国外已起基本使用这种带作为发动机前端附件传动轮系驱动用带。
我国70年代上海胶带厂生产聚氨酯多楔带，辽阳奔马胶带在90年代初率先在国内自行开发汽车多楔带为北京切诺基配套，其后贵州大众、上海胶带（后为上海ROULUNDS）和无锡贝尔特利用引进设备，宁波裕江利用国产设备开发汽车用多楔带，产品为多家柴油机、轻轿车发动机和空调器配套使用。无锡贝尔特与一汽技术中心还联合开发了EPDM多楔带，产品已通过6DL 新型柴油机2400h可靠性耐久试验，并申请了专利(CN1651232A)。贵州大众也开发了EPDM多楔带(CN1746218A)。
近几年我国滚筒式洗衣机发展迅速，为节省空间和简化设计使用弹性多楔带，上海五同为４
海尔生产这种带。河北环宇和嘉兴富丽还生产模压多楔带。
1.2.3 同步带 同步带传综合了带传动与链条传动、齿轮传动的诸多优点，是一种传动比精度高的传动带。其传动原理是带上的凸齿与带轮上的齿槽强制啮合而工作。即当主动带轮转动时能够依靠带齿与带轮的依次啮合将运动与动力传给从动轮。因此，传动中不存在滑差现象，即主动轮和从动轮线速度相同，可实现了主、从动轮的线速度同步。 带轮角速度保持稳定，不产生冲击。吸振性能好，噪音小；传动装置重量轻，热量积累少，强制啮合不打滑，因此传动比较准确，可以获得98％以上的高效率；变速范围大，一般可达10，最高线速度可达50m/s；功率范围可从几W到几百KW；带的张紧力小，轴上的压
力轻，轴的弯曲变形减小，可延长轴承的使用寿命；结构简单、紧凑，适宜于多轴传动及中心距较大的传动。 由于它兼有带传动、链传动和齿轮传动的一些优点，因而当两轴中心距较大，要求速比恒定，机械周围不允许润滑油污染，要求运转平稳无噪声，使用维护方便时，同步带传动往往是最为理想的传动方式。
同步带是1946年美国Uniroyal公司（传动带部分1990年并入盖茨）发明的，最早是梯形齿，70年代初该公司又推出圆弧齿同步带（HTD），固特异几乎同时开发出双圆弧同步带（STPD）,80年代初意大利PEILLI又推出抛物线齿同步带，德国Optibelt同时期也开发了“Ω” 圆弧齿同步带（能用于不同齿形带轮，被称为万能同步带），90年代盖茨又推出HTD2（HTD改进型即GT或YU）同步带，古特异上世纪90年代末“人”字齿同步带的开发成功，并于“ENGLE”标识推向市场。至此同步带技术日臻完美，在许多领域替代了原齿轮传动和链传动，如汽车正时传动（汽车同步带）。
我国同步带起步较晚，70年代上海胶带厂生产聚氨酯同步带，节距采用原苏联标准为模数制。80年代初随着我国引进设备的增多，备品备件问题日益突出，慈溪同步带厂（现宁波伏龙）和无锡橡胶二厂开始研制橡胶型同步带。80年代后期青岛橡胶工业研究所(后转让给青岛同步带厂)、无锡贝尔特、上海胶带和贵州大众相继引进了德国SCHOLZ技术和装备生产同步带，期间青岛橡胶工业研究所与哈尔滨工业大学合作研究STPD齿形汽车同步带；无锡贝尔特与一汽技术中心联合开发488发动机用同步带，性能指标达到克莱斯勒标准；上海胶带厂为大众开发桑塔纳用同步带。其后宁波裕江、贵州大众和辽阳奔马相继
开发成功汽车同步带，为国内发动机厂配套。汽车同步带开发成功标志着我国同步带制造技术达到国际水平。无锡贝尔特还与一汽技术中心合作于1996年在国内率先开发成功氢化橡胶(HNBR)同步带并申请了专利(CN1491978A)。
我国同步带主要生产产地有浙江宁波、台州、上海、江苏无锡、泰州等地，较大厂家有宁波伏龙、慈溪慧鑫、余姚凯茨、宁海捷豹、上海五同等。
2 传动带用原材料
５
2.1 骨架材料
2.1.1聚酯线绳 V带骨架材料，国外在60年代后期已基本实现聚酯化，在此之前大都使用人造丝纤维。聚酯线绳的 强度比 人造丝线绳高1.5倍以上。初始模量高 1倍以上，耐屈挠疲劳性能更好，且具有热收缩性能，可补偿V带使用时的伸长。我国上世纪80年代初，原上海胶带厂通过进口聚酯帘布首次开始在普通V带大规模应用，广州胶带厂也通过进口聚酯线绳在普通V带试用，以替代人造丝和维纶帘布作为强力层骨架材料。其间原吴江工业用布厂与北京橡胶研究设计院合作通过进口高强力聚酯纤维丝开始研制聚酯线绳，并于1987年通过原化工部鉴定。上世纪80年代后期和90年代初随着我国高强力聚酯纤维丝的
国产化，普通V带强力层骨架材料逐步被聚酯帘布替代，期间还大量使用维尼纶帘布。90年代中后期，随着大规模V带线绳结构化改造，聚酯线绳开始大批量使用，目前V带骨架材料已占主要。目前聚酯线绳每年消耗量约10 000多吨，主要生产厂家有苏州米勒（德国独资）、吴江宏达、金华、青岛、青州等。
切边V带和多楔带普遍采用硬化 聚酷线绳。为了使线绳切割后船保持其整体性，浸胶采用异氰酸酯有机溶液／RFL浸 体系。但普通的聚酯线绳也存在动态生热大、高温收缩高、易松弛等缺点，在高级传动带如汽车用切边V带、多楔带及磨床用高速平带等应用受到一定限制。因此国外先进国家在上世纪90年代又逐渐发展一种高模量低收缩（HMLS）聚酯线绳用于传动带骨架材料（强力层），大幅度提高了传动带的使用性能和使用寿命。所谓高模量低收缩（HMLS）聚酯纤维，是美国ALLIEDSIGNAL公司于上世纪80年代开发的一种尺寸稳定型高强度聚酯纤维（又称DSP聚酯纤维,Dimensionally Stable Polyester yarn），这种纤维与普通型聚酯纤维相比突出的特点是：初始模量高，变形伸长小、尺寸稳定、动态生热小，尤其是在高温热收缩小，而在低温是热收缩比普通型聚酯纤维大。用这种纤维制成的线绳特别适合于传动带的使用。如在汽车用切边V带、多楔带，使用了这种线绳，可做到带的免维护（Service-free）使用，即带的整个使用寿命期间无需调整其张力。而使用普通的聚酯线绳，新带在最初使用3000～5000KM，要调整一次张力，随后使用期间还要调整2～3次的张力，使用寿命为6～8×104KM，而前者在无需调整张力的情况下，可使用8～10×104 KM，达到汽车发动机第一次大修水平。台州弘宇和南通鹤鸣已批量这种线绳，性能与进口产品相当。
2.1.2芳纶 是美国杜邦公司发明的一种特高强度的纤维，适应于制造高负荷、强冲击、低伸长的农机V带、变速V带和同步带等应用。东华大学、北京橡胶研究设计院和西安交通大学进行过粘合和性能方面的研究，杜邦公司委托青岛正元加工传动带用芳纶线绳。由于我国芳纶纤维需要进口，由于价格和原料来源的约束在我国应用较小。
2.1.3玻璃纤维线绳 玻璃纤维具有伸长小、模量高、耐热性好等特点，在同步带广泛应用。从上世纪80年代中期，国内开始使用 研制氯丁橡胶同步带，南京玻纤院 应市场需求研制成功了增强 氯丁橡胶６
发布评论