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摘要：同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的一种新型传动带。由于同步带是利用齿工作面与带轮齿槽啮合进行传动，因此带与带轮之间在传动过程中没有滑差而呈现同步传动。同步带传动和链条、齿轮传动相比，传动平稳，冲击小，不需润滑，无污染，噪音低。由于同步带传动的优点很多，因而发展非常迅速。本文首先对橡胶同步带进行了概述，然后简介了橡胶同步带的发展历程，最后从三大方面详细探讨了橡胶同步带的生产工艺要点。
关键词：橡胶同步带；氢化丁腈橡胶；强力层；包布；硫化
Abstract: synchronous belt is a combination of the advantages of belt drive, chain drive and gear drive and developed a new type transmission belt. Due to the synchronous belt is the use of tooth face and the mesh belt tooth slot for transmission, thus in the transmission process between belt and pulley synchronous transmission without slip. Compared synchronous belt drive, gear and chain drive, stable and has small impact, without lubrication, no pollution, low noise. As many advantages of synchronous belt transmission, which is developing very quickly. This paper for the rubber synchronous belt were summarized, and then briefly introduces the development history of rubber synchronous belt, the rubber synchronous belt are discussed in detail from three aspects of the production process.
Key words: rubber synchronous belt; Hydrogenated nitrile rubber; Brute force layer; Cloth; sulfide
中圖分类号： F767.5 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
橡胶同步带概述
橡胶同步带采用优质进口氯丁胶为主要原料，配入多种不同用途的辅料；骨架材料为进口优质玻璃纤维线绳；带齿表面采用尼龙66高弹力布做保护。具有动态屈绕性好，抗龟裂性能好，臭氧性能优良，耐老化，耐热，耐油，耐磨损等特点。氯丁胶同步带广泛应用于纺织、汽车、化纤、卷烟、造纸、印刷、化工的机械设备。近年来，采矿冶金、钢铁机械、医疗设备需求量日益增加。
同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和相应的带轮所组成。运动时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动和动力，是一种啮合传动，因而具有齿轮传动、链传动和平带传动的各种优点 。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，可精密传动，传动平稳，能吸震，噪音小，传动速比范围大，一般可达1：10，允许线速度可达50m/s，传动效率高，一般可达98%～99%。传递功率从几瓦到数百千瓦。结构紧凑还适用多轴传动，张紧力小，不需润滑，无污染，因而可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场合下正常工作。
同步带按材质可分为氯丁橡胶加纤维绳同步带，聚氨酯加钢丝同步带，按齿的形目前主要分为梯形齿和圆弧齿两大类，按带齿的排布面又可分为单面齿同步带和双面齿同步带。
橡胶同步带的发展历程简介
（一）浇注法聚氨酯橡胶阶段
早期的同步带采用浇注法聚氨酯橡胶制造，该橡胶具有一般液体橡胶的优点，不需要炼胶、压延等设备，工艺简单，成型方便，采用离心浇注法，可生产精密的、形状复杂的轻型传动带。但由于聚氨酯胶的耐热和耐水性不好，在80℃左右就发粘，在潮湿环境中易水解，强度下降严重，又因为浇注法生产的同步带不能放置齿面包布，虽然聚氨酯本身耐磨性好，但与有耐磨尼龙包布的氯丁橡胶带相比，仍显逊色。因此，聚氨酯带只应用于办公机械、家电、放映机等的低速轻负荷传动中，在汽车和一般工业传动中不能使用。
（二）氯丁橡胶阶段
聚氨酯橡胶之后，制造同步带主要采用氯丁橡胶，它具有优异的拉伸性能和动态疲劳性能，还具有优良的耐气候老化、耐油、阻燃及突出的粘合性能。
但氯丁橡胶的缺点是贮存稳定性差和工艺性能差，易焦烧和粘辊，而耐热性差是作为制造同步带材料的最大弱点，氯丁橡胶同步带的使用温度范围为-30℃～120℃。现代机械传动向小型化、轻量化、高效化方向发展，尤其汽车发动机对转速、功率和耐热性提出了更高的要求，氯丁橡胶的性能发挥到极限也难以满足新的要求。
（三）氢化丁腈橡胶阶段
20世纪70年代中期开发的氢化丁腈橡胶(HNBR)制作同步带基本能满足现代机械传动的要求。与氯丁橡胶相比，氢化丁腈橡胶具有优良的耐高温(175℃)和耐低温(-40℃)的性能，有优异的物理机械性能和高弹性、耐臭氧、耐曲挠龟裂、耐油、耐磨性能，并具有类似丁腈橡胶的良好的加工工艺性能。因此，同步带用橡胶正逐步向氢化丁腈橡胶发展。
特殊场合下使用的同步带，则根据使用环境条件的要求选用不同的橡胶品种，如氯磺化聚乙烯橡胶、氯醇橡胶、乙丙橡胶、聚脲弹性体或其并用体。
橡胶同步带的生产工艺要点
（一）生产工艺路线的选择
同步带的生产工艺主要有两种。一种是目前国内规模较小的企业采用的短模具成型、平板硫化机硫化法。这种生产工艺虽然设备简单、投资较少，但产品质量不稳定、原材料消耗大、生产成本高、生产效率低、劳动强度大。另一种是国外较流行的恒张力整体成型、胶套硫化，硫化后研磨、印刷商标再切割的工艺。该工艺采用长度为500～1200mm的模具成型，用柔性无分型面的橡胶套进行外模加压硫化，避免了前一种工艺的诸多不足，是较先进的生产工艺。本文主要介绍后一种生产工艺，其工艺流程见图1。
图1同步带生产工艺流程
（二）同步带结构设计
同步带由强力层、带背、带齿和包布层组成。其结构如图2所示。
1—包布层；2—带齿；3—强力层。Pb—节距；hw—带厚；rr—齿根圆半径；β—夹角
图2同步带结构示意图
1、强力层的选择
由于玻璃纤维弹性模量高、断裂伸长率低、耐疲劳性能好，因此成为同步带强力层的较理想材料。国外同步带强力层也多采用玻璃纤维线绳。近年来，芳纶以其高模量、高强度和低密度等特点成为可能代替玻璃纤维的一种新材料，然而芳纶的线膨胀系数为负值，正好与带轮材质的线膨胀系数相反；芳纶因湿度引起的尺寸变化也比玻璃纤维大，无法保证同步带节距的稳定；软质芳纶线绳切割后易分散起毛，硬质芳纶线绳的柔韧性又较差，因此芳纶在同步带中的应用尚在试验阶段。
2、包布材料的选择
包布的主要作用是保护带齿和强力层，提高带齿的抗剪切和耐磨性能，减少带齿表面的摩擦因数，降低噪声，提高传动效率。因此要求包布材料具有较好的强度和耐磨性并能承受较强的剪切作用，还要保证纵向有100%～150%的断裂伸长率，并可耐160℃以上的硫化温度。
尼龙的强度和耐磨性均较好，断裂伸长率大于涤纶，耐热性优于氨纶(可达200℃)，可满足同步带包布材料的要求。
（二）配方设计
1、带体胶料
带体胶料应具有较好耐磨、耐油、耐屈挠、耐老化、耐撕裂性能以及良好的粘合性能。CR可以满足以上要求。
带体胶包括带背和带齿两部分。带背部分要有足够的柔韧性和耐屈挠性能，一般要求胶料较软、含胶率较高;带齿要有足够的硬度和强度，要求填充较多的炭黑，另外，还要求胶料不粘辊、不易焦烧、具有良好的流动性，以保证齿型填充饱满。一般两部分采用同一种胶料，因此要求这种胶料能同时满足带背和带齿的要求。
2、硫化胶套胶料
同步带在立式硫化罐中硫化。硫化时，利用一个筒状橡胶套(硫化胶套)将硫化罐隔离为两个独立的空间，将成型好的齿状模具与橡胶、尼龙齿包布、玻璃纤维绳的复合体(未硫化带筒)放入胶套中，盖上罐盖，分别给内外汽室通入不同压力的饱和蒸汽，形成内外压差，带体胶在外压作用下流入模具的齿槽定型硫化。硫化胶套承受的温度高达190℃。
硫化胶套的使用条件十分严酷，既受到高温的作用，又受到挤压、拉伸和撕扯的作用力，因此要求硫化胶套能够承受高温的使用环境，有较高的强力、较好的耐撕裂性能，有一定的弹性以及较小的压缩永久变形。
EPDM具有优异的耐老化性能，可作为硫化胶套的主体材料；选用硫化剂DCP和硫黄作硫化剂、促进剂TMTD和M作促进剂以满足物理性能的要求；选用在EPDM中易分散、混合生热低、使胶料表面光滑的通用炭黑作补强剂；防老剂选用对硫化剂DCP干扰程度小的防老剂RD。
3、切割胶套胶料
切割胶套是切割同步带时套在膨胀鼓或切割辊 上的衬套，作用是避免切割刀直接切在金属膨胀鼓上损伤刀具。对切割胶套胶料的要求是具有一定的硬度和韧性，可反复使用。
（三）生产工艺
1、半成品准备
（1）按工艺规程配料、混炼并按所需规格压延各种胶料。
（2）压延胶片要求厚度均匀、无气泡。
（3）尼龙包布浸胶干燥后，按需剪缝成筒状。
（4）在待用模具上喷涂专用脱模剂。
（5）预制硫化胶套。将数层规定厚度的胶片缠在喷有脱模剂的硫化胶套模具上，缠上水包布后放入硫化罐中，硫化后脱模待用。
2、成型
将准备好的尼龙布筒套在相应模具上一起吊装到成型机上，按规定的线距和张力缠绕玻璃纤维绳，再在线绳外边贴一层一定厚度的带体膠料胶片。
3、硫化
将未硫化带筒吊入硫化罐中盖上罐盖。给外汽室通入1.0Mpa左右的饱和蒸汽，保压一段时间后，将饱和蒸汽通入内汽室加速硫化。
4、冷却
将硫化后的带筒吊入冷却池中冷却。
5、脱模
将冷却后的带筒吊装到脱模机上，选择适当的脱模机，夹紧模具，启动下顶针将模具从带筒中顶出，将模具放到模具存放区待用。
6、研磨
将脱膜后的带筒套入研磨机上研磨至规定尺寸，取下。
7、商标印刷
8、切割
选择合适的切割机，将切割衬套表面研磨光滑并套入膨胀鼓或切割辊上，套上带筒张紧，设置切割参数后自动切割。
结语
综上，同步带在我国起步较晚，但发展较快，已形成生产规模，但面临的问题也很多。同步带为节能产品，具有良好的经济效益和社会效益。现阶段我国的橡胶同步带行业已经取得了突破性的发展，与上世纪八、九十年代相比有了很大进步。今后随着工业的不断发展，特别是汽车工业的飞速发展，我国橡胶同步带行业也将继续壮大。
参考文献
[1]邹维涛.新型传动带生产设备现状及发展方向[J].橡塑技术与装备，2002.2.
[2]路剑锋，张一心.现代纺织材料在橡胶同步带中的应用[J].现代纺织技术，2003.4.
[3]申明霞.玻璃纤维线绳专利发展态势分析[J].橡胶工业，2004.9.
关键词：橡胶同步带；氢化丁腈橡胶；强力层；包布；硫化
Abstract: synchronous belt is a combination of the advantages of belt drive, chain drive and gear drive and developed a new type transmission belt. Due to the synchronous belt is the use of tooth face and the mesh belt tooth slot for transmission, thus in the transmission process between belt and pulley synchronous transmission without slip. Compared synchronous belt drive, gear and chain drive, stable and has small impact, without lubrication, no pollution, low noise. As many advantages of synchronous belt transmission, which is developing very quickly. This paper for the rubber synchronous belt were summarized, and then briefly introduces the development history of rubber synchronous belt, the rubber synchronous belt are discussed in detail from three aspects of the production process.
Key words: rubber synchronous belt; Hydrogenated nitrile rubber; Brute force layer; Cloth; sulfide
中圖分类号： F767.5 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
橡胶同步带概述
橡胶同步带采用优质进口氯丁胶为主要原料，配入多种不同用途的辅料；骨架材料为进口优质玻璃纤维线绳；带齿表面采用尼龙66高弹力布做保护。具有动态屈绕性好，抗龟裂性能好，臭氧性能优良，耐老化，耐热，耐油，耐磨损等特点。氯丁胶同步带广泛应用于纺织、汽车、化纤、卷烟、造纸、印刷、化工的机械设备。近年来，采矿冶金、钢铁机械、医疗设备需求量日益增加。
同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和相应的带轮所组成。运动时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动和动力，是一种啮合传动，因而具有齿轮传动、链传动和平带传动的各种优点 。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，可精密传动，传动平稳，能吸震，噪音小，传动速比范围大，一般可达1：10，允许线速度可达50m/s，传动效率高，一般可达98%～99%。传递功率从几瓦到数百千瓦。结构紧凑还适用多轴传动，张紧力小，不需润滑，无污染，因而可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场合下正常工作。
同步带按材质可分为氯丁橡胶加纤维绳同步带，聚氨酯加钢丝同步带，按齿的形目前主要分为梯形齿和圆弧齿两大类，按带齿的排布面又可分为单面齿同步带和双面齿同步带。
橡胶同步带的发展历程简介
（一）浇注法聚氨酯橡胶阶段
早期的同步带采用浇注法聚氨酯橡胶制造，该橡胶具有一般液体橡胶的优点，不需要炼胶、压延等设备，工艺简单，成型方便，采用离心浇注法，可生产精密的、形状复杂的轻型传动带。但由于聚氨酯胶的耐热和耐水性不好，在80℃左右就发粘，在潮湿环境中易水解，强度下降严重，又因为浇注法生产的同步带不能放置齿面包布，虽然聚氨酯本身耐磨性好，但与有耐磨尼龙包布的氯丁橡胶带相比，仍显逊色。因此，聚氨酯带只应用于办公机械、家电、放映机等的低速轻负荷传动中，在汽车和一般工业传动中不能使用。
（二）氯丁橡胶阶段
聚氨酯橡胶之后，制造同步带主要采用氯丁橡胶，它具有优异的拉伸性能和动态疲劳性能，还具有优良的耐气候老化、耐油、阻燃及突出的粘合性能。
但氯丁橡胶的缺点是贮存稳定性差和工艺性能差，易焦烧和粘辊，而耐热性差是作为制造同步带材料的最大弱点，氯丁橡胶同步带的使用温度范围为-30℃～120℃。现代机械传动向小型化、轻量化、高效化方向发展，尤其汽车发动机对转速、功率和耐热性提出了更高的要求，氯丁橡胶的性能发挥到极限也难以满足新的要求。
（三）氢化丁腈橡胶阶段
20世纪70年代中期开发的氢化丁腈橡胶(HNBR)制作同步带基本能满足现代机械传动的要求。与氯丁橡胶相比，氢化丁腈橡胶具有优良的耐高温(175℃)和耐低温(-40℃)的性能，有优异的物理机械性能和高弹性、耐臭氧、耐曲挠龟裂、耐油、耐磨性能，并具有类似丁腈橡胶的良好的加工工艺性能。因此，同步带用橡胶正逐步向氢化丁腈橡胶发展。
特殊场合下使用的同步带，则根据使用环境条件的要求选用不同的橡胶品种，如氯磺化聚乙烯橡胶、氯醇橡胶、乙丙橡胶、聚脲弹性体或其并用体。
橡胶同步带的生产工艺要点
（一）生产工艺路线的选择
同步带的生产工艺主要有两种。一种是目前国内规模较小的企业采用的短模具成型、平板硫化机硫化法。这种生产工艺虽然设备简单、投资较少，但产品质量不稳定、原材料消耗大、生产成本高、生产效率低、劳动强度大。另一种是国外较流行的恒张力整体成型、胶套硫化，硫化后研磨、印刷商标再切割的工艺。该工艺采用长度为500～1200mm的模具成型，用柔性无分型面的橡胶套进行外模加压硫化，避免了前一种工艺的诸多不足，是较先进的生产工艺。本文主要介绍后一种生产工艺，其工艺流程见图1。
图1同步带生产工艺流程
（二）同步带结构设计
同步带由强力层、带背、带齿和包布层组成。其结构如图2所示。
1—包布层；2—带齿；3—强力层。Pb—节距；hw—带厚；rr—齿根圆半径；β—夹角
图2同步带结构示意图
1、强力层的选择
由于玻璃纤维弹性模量高、断裂伸长率低、耐疲劳性能好，因此成为同步带强力层的较理想材料。国外同步带强力层也多采用玻璃纤维线绳。近年来，芳纶以其高模量、高强度和低密度等特点成为可能代替玻璃纤维的一种新材料，然而芳纶的线膨胀系数为负值，正好与带轮材质的线膨胀系数相反；芳纶因湿度引起的尺寸变化也比玻璃纤维大，无法保证同步带节距的稳定；软质芳纶线绳切割后易分散起毛，硬质芳纶线绳的柔韧性又较差，因此芳纶在同步带中的应用尚在试验阶段。
2、包布材料的选择
包布的主要作用是保护带齿和强力层，提高带齿的抗剪切和耐磨性能，减少带齿表面的摩擦因数，降低噪声，提高传动效率。因此要求包布材料具有较好的强度和耐磨性并能承受较强的剪切作用，还要保证纵向有100%～150%的断裂伸长率，并可耐160℃以上的硫化温度。
尼龙的强度和耐磨性均较好，断裂伸长率大于涤纶，耐热性优于氨纶(可达200℃)，可满足同步带包布材料的要求。
（二）配方设计
1、带体胶料
带体胶料应具有较好耐磨、耐油、耐屈挠、耐老化、耐撕裂性能以及良好的粘合性能。CR可以满足以上要求。
带体胶包括带背和带齿两部分。带背部分要有足够的柔韧性和耐屈挠性能，一般要求胶料较软、含胶率较高;带齿要有足够的硬度和强度，要求填充较多的炭黑，另外，还要求胶料不粘辊、不易焦烧、具有良好的流动性，以保证齿型填充饱满。一般两部分采用同一种胶料，因此要求这种胶料能同时满足带背和带齿的要求。
2、硫化胶套胶料
同步带在立式硫化罐中硫化。硫化时，利用一个筒状橡胶套(硫化胶套)将硫化罐隔离为两个独立的空间，将成型好的齿状模具与橡胶、尼龙齿包布、玻璃纤维绳的复合体(未硫化带筒)放入胶套中，盖上罐盖，分别给内外汽室通入不同压力的饱和蒸汽，形成内外压差，带体胶在外压作用下流入模具的齿槽定型硫化。硫化胶套承受的温度高达190℃。
硫化胶套的使用条件十分严酷，既受到高温的作用，又受到挤压、拉伸和撕扯的作用力，因此要求硫化胶套能够承受高温的使用环境，有较高的强力、较好的耐撕裂性能，有一定的弹性以及较小的压缩永久变形。
EPDM具有优异的耐老化性能，可作为硫化胶套的主体材料；选用硫化剂DCP和硫黄作硫化剂、促进剂TMTD和M作促进剂以满足物理性能的要求；选用在EPDM中易分散、混合生热低、使胶料表面光滑的通用炭黑作补强剂；防老剂选用对硫化剂DCP干扰程度小的防老剂RD。
3、切割胶套胶料
切割胶套是切割同步带时套在膨胀鼓或切割辊 上的衬套，作用是避免切割刀直接切在金属膨胀鼓上损伤刀具。对切割胶套胶料的要求是具有一定的硬度和韧性，可反复使用。
（三）生产工艺
1、半成品准备
（1）按工艺规程配料、混炼并按所需规格压延各种胶料。
（2）压延胶片要求厚度均匀、无气泡。
（3）尼龙包布浸胶干燥后，按需剪缝成筒状。
（4）在待用模具上喷涂专用脱模剂。
（5）预制硫化胶套。将数层规定厚度的胶片缠在喷有脱模剂的硫化胶套模具上，缠上水包布后放入硫化罐中，硫化后脱模待用。
2、成型
将准备好的尼龙布筒套在相应模具上一起吊装到成型机上，按规定的线距和张力缠绕玻璃纤维绳，再在线绳外边贴一层一定厚度的带体膠料胶片。
3、硫化
将未硫化带筒吊入硫化罐中盖上罐盖。给外汽室通入1.0Mpa左右的饱和蒸汽，保压一段时间后，将饱和蒸汽通入内汽室加速硫化。
4、冷却
将硫化后的带筒吊入冷却池中冷却。
5、脱模
将冷却后的带筒吊装到脱模机上，选择适当的脱模机，夹紧模具，启动下顶针将模具从带筒中顶出，将模具放到模具存放区待用。
6、研磨
将脱膜后的带筒套入研磨机上研磨至规定尺寸，取下。
7、商标印刷
8、切割
选择合适的切割机，将切割衬套表面研磨光滑并套入膨胀鼓或切割辊上，套上带筒张紧，设置切割参数后自动切割。
结语
综上，同步带在我国起步较晚，但发展较快，已形成生产规模，但面临的问题也很多。同步带为节能产品，具有良好的经济效益和社会效益。现阶段我国的橡胶同步带行业已经取得了突破性的发展，与上世纪八、九十年代相比有了很大进步。今后随着工业的不断发展，特别是汽车工业的飞速发展，我国橡胶同步带行业也将继续壮大。
参考文献
[1]邹维涛.新型传动带生产设备现状及发展方向[J].橡塑技术与装备，2002.2.
[2]路剑锋，张一心.现代纺织材料在橡胶同步带中的应用[J].现代纺织技术，2003.4.
[3]申明霞.玻璃纤维线绳专利发展态势分析[J].橡胶工业，2004.9.