了解各种驱动器的工作原理

世界各地的人们使用自行车通勤或锻炼。但是你有没有想过简单的踩踏动作是如何让车轮旋转并覆盖距离的？当您踩踏板时，车轴和其他部件（如齿轮、链条等）会累积力，连接的车轮会帮助您跑完距离。长话短说，这台简单的两轮机器利用动量、力和摩擦力，将骑手身体产生的能量转化为动能，让他们到达目的地。

这是我们日常生活中电力传输过程最简单的例子之一。

生产的有效动力传输

世界各地的行业，包括能源、建筑、食品和饮料、农业等，都严重依赖其流程和操作的机械化和自动化。

为整个生产线的这些流程提供动力的是这种动力传输机制。所有机器都需要动力源，无论是电动机还是汽油发动机，或类似的东西。这种动力的最终用户是机器的运动部件，动力必须通过多种方式传递，包括齿轮、链条、皮带、滑轮等，每种方式都有自己的动力传递方式。

深入了解每个驱动器的工作原理有助于我们了解事物的工作原理。让我们来看看。

皮带传动如何传递动力

皮带传动的主要目的是借助一条横跨两个滑轮的不可伸展的细带将动力从一个轴传递到另一个轴。这些滑轮可以相同或不同的速度旋转。机械动力或旋转运动从主动轮传递到从动轮。

当驱动皮带轮旋转时，由于摩擦力对皮带产生拉动作用，从动皮带轮吸收该拉动作用并与驱动皮带轮同向旋转。两个皮带轮之间的距离会在皮带的一侧产生张力，称为“紧侧”。皮带的另一侧会松动，称为“松弛侧”。

图 1.皮带传动示意图。图片由 Stratview Research 提供

皮带驱动器可用于检查损坏或磨损。它们吸收冲击和振动并保护旋转机械免受过载波动的影响。它需要较少的调整，并且更安静、更清洁且运行平稳。它们易于安装；有多种速度选择；降低功率损耗；并且更便宜。

动力传动带的使用可以追溯到现代机械的出现；脱粒机和其他各种设备都依赖于传动带。动力传动带用于采矿和制造设备、汽车，甚至缝纫机等小型公用事业。

皮带最初由皮革制成，但到 19 世纪中叶，制造商也使用由棉、麻和金属丝制成的皮带。多年来，通过皮带进行电力传输一直很流行。即使在 20 世纪之交，皮带也是高效电力传输的最先进解决方案。今天的工业传动带由橡胶、聚酯、聚酰胺和其他合成材料等材料制成。

如今，能源、建筑材料、食品和饮料、仓储和配送以及农业等大多数行业在其运营中都使用电力传输带。

根据 Stratview Research 的数据，到 2022 年，传动带的年销售额为 28 亿美元。到 2027 年，这一数字可能达到 37 亿美元。

在上述行业中，农业是传动带的最大用户，因为它需要以较低的生产成本进行高效可靠的生产。

链传动如何传递动力

链传动有助于在机器中传递机械动力（旋转运动）。顾名思义，链传动是由一系列销连接的链节组成，这些链节由缠绕在两个或多个链轮上的无端链条覆盖。链节上的孔安装在链轮齿上。缠绕在轴链轮上的链条与主动轴一起旋转，通过向从动轴施加机械力将机械动力传递给从动轴。

图 2.链传动示意图。图片由 Stratview Research 提供

链传动主要适用于小中心距，通常可达 3 米。在某些特殊条件下，链传动可以覆盖长达 8 米的距离。链条用于自行车等短距离应用和高性能船用发动机等长距离应用。

链条最常用于该行业的动力传动系统，年销售额是皮带的两倍多。根据 Stratview Research 的数据， 2021 年全球工业输电链的市场规模约为 60 亿美元。

动力传输链在能源、食品和饮料、木材和骨料、农业和其他一般行业中都有应用。

在滚子链、静音链、叶片链、平顶链和工程钢链等不同类型中，滚子链是行业中使用最广泛的（~80%）。

是什么让链条成为行业的宠儿？

恒速比

动力传输没有间隔，因此，它在内燃机等应用中用作正时链

几乎没有功率损失；链传动中唯一的功率损失是由于链节和链轮之间的摩擦

无滑动确保高达 98% 的高机械效率

链条通常使用不锈钢制造，但也可以使用特殊聚合物或材料制造，例如钛或镀镍合金等。这些链条有不同的尺寸、长度和材料可供选择，使其几乎可以用于每个应用程序和操作条件。

齿轮传动如何传递动力

当您需要在短距离内以稳定的速度比传输相当大的动力时，可以使用齿轮驱动技术。齿轮传动的机制很简单——在齿轮的毛坯上切割齿并相互啮合以传递改变的扭矩和旋转。

齿轮传动使用齿轮从一个轴到另一个轴的运动和动力传输。它们由驱动齿轮或输入轴和从动齿轮/输出轴组成。当一个小齿轮移动一个大齿轮时，这会增加功率。同样，大齿轮移动小齿轮会导致功率降低但速度会增加。

图 3.齿轮传动示意图。图片由 Stratview Research 提供

根据机器的要求，这些齿轮由多种材料制成。齿轮由塑料、钢、木材、铸铁、黄铜、粉末金属、磁性合金等材料制成。齿轮设计者和用户面临着无数的选择。最终选择基于对材料特性和应用要求的理解。

由于适用于短距离、高成本和复杂制造等限制，齿轮在工业用途中作为动力传输手段的份额最少。

哪种电力传输技术最好？好吧，很难选择一个而不是另一个，因为这些驱动器都有自己的优缺点。

驱动器的优缺点

让我们看看每种技术有何不同。

驱动器比较

大流行的影响

COVID-19 大流行的爆发使世界经济发生了逆转。根据世界银行的数据，2020 年全球实际 GDP 下降了 3.4%。2020 年，行业增加值（包括建筑业）下降 2.5%，为 22.04 万亿美元。

因此，工业输电市场也随着上述工业增长而大幅下滑，跌幅超过 7.0%。由于整个封锁以及制造工厂的临时关闭，公司遭受了重大损失。

但随着疫苗推出的进步和意识的提高，这些行业已经开始几乎在大流行前的水平上运行他们的机器。

尽管如此，世界各地仍在目睹不同程度的激增和相邻的限制，例如中国的 Omicron 变体。现在世界似乎已经接受了病毒的共存。

然而，近期全球环境升温，俄乌战争持续升温，世界经济再次陷入危险境地。由于对俄罗斯的各种制裁和油价上涨导致供应链瓶颈，世界已经开始面临通胀上升和低增长方面的影响。

电力传输的下一步是什么？

包括美国和欧盟在内的西方世界，以及北约联盟，正面临着俄乌战争的音乐。迫在眉睫的能源危机和供应链挑战对全球造成了不利影响。世界正处于滞胀之中。

亚洲制造业强国中国和印度一直与这种情况保持安全距离，并着眼于填补这场战争造成的供应链空白。据估计，这两个国家在 2022 年的 GDP 都将实现强劲增长。

亚太地区占全球工业增加值（包括建筑业）的近 45%，中国占该份额的一半以上。预计未来五年亚太地区也将以 4.6% 的最高增长率增长，几乎是北美和欧洲增长率的两倍。

世界正面临不确定时期，全球供应链可能发生剧烈变化和调整。中国和印度等高增长地区无疑将成为驱动轮，这将推动全球工业输电市场的运转。　　

      审核编辑：彭静