滚子链传动的设计

浙江科技学院毕业设计1链传动的工作原理与特点2.1链传动的组成和工作原理链传动由主动链轮1、从动链轮2和中间挠性件链条3组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。图2.1链传动2.1.1链传动的特点与应用链传动的主要优点是：与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力、作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有污染等恶劣环境场合下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求比较低；中心距较大时其传动结构简单。链传动的主要缺点是：瞬时链速和链传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。目前，链传动广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是很高的农业、矿业、起重、冶金、运输、石油、化工、机械中。2.1.2链传动的基本结构链传动主要有链条和链轮两部分组成。链条长度以链节数来表达。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相连接，接头处可用卡簧或开口销锁紧。若链节数为奇数时，则需采用过渡链节。在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，因此通常应避免采用。短节距精密滚子链（简称滚子链）传动使用最广，而齿形浙江科技学院毕业设计2链应用于要求较高的传动。国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径、齿沟圆弧半径和齿沟角的最大和最小值。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般应优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢(如Q235、45、Q275、ZG310-570等)、灰铸铁(如HT200)等。重要的链轮可采用合金钢。小直径链轮可制成实心式；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。2.1.3链条的基本类型链按照用途不同，可分为起重链、曳引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度≤0.25m/s；曳引链主要用于链式输送机中提升重物，其工作速度≤4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度≤15m/s。传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，是用销轴将多对具有60°角的工作面的链片组装而成。链片的工作面与链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合。故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒上，滚子与套筒间和套筒与销轴间均可相对转动，因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。在动力传动中应用较广。套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节自由进入或退出啮合，在啮入时冲击很小，在啮合时接触良好。2.2链传动的失效形式链轮和链条相比,链轮的强度高,使用寿命较长,所以链传动的失效,主要是链条的失效,其主要失效形式是:(1)链条疲劳破坏：浙江科技学院毕业设计3链传动时，由于链条在松边和紧边所受的拉力不相同，所以链条工作处于交变拉应力状态中。经过一定的应力循环次数后，链条元件由于疲劳强度不足而破坏，链板将发生疲劳断裂，或套筒、滚子表面出现疲劳点蚀。在润滑良好的链传动时，疲劳强度决定链传动能力的主要因素。(2)链条铰链的磨损：链传动时，销轴与套筒的压力较大，彼此又产生相对转动，因而导致铰链摩损，使链的实际节距变长（内、外链节的实际节距、是指相邻两滚子间的中心距，它随使用中磨损情况不同而变化），铰链磨损后，由于实际节距的增长主要出现在外链节，内链节的实际节距几乎不受磨损影响而保持不变，因而增加了各链节的实际节距的不均匀性，使传动更加的不平稳。链的实际节距因磨损而伸长到一定程序时，链条与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象，磨损是润滑不良的开式链传动的主要失效形式。造成链传动寿命大大降低。(3)链条铰链胶合：在润滑不当或链轮转速过高时,链条铰链的销轴和套筒的工作表面会因润滑油膜破坏,在高温,高压下直接接触导致两表面粘结,相对运动使粘结部位撕开,形成表面撕开而损坏,称为胶合.因而要限制链传动的极限转速，不宜过高。(4)链条冲击破断：对于因张紧不好而有较大松边垂度的链传动，在反复起动、制动或反转时所产生的巨大冲击，将会使销轴、套筒、滚子等元件不到疲劳时就产生冲击破断。(5)链条的过载拉断：低速重载的链传动在过载时，因静强度不足而被拉断。浙江科技学院毕业设计4第三章滚子链传动工作原理3.1滚子链的结构参数3.1.1滚子链的构造滚子链是由一系列内链节和外链节相间组成的环形链条。其组成零件包括滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链板5。图3.1链传动基本结构滚子与套筒、套筒与销轴之间为间隙配合：内链板与套筒、外链板与销轴之间为过盈配合。滚子链分为单排链、双排链和多排链。多排链承载能力更大，但各排受载均匀不好，通常不应该超过3排或4排，双排链结构应用较多。为了形成链节首尾相连的环形链条，要用接头加以联接。滚子链的接头形式如图所示。图3.2滚子链的接头形式当链节数为偶数时，接头处采用开口销(a)或弹簧锁片(b)来固定。当链节数为奇数时，需另增加一个过渡链节(c)才能构成环形，形成链的薄弱环节。应尽可能避免使用奇数链节。3.1.2滚子链的基本参数浙江科技学院毕业设计5滚子链主要参数是节距p、滚子外径1d和内链节内宽1b，对于多排链还有排距tp。节距p是滚子链的基本参数。当节距增大时，链条中各零件的尺寸都会相应的增大，传动能力也随之增大。3.1.3滚子链的标记3.2滚子链传动的基本参数3.2.1链轮齿数为降低动载荷，提高链传动的平稳性，小链轮齿数应该稍微多一些为好。但小链轮齿数也不宜过多，否则i会很大，从而使链传动较早发生跳齿失效。链条工作一段时间后，磨损使销轴变细、使套筒和滚子变薄，在拉伸载荷F的作用下，链条的节距伸长。链条节距变长后、链绕上链轮时节圆d向齿顶移动。一般链条节数为偶数以避免使用过渡接头。为使磨损均匀，提高寿命，链轮齿数最好与链节数互质，若不能保证互质，也应使其公因数尽可能小。3.2.1链的节距链的节距越大，理论上承载能力越高。但节距越大，由链条速度变化和链节啮入链轮产生冲击所引起的动载荷也越大，反而使链承载能力和寿命降低。因此，设计时应尽可能选用小节距的链，重载时选取小节距多排链的实际效果往往比选取大节距单排链的效果更好。3.2.3中心距和链长链传动中心距过小，则小链轮上的包角小，同时啮合的链轮齿数就少；若中心距过大，则容易易使浙江科技学院毕业设计6链条抖动。一般可取中心距a=(30～50)p，最大中心距≤80p。链条长度用链的节数表示。按带传动求带长的公式可导出由此算出的链节数须圆整为整数，最好取为偶数。运用上式可解得中心距a的公式。为便于安装链条和调节链的张紧程度，一般应将中心距设计成可调节的；或者应有张紧装置。3.3链轮的结构3.3.1链轮的主要尺寸链轮的主要尺寸包括齿数z、分度圆直径d、齿顶圆直径ad、齿根圆直径fd、节距多边形以上齿高ah、齿宽1fb、齿侧凸缘直径gd等图3.3链轮的主要尺寸3.3.2链轮的形状与结构通常，链轮是由齿圈、轮毂和轮辐三部分组成。常见链轮形状有：1.单片式单排链轮。2.单凸缘式单双排链轮。3.双凸缘式单排链轮。链轮的结构大致有：浙江科技学院毕业设计71.整体结构。一般应用在标准链条p=38.1以下的单、双排，单、双凸缘链轮的加工。2.焊接结构。主要应用在中、大规格单、双凸缘链轮的加工。加工时，凸缘都采用棒料车成凸形。齿圈部分可采用板材切割后加工外径与轴孔，孔一端车出焊接破口套入凸缘部分进行焊接。焊接时要两端焊。3.铸造链轮。主要应用在大型链轮的加工，加工时只加工齿圈、凸缘两端面、外径和内径及键槽，然后再加工齿形。环链轮都是铸造的。铸造链轮的材料一般有两种，铸铁和铸钢如HT150、HT200和ZG310-570。4.锻造链轮。主要应用在受力较大的中、大规格链轮的生产上。锻造时，不管是单凸缘式或双凸缘式，一般都锻成凸形，轴孔留出足够的加工余量，材料利用率较低，成本高。3.3.3链轮的材料选用链轮的材料应具有足够的耐磨性和强度。通常，小链轮用较好的材料。一般工况下，采用45、50、45Mn钢，经淬火、回火处理，齿面硬度40~50HRC。重要工况下，采用15Cr、20Cr材料，经表面渗碳、淬火和回火处理，齿面硬度55~60HRC;或40Cr、35CrMo材料，经淬火、回火处理，齿面硬度40~50HRC。简单工况下，采用35钢经正火处理，齿面硬度160~200HBS；或15、20钢经表面渗碳、淬火和回火处理，齿面硬度50~60HRC。3.3.4链轮齿形的几何形状与设计原则1.链轮齿形的几何形状：常见链轮的几何形状有三圆弧一直线形、两圆弧一直线形、两圆弧凸齿形、一圆弧一直线形、齿槽中心有偏移的直线齿形和直线齿形。2.设计原则：链轮齿形设计主要应满足三方面要求：即啮合要求、使用要求、工艺性与精度要求。(1)保证链条能顺利的啮入与啮出，不会有干涉现象。(2)具有足够的容纳链条节距伸长的能力。(3)具有合理的作用角。(4)齿廓曲线与链传动工况相适应。(5)有利于啮入和防止因链条跳动而掉链。(6)加工工艺性好。浙江科技学院毕业设计83.4链传动的润滑和布置3.4.1链传动的润滑链传动的润滑至关重要。好的润滑能显著降低链条铰链的磨损，延长使用寿命。链传动的润滑方式大致有四种：(1)人工定期用油壶或油刷给油。(2)用油杯通过油管向松边内外链板间隙处滴油。(3)油浴润滑或用甩油盘将油甩起，以进行飞溅润滑。(4)用油泵经油管向链条连续供油，循环油可起润滑和冷却的作用。3.4.2链传动的布置张紧链传动两轴应平行，两链轮应位于同一平面；一般应采用水平或接近水平的布置，并使松边处在下边。链传动的张紧方法很多，最常见的是通过改变中心距来调整张紧程度。采用张紧轮张紧。浙江科技学院毕业设计9图3.4链传动的张紧装置3.4.3链传动中的故障与排除办法1.前后轴的平行性与链轮的共面性对于磨损寿命来讲，链条的性能在很大程度上取决于前后轴和链轮的安装是否正确。其要求是：前后轴的平行度在1/300以内。前后轮的共面性在0.5—1.0mm/米。如果链条在运转过程中发现上述问题应及时调整。2.链条张力链条的张力与链条松边下垂距离有关。对可调中心距的水平和倾斜传动，链条松边的垂度应为中心距的2%左石。中心线垂直传动或受震动载荷，反向传动应使链条更为张紧。3.链条与链轮配合如果链条与链轮配合不好，可能是链条铰链磨损，节距伸长，如有跳齿现象应及时更换链条。如果链轮磨损也要更换，以免损坏新链条。4.链条抖动链条抖动的原因是链条过松、载荷过大或有一个和多个链节不灵活。解决办法是安装链条张紧装置或可调中心距。可能的话降低载荷。5.链条运转噪音过大浙江科技学院毕业设计10产生噪音过大的原因是链轮不共面；链条松紧太大或太小;润滑不足；链条和链轮磨损；或者是链条节距尺寸过大。解决办法是：检查前后轴平行与链轮共面性情况加以纠正。调整中心距与张紧装置，使之获得适当的松紧度并保证润滑到工件上。6.链板侧磨如果内链节链板内表面磨损严重，说明是传动没有对准。解决办法是检查轴和链轮的对准情况。如果安装无问题，可观查在运转过程中是否由于载荷过大变形引起刚性不足。7.链板疲劳当载荷过大超过链板的疲劳极限时，链板就发生疲劳破坏，在孔周围产生微小裂纹直至断裂。解决办法是降低载荷或更换承载能力大的链条。8.销轴磨损通常销轴磨损是由于润滑不足造成的。要经常检查润滑油里是否有磨料或改变润滑万式。9.销轴胶合销轴胶合一般是供油不