第九章-链传动

第九章链传动教学内容链传动的特点及应用1传动链的结构特点2滚动链链轮的结构和材料3链传动的工作情况分析4滚子链传动的设计计算５链传动的布置、张紧及润滑６9.1链传动的特点及应用一、链传动的工作原理1、工作原理：两轮（至少）间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。2、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。9.1链传动的特点及应用二、链传动的特点1、优点(和带传动相比）•没有滑动和打滑，能保持准确的平均传动比•传动尺寸紧凑•不需很大张紧力,轴上载荷较小•效率较高•能在湿度大、温度高的环境工作•链传动能吸振与缓和冲击；•结构简单，加工成本低廉，安装精度要求低；•适合较大中心距的传动；•能在恶劣环境中工作。9.1链传动的特点及应用二、链传动的特点1、优点(和齿轮传动相比）2、缺点:•只能用于平行轴间的同向回转传动•瞬时速度不均匀•高速时平稳性差•不适宜载荷变化很大和急速反转的场合•有噪声•成本高，磨损后易发生跳齿9.1链传动的特点及应用二、链传动的特点9.1链传动的特点及应用三、链传动的应用适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：传动比≤8，P≤100KW，V≤12-15m/s，无声链最大线速度可达40m/s（不适于在冲击与急促反向等情况）四、链传动的类型9.1链传动的特点及应用链的类型起重链输送链传动链四、链传动的类型9.1链传动的特点及应用1、传动链1）滚子链2）齿形链四、链传动的类型9.1链传动的特点及应用2、输送链3、起重链四、链传动的类型9.2传动链的结构特点1、组成：滚子、套筒、销轴、内链板和外链板。内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。一、滚子链外链板内链板9.2传动链的结构特点一、滚子链滚子链有单排链、双排链、多排链，多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。2、节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。9.2传动链的结构特点一、滚子链3、链条接头处的固定形式:偶数节：开口销（大节距）或弹簧卡片（小节距）奇数节：过渡链节（会产生附加弯矩，一般不采用）4、滚子链的标准9.2传动链的结构特点一、滚子链链号排数—整链链节数标准编号例：08A-1-86GB1234-1997（1）基本参数（2）滚子链的标记)(164.25mmP链号链节距9.2传动链的结构特点二、齿形链齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。9.2传动链的结构特点二、齿形链与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。60。圆销式轴瓦式滚柱式圆销式的孔板与销轴之间为间隙配合，加工简便。轴瓦式的链板两侧有长短扇形槽各一条，并且在同一条轴线上，销孔装入销轴后，就在销轴两侧嵌入衬瓦，由于衬瓦与销轴为内接触，故压强低、磨损小。滚柱式没有销轴，孔中嵌入摇块，变滑动摩擦为滚动摩擦。二、齿形链9.2传动链的结构特点9.3滚子链链轮的结构和材料一、链轮的参数和齿形链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：链轮的基本参数：◆配用链条的节距p、滚子的最大外径d1、排距pt、齿数z。◆确定链轮的结构和尺寸；◆选择链轮的材料和热处理方式；链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。dgdkdfdadgd9.3滚子链链轮的结构和材料一、链轮的参数和齿形链轮的结构和材料2链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如左图所示）。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为r1、r2和r3；b-c线段为直线段。abcdarrr213zo2o1o3180°端面齿形：三圆弧一直线bg(h)r5gbB2B3ptptr5轴面齿形：圆弧+直线便于进入或退出啮合单排链轮轴面齿形多排链轮轴面齿形直线指采用标准刀具加工r4链轮的参数和齿形链轮的轴向齿廓及尺寸三、链轮结构9.3滚子链链轮的结构和材料孔板式焊接式实心式组合式应保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，小链轮通常采用较好的材料制造。四、链轮材料9.3滚子链链轮的结构和材料一、链传动的运动特性1000601000602211PnZPnZVVmconstZZnniim1221consti21瞬当链轮转速为n1、n2时：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀,作有规律的周期性的波动。在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距p每分钟小轮上链条转过的长度每分钟大轮上链条转过的长度11pnz22pnz9.4链传动的工作情况分析9.4链传动的工作情况分析分析主动轮链条销轴轴心A的速度1112dv水平分速度垂直分速度cos211dvxsin2111dvy变化范围：)360(2~210111z变化情况→刚进入啮合→达顶点→退出啮合21021前进VVmin→Vmax→Vmin一、链传动的运动特性牵引链条运动的速度同理，从动轮链条销轴轴心C的cos222dvx水平速度则有：cos2cos22211ddvx瞬时传动比：coscos1221ddi每一链节从进入到脱离啮合，链条前进的瞬时速度周期性由小－大－小1z变化范围瞬时速度变化垂直分速度亦周期性变化，链条抖动-----链传动的多边形效应即使主动轮角速度1恒定，而2随而变化，∴I瞬不恒定,9.4链传动的工作情况分析C二、链传动的动载荷9.4链传动的工作情况分析周期性变化产生的加速度：v链速sin2211ddtdva当21时，221maxpa101360z)/180sin(101zpd2sin21211maxdaa链轮转速越高节距越大(齿数越少)链传动的动载荷越大cos211dv当P、Z一定，则必须限制nnL—极限转速当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动的链节铰链和以角速度ω作圆周运动的链轮轮齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。ω二、链传动的动载荷9.4链传动的工作情况分析1．平均链速和平均传动比常数1212212111ZZpZpZnnism100060pZn100060pZnv小结一．运动不均匀性——固有特性2．瞬时链速和瞬时传动比小结A主动轮：水平方向vx=v1cosβ=R1w1cosβ=链速V垂直方向vy1=v1sinβ=R1w1sinβ111111111111111111180sin0180sin180cos180cos1801800180ZwRZwRvZwRwRZwRvZZZAAAooyooooo的变化的变化之间介于的变化铰链位置●一个链节中链速v由小→大→小变化，垂直vy1由减速上升后又作加速下降。每过一个链节就重复一次，导致链产生有规律的振动。B·从动轮：二．动载荷——不可避免1．速度冲击2pwZ180isinwRasinwRdtdsinwRdtdvacoswRv12o11max1211111说明：转速w愈高，节距p愈大，齿数Z愈少动载荷愈大2．振动冲击3．啮合冲击4．惯性冲击小结三、受力分析9.4链传动的工作情况分析受力分析链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。链的紧边拉力为：fce1FFFF链的松边拉力为：fc2FFF其中：Fe为有效圆周力：vPF1000eFc为离心力引起的拉力：2cqvF在上述各式中，P为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链条的质量(kg/m)。Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。9.5滚子链传动的设计计算一、链传动的失效形式1）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏2）链节磨损后伸长3）冲击破坏4）胶合5）轮齿过度磨损6）过载拉断二、极限功率曲线9.5滚子链传动的设计计算上图示为润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。0由链板疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由销轴和套筒胶合限定极限功率Plim/kW小链轮转速n1/(r/min)9.5滚子链传动的设计计算1、链轮齿数选择小链轮齿数Z1─→计算大链轮齿数Z2=iZ1。小链轮齿数Z1过少─→相对转角、↑→运动不平稳严重。圆周力Fe↑→加速磨损。Zmin=9，Z1≥17小链轮齿数Z1过大─→Z2↑，增大了传动的尺寸和质量。Zmax≤120链轮齿数为奇数三、滚子链传动的设计方法和步骤传动比1~23~45~66齿数z127~3125~3317~2117zpdzppdd180sin180sinz1↑↑→z2↑↑→易脱链；∴z2=iz1≤1201、链轮齿数三、滚子链传动的设计方法和步骤注意：若链条的铰链发生磨损，将使链条节距变长、链轮节圆d向齿顶移动。节距增长量△p与节圆外移量△d的关系，可由式导出：通常限制链传动的传动比i≤6，推荐的传动比i＝2~3.5。2、传动比i↑→包角↓→参与啮合的齿数↓→轮齿承受载荷↑轮齿磨损脱链跳齿1≥120°三、滚子链传动的设计方法和步骤3、确定计算功率计算功率Pca是根据传递的额定功率P，并考虑工作情况来确定的。PKKKPpzAcaKA为链传动的工作情况系数；Kz主动链轮齿数系数；Kp多排链系数。三、滚子链传动的设计方法和步骤链条节距p可根据功率Pca和小链轮转速n1由额定功率曲线选取。4、链的节距链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。设计一般尽量选取小节距的链。三、滚子链传动的设计方法和步骤p↑→承载能力↑→尺寸↑，但不均匀性↑、动载荷↑。选择：满足承载能力的前提下→p↓例如：高速重载→小p多排链；……。5、链传动的中心距和链节数链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。三、滚子链传动的设计方法和步骤中心距↑→松边颤动中心距↓→小链轮包角↓→轮齿承受载荷↑→脱链、跳齿→链条的绕转次数↑→链条曲伸次数和应力循环次数↑→加剧磨损和疲劳设计计算4链条的长度以链节数Lp0来表示，链节数为：计算出的Lp0应圆整为整数，最好取为偶数Lp，链传动的最大中心距为：设计时一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。5、链传动的中心距和链节数三、滚子链传动的设计方法和步骤)](2[211zzLpfap0212210p0)2(22apzzzzpaLf1为中心距计算系数6、计算链速10006011pnzvsmvsmv/8~6/15~12推荐7、计算轴压力vPFFep1000)3.1~2.1()3.1~2.1(三、滚子链传动的设计步骤和方法对于链速v＜0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。理由：v↑→冲击↑、动载荷↑。1、选择链轮齿数Z1、Z2和确定传动比2、计算当量的单排链轮的计算功率Pca3、确定链条型号和节距p4、计算节数和中心距5、计算链速v，确定润滑方式6、计算链传动作用在轴上的压轴力Fp齿数在17~114之间；i=Z2/Z1PKKKPpzAca0212210p)2(22apzzzzpaL)](2[