第十一章-链传动

第十一章链传动组成：主动链轮、从动链轮和链条。工作原理：以链条作为中间挠性件，靠链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。应用范围：适用于中心距较大、要求平均传动比准确或工作条件恶劣（如温度高、有油污、淋水等）的场合。广泛应用于化工机械、矿山机械、农业机械、机床及摩托车中。通常，链传动的传动比i≤8；中心距a≤5m～6m；传递功率P≤100kW；圆周速度v≤15m/s；传动效率约为，闭式：h=0.95～0.98，开式：h=0.9～0.93。主要内容：了解链传动的特点，它的适用场合。了解常用的滚子链的型号（链号）及有关国家标准。熟悉单排滚子链的结构，链轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆，链轮的构造及材料，链传动的布置，链传动的失效形式。掌握链传动的运动特性。设计链传动传动是如何确定链条型号（及链号）。第一节链条常用的链条有滚子链、套筒链和齿形链。链条长度以链节数来表示。链节数最好取为偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。第二节链轮链轮的结构如图3－20所示。小直径链轮可制成实心［图3－20（a）］；中等直径的链轮可制成孔板式［图3－20(b)］；直径较大的链轮可设计为组合式［图3－20(c)］，组合式链轮的齿圈磨损后可以更换。链轮轮毂部分的尺寸参考带轮链轮的齿形链轮的齿形应保证链节能平稳而自由地进入和退出啮合，并便于加工。国家标准（GB1244-85）规定的滚子链链轮的端面齿形如图3－19所示，它由三段圆弧()和一段直线(bc)组成。链轮主要尺寸的计算公式：链轮上链的滚子中心所在圆称为分度圆。分度圆直径：mm（3－23）齿顶圆直径：mm（3－24）齿根圆直径：mm（3－25）式中dr--滚子直径，mm；z--齿数；p--链的节距，mm链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料须优于大链轮。常用的链轮材料有碳钢如Q235、Q275、45号钢、ZG310－570，灰铸铁如HT200等，重要的链轮可采用合金钢，如15Cr、40Cr、35CrMo等。第三节链传动的运动特性链传动的运动可视为链绕在多边形轮上的情况。由于链条是刚性链节用销轴铰接而成，当链绕在链轮上时，链节与链轮啮合区段的链条将曲折成正多边形的一部分（图3－22）。视链轮为正多边形，其边长相当于链节距p（mm），边数相当于链轮齿数z。传动时，链轮每转一周，链条转过z·p的长度，当两链轮转速（r/min）分别为n1和n2时，链条的平均速度为：m/s（3－26）平均传动比：（3－27）式中n1、n2--主、从动链轮转速，r/min；z1、z2--主、从动链轮齿数实际上，由于链传动的多边形效应，其瞬时链速及瞬时传动比是不断地呈周期性变化的。第四节链传动的设计计算（－）链传动的失效形式链轮比链条的强度高、工作寿命长，故设计时主要应考虑链条的失效。链传动的主要失效形式有以下几种。（1）链条疲劳损坏在链传动中，链条两边拉力不相等。在变载荷作用下，经过一定应力循环次数，链板将产生疲劳损坏，如发生疲劳断裂，滚子表面发生疲劳点蚀。在正常润滑条件下，疲劳破坏常是限定链传动承载能力的主要因素。（2）链条铰链磨损润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或脱链。从而降低链条的使用寿命。（3）多次冲击破坏受重复冲击载荷或反复起动、制动和反转时，滚子套筒和销轴可能在疲劳破坏之前发生冲击断裂。（4）胶合润滑不当或速度过高时，使销轴和套筒之间的润滑油膜受到破坏，以致工作表面发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。（5）静力拉断若载荷超过链条的静力强度时，链条就被拉断。这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。（二）功率曲线Pc≤［P0］=P0KzKp（3－28）式中Pc--计算功率，Pc=KAP，kW；KA为工况系数，见表3－13；P--传动功率，kW；Kz--小链轮齿数系数，见表3－14；Kp―多排链系数，根据排数zp查表3－15；P0由功率曲线图查得。图中表明功率P0、转速n1、链号之间的关系。（三）链传动的设计计算链条是由专门工厂制造的，因此设计链传动时，主要是根据传动的用途、传递的功率、大小链轮转速、工作状况等，选择链条的型号，确定链轮的齿数、链节距、链节数、排数，确定两轴的中心距等。链传动速度一般分为低速（v0.6m/s），中速（v=0.6～8m/s）和高速（v8m/s）。对于中、高速链传动，通常按许用传动功率曲线图来选定链条规格，即采用以抗疲劳强度为主的防止多种失效形式的设计计算方法；低速链传动，因抗拉静强度问题而破坏的概率很大，故常按抗拉静强度计算。1、≥0.6m/s的链传动设计计算（1）确定链轮齿数z1、z2由上节分析可知，为使链传动的运动平稳，小链轮齿数不宜过少。对于滚子链，可按链速由表3－16选取z1，然后按传动比确定大链轮的齿数z2=iz1。大链轮齿数不宜过多，一般应使z2≤120。一般链条节数为偶数，而链轮齿数最好选取奇数。这样可使磨损较均匀。表3－16小链轮齿数z1链速v(m/s)0.60.6--33--88z1=13=17=21=25（2）初定中心距a0若链传动中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则易使链条抖动。一般可取中心距a0=（30～50）p，最大中心距amax≤80p。（3）选定链型号、确定链节距根据传递的功率和小链轮转速，由图3－23或图3-24的功率曲线选定链的型号及相应的节距数值。链的节距越大，其承载能力越高。节距越大、链轮转速越高时冲击也越大。因此，设计时在满足传动功率情况下，应尽可能选用小节距的链，高速重载时可选用小节距多排链。（4）确定链节数、实际中心距链条长度用链的节数LP表示，按带传动求带长的公式可导出：（3－30）式中p--链条节距，mm；a0--初定中心距，mm，由此算出的链节数，须圆整为整数，最好取为偶数。运用上式可解得由节数LP求中心距a的公式：（3-31）（5）验算链速为了控制传动的动载荷与噪声，需对链速加以限制，一般要求v≤15m/s。（6）计算对轴的作用力链作用在轴上的压力可近似为（3－32）式中KQ--压轴力系数，一般取1.2～1.3,有冲击、振动时取大值；F--传动中的圆周力，N；P--传递的功率，kW；v--链速，m/s。（7）链轮几何尺寸计算及绘制零件工作图。2．0.6m/s低速链传动的设计计算对于v0.6m/s的低速链传动，其主要失效形式是链条静力拉断，故应按静拉强度条件进行计算。根据传动的条件，可先参考图3－23或图3-24初步选择型号，然后进行校核，公式为（3－33）式中S--静强度安全系数；Q--链条的极限拉伸载荷，N，根据初选型号查表3－12；KA--工况系数，见表3－13；F--传动中的圆周力，N。第五节链传动的布置和张紧装置(一)链传动的布置链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内。一般宜采用水平或接近水平的布置，并使松边在下边。(二)链传动的张紧链传动张紧的目的主要是避免垂度过大时啮合不良，同时也可减小链条振动及增大链条与链轮的啮合包角。张紧方法很多：1.增大两轮中心距。2.用张紧装置张紧，如图3－26所示，张紧轮直径稍小于小链轮直径，并置于松边靠近小链轮。例题：例3－2用P=7.5kW，n1=1450r/min的Y型电动机，通过链传动驱动一机械，传动比为i=3.1，试设计此链传动。解：（1）链轮齿数假定＝3～8m/s，由表3－16选z1＝21。大链轮齿数z2=iz1=3.1×21=65.1，取奇数z2=65。（2）初定中心距取a0=40p。（3）链条节数由式（3－30）得：选取LP=124（节）。（4）计算功率Pc由表3-13查得KA=1.3故：Pc=KAP=1.3×7.5=9.75kW（5）链条节距由式（3－28）：P0=Pc/KzKLKP由表3－14得Kz＝1.12；由表3-15得KP=1.7（选用双排链，若用单排链，则链条的节距较大，因而链速也较大），故P0=9.75/1.12×1.7=5.12kW查图（3－23），选用08A链，即p=12.7mm。（6）实际中心距：将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距。可得：a≈a0=40p=40×12.7=508mm（7）验算链速：由式（3－26）得：符合原来假定。（8）作用在轴上的力：Q=1.3FF=1000×P/v=1000×7.5/6.54=1160NQ=1.3×1162=1510N①分度圆直径：②齿顶圆直径：③齿根圆直径：由表3－12知：dr=7.95mmdf1=d1-dr=85.21-7.95=77.3mmdf2=d2-dr=262.87-7.95=254.9mm（9）链轮主要尺寸思考题：1.试比较说明链传动与带传动的特点。2.画图说明单排滚子链结构。3.试说明链传动的瞬时传动比作周期性变化的原因。4.说明滚子链传动的失效形式。作业：P260-2，4