链传动设计.docx

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链传动设计

链传动设计

链传动设计

一、链传动概述

链传动由两个链轮和绕在两轮上的中间挠性件——链条所组成。

靠链条与链轮之间的啮合来传递两平行轴之间的运动和动力，属于具有啮合性质的强迫传动。

其中，应用最广泛的是滚子链传动。

图链传动简图图链条实物

1.1链传动的特点

与带传动、齿轮传动相比，链传动的主要特点是：

没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.95～0.98）；链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。

但链传动也有一些缺点：

瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。

1.2链条的种类

通常将链条划分为传动链、输送链、曳引链和专用链四大类。

作为传动链主要有短节矩精密滚子链，简称为滚子链；短节矩精密套筒链，简称套筒链；齿形链，也称无声链以及成型链。

目前应用最广的是滚子链，它已经被标准化了。

图滚子链结构

1.3链传动的应用

作为主机的重要配件，链传动市一中应用钢钒的重机械基础件。

目前，我国年产各种滚子链约5000万米，产值近10亿元。

主要用于农业机械、石油机械、起重运输机械、冶金矿山机械、工程机械与过程装备等机械设备中。

现代链传动技术已使滚子链能传递几千马力，线速度达30m/s，效率达98%。

高速齿形链的安全使用速度已达40m/s，效率可达99%。

摘要：

链传动、滚子链、特点、种类、应用

二、滚子链和链轮

2.1滚子链的结构形式、基本参数和主要尺寸

滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。

销轴3与外链板2、套筒4与内链板1分别用过盈配合联接。

而销轴3与套筒4、滚子5与套筒4之间则为间隙配合，所以，当链条与链轮轮齿啮合时，滚子与轮齿间基本上为滚动摩擦。

套筒与销轴间、滚子与套筒间为滑动摩擦。

链板一般做成8字形，以使各截面接近等强度，并可减轻重量和运动时的惯性。

图双排滚子链结构

图连接链节及过渡链节

链传动的使用范围是：

传动功率一般为100kW以下，效率在0.92～0.96之间，传动比i不超过7，传动速度一般小于15m/s。

滚子链是标准件，其主要参数是：

链节距p，它是指链条上相邻两销轴中心间的距离。

GB1243.1-83规定滚子链分A、B两个系列。

表中的链号数乘以25.4/16即为节距值，表中的链号与相应的国际标准一致。

滚子链的标记方法为：

链号-排数×链节数，标准编号。

例如16A-1×80GB1243.1-83，即为按本标准制造的A系列、节距25.4mm、单排、80节的滚子链。

链条除了接头和链节外，各链节都是不可分离的。

链的长度用链节数表示，为了使链条连成环形时，正好是外链板与内链板相连接，所以链节数最好为偶数。

表　滚子链的规格及主要参数（摘自GB1243.1-83）

链号

节距p/mm

排距p1/mm

滚子外径d1/mm

内链节链宽b1/mm

销轴直径d2/mm

内链板高度h2/mm

极限拉伸载荷（单排）Q/N

每米质量（单排）q/（kg/m）

05B

06B

08A

08B

10A

12A

16A

20A

24A

28A

32A

40A

48A

8.00

9.525

12.70

12.70

15.875

19.05

25.40

31.75

38.10

44.45

50.80

63.50

76.20

5.64

10.24

14.38

13.92

18.11

22.78

29.29

35.76

45.44

48.87

58.55

71.55

87.93

5.00

6.35

7.95

8.51

10.16

11.91

15.88

19.05

22.23

25.40

28.58

39.68

47.63

3.00

5.72

7.85

7.75

9.40

12.57

15.75

18.90

25.22

25.22

31.55

37.85

47.35

2.31

3.28

3.96

4.45

5.08

5.94

7.92

9.53

11.10

12.70

14.27

19.24

23.80

7.11

8.26

12.07

11.81

15.09

18.08

24.13

30.18

36.20

42.24

48.26

60.33

72.39

4400

8900

13800

17800

21800

31100

55600

86700

124600

169000

222400

347000

500400

0.18

0.40

0.60

0.70

1.00

1.50

2.60

3.80

5.60

7.50

10.10

16.10

22.60

注：

（1）极限拉伸载荷也可用kgf表示，取1kgf=9.8N；

2.2滚子链链轮

2.2.1链轮的基本尺寸及参数

链轮的基本参数是配合链条参数：

节距P、滚子或套筒外径d1，排距P1,，及齿数z。

2.2.2链轮齿形

滚子链与链轮的啮合属非共轭啮合，其链轮齿形的设计可以有较大的灵活性。

GB1244-85仅规定了最大齿槽形状和最小齿槽形状，即只规定润虚的齿形变动范围，而不是规定某一种确定的齿形。

试验和使用表明，这种齿形在一般情况下对链传动性能不会有很大影响，各种标准齿形的链轮可以进行互换。

2.2.3链轮材料及结构

链轮材料应保证有足够的强度及耐磨性，故齿面要经过热处理。

小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般优于大链轮。

小直径链轮可制成实心式，中等直径的链轮可制成孔板式，直径较大的链轮可制成组合式，轮缘与轮芯可选用不同材料，便于更换。

三、链传动的运动分析和受力分析

3.1链传动的运动不均匀性

由于链条是刚性链节用铰轴铰接而成，当链与链轮啮合后便形成折线，链传动相当一对多边形链转动。

设z1、z2两链轮的齿数，P为节距，n1、n2为两链轮的转速，则平均链速及平均传动比为

实际上即使主动链轮的角速度ω1为常数，链速ν和从动轮角速度ω2都是变化的。

正确啮合的连跳与链轮，销轴中心位于链轮分度圆上，当主动链轮以角速度ω1转动时，销轴A的圆周速度νA=r1ω1。

如果令链条的紧边始终位于水平位置。

这样νA可分为沿着链条方向的分速度和垂直链条方向的分速度，其值分为

其中，β为啮入过程中销轴在主动轮上的相位角，β的变化范围是

（

）。

当β=0°时，链速最大，

；

时，链速最小，

即链轮每转过一个齿，瞬时链速、瞬时传动比都作周期性变化。

同理，链条在垂直链速方向的分速度v’也作周期必变化。

这种链条速度v忽快忽慢的变化，v’忽上忽下的变化的现象称之为多边形效应。

链速的变化不可避免的要产生震动与动载荷。

3.2链传动的受力分析

如果不计各种附加动载荷，传动链条的紧边拉力F1由有效圆周力FC、离心拉力FC及松边垂度引起的悬垂拉力Fy三部分组成。

松边拉力F2则由FC及Fy两部分组成，即

3.2.1有效圆周力

式中P------传动功率，kW;

V----链速，m/s

3.2.2离心力引起的拉力

式中q-----链条每米长质量，kg/m.

松边垂度引起的张力

式中

垂度系数，可接中心连线对水平线的夹角y从下表2-3-22中选取。

a-----中心距，mm

3.2.3作用在轴上的力

四、链传动的设计计算

4.1链传动的失效形式

链条是链传动的易损件，一般链轮的寿命是链条的2--3倍，故研究链传动的失效形式主要是针对链条的失效。

链条的失效形式主要有以下几种。

4.1.1链板的疲劳损坏

链条在工作中不断受力紧边、松边变载荷的作用，经过一定的循环次数，就会在版孔两侧发生疲劳破坏。

对于中低速闭式链传动（润滑密封良好），链板疲劳比较常见。

4.1.2套筒、滚子的冲击疲劳

当链条与链轮啮入时会产生冲击，滚子和套筒受到反复多次的冲击载荷，套筒与滚子会发生冲击疲劳破坏。

在中高速闭式传动中，这种失效形式比较常见。

4.1.3销轴与套筒的胶合

链条铰链向链轮齿入过程中，销轴与套筒产生相对转动，并以冲击方式与齿轮啮合。

在高速重载工况下，链条的摩擦表面会严重发热，产生局部黏着，导致销轴与套筒工作表面的胶合。

这在一定程度上限制了链传动的极限速度。

4.1.4链条铰链的磨损

销轴与套筒工作表面既承受压力又产生相对转动，在润滑不良或荷载较大时，会产生严重摩损，随着磨损量的不断增大，链条总长增加，发生松边跳动、跳齿及脱链。

磨损是开式传动、润滑不良的主要失效形式。

4.1.5链条的静强度破坏

低速重载的链条当过载时，易发生静强度拉断。

反复起动、制动、正反转和重复冲击，滚子、套筒和销轴也易产生静强度冲击破坏。

4.2额定功率曲线

链条的每一种失效形式，都在一定条件下限定着链传动的承载能力（额定功率P0）。

对于每一种失效形式，可通过实验做出额定功率曲线。

1是正常润滑条件下，铰链磨损限定的功率曲线；2是链板疲劳限定的功率曲线；3是套筒、滚子冲击疲劳限定的功率曲线；4是铰链胶合限定的功率曲线。

虚线为恶略工作环境或不良润滑条件下的功率曲线，应避免这种情况发生。

图中的阴影部分为安全区。

以磨损失效为基础并综合考虑上述其他失效形式而制定出国产十种A系列滚子链的额定功率曲线图。

该曲线是在下列试验条件制定的：

主、从动轮安装在水平平行轴上；小链轮齿数z1=19；链长LP=120节，单排链；载荷平稳；使用寿命15000h；磨损引起的链条相对伸长率

按推荐的润滑方式润滑。

4.3链传动的设计计算

链传动的设计计算一般是根据所传递的功率P、载荷性质、工作条件和链轮转速n1、n2或传动比i，先选定齿轮齿数z1、z2，然后确定链条排数及节距p、中心距a及链长Lp,，给出润滑方式，最后绘制链轮零件工作图。

链条是标准件，选定型号及链长后外购。

链传动的设计是以耐磨损为前提，抗疲劳为中心的防止多种失效形式的设计方法。

按额定功率曲线来选定链条规格。

低速链（V<0.6m/s）传动尚需验算静强度。

4.3.1中、高速链传动的设计计算

4.3.1.1链轮齿数

为减少链传动的运动不均匀性，小链轮的齿数z1不宜过少。

对于滚子链可按传动比选定z1=29-2i。

然后按传动比确定大链轮齿数，z2=iz1。

但齿数过多，会使转动装置尺寸增大，还会发生跳齿、脱链现象。

当链条铰链磨损后，销轴与套筒之间的间隙增加，链条的实际节距增长△P，链节沿齿槽向齿轮方向移动，链轮节圆直径增加为d+△d。

可见△P一定时，齿轮越多△d越大，也越容易发生跳齿与脱链。

所以大齿轮数不宜过多，一般应使Z2≤120.

一般链节数为偶数，而链轮齿数最好取为奇数，这样可使磨损均匀。

4.3.1.2链条节距P

链条节距愈大，其承载能力愈高，但运动的不均匀性和冲击也严重。

因此设计时，在满足传动功率条件下，应尽量取小的节距，高速重载时可选用小节距多排链。

链的型号和节距，可根据传递的功率P及小链轮转速n1。

由于设计的链传动的实际工作条件与实验条件不完全一致，应将传递功率进行修正，再按修正值查图。

修正值为

式中P----链传递的功率，kW;

KA----工况系统；

K2-----小链轮齿数系数，

KP-----排数系数

4.3.1.3中心距和链长

若链传动的中收据a过小，链在小链轮上的包角减少，同时啮合的齿数减少，链节铰链受力增大，加剧链条的磨损。

中心距过大，链条松边的垂度增大，易产生抖动。

设计时，一般初选

链条长度常以链节数LP表示，按带传动求带长公式可导出

由此算出的链节数应圆整为整数，最好取为偶数，然后根据圆整后的链节数，计算实际的中心距a，即

4.3.2低速链传动的设计计算

对于链速v＜0.6m/s的低速链传动，因其主要失效形式是链条的静力拉断，故应按静强度条件进行校核计算，校核公式为

式中S------计算安全系数

Q-----极限拉伸载荷，N；

Fc----有效圆周力，N

KA---工况系数

[S]---许用安全系数，[S]=4~8

五、链传动的布置与润滑

5.1链传动的布置

5.1.1链传动合理布置的原则：

5.1.1.1.两链轮一般应布置在铅锤平面内，并保持两链轮轴线相互平行。

5.1.1.2.两轮中心连线最好呈水平或与水平线成60°以下的倾角，尽量避免垂直布置。

5.1.1.3.对于i=2~3，a30~50p的链传动紧边在上在下均不影响传动，但金边在上为好。

对于i>2，a<30p或者i<1.5，a>60p的水平传动，应一定紧边在上松边在下，以防止卡链或松紧边相碰。

5.2链传动的润滑

链传动的额定功率曲线实在正常润滑条件下制定的，润滑不良，链传动的工作能力和使用寿命会大大下降，因此润滑对于链传动是适逢重要的。

链传动的润滑方式有四种，可根据链速和链节距选用。

润滑油可选择L-AN32，L-AN46，L-AN68全损耗系统用油，载荷大环境温度高或节距大取黏度高的润滑油。

当采用润滑油有困难时，如开式传动，环境温度很高时可采用润滑脂或固体润滑剂。

润滑剂应加在松边，把油注入内外链板的间隙中以及滚子的两端，以便能使油渗入到各摩擦表面之间。

致谢

毕业设计终于圆满的完成了，我感到确实收获不小，三年的所学知识终于得到了实践的机会。

我通过本次毕业设计，了解了自己原来学的哪些书本知识是远远不够的，只有自己多问多查阅与之相关的书籍和资料，才能做好毕业设计，来解决问题实际问题，进一步丰富和提高自我解决问题故障的能力水平。

从毕业设计中，我体会到，完成一份毕业设计是多么艰难，白天在工作单位实习，下了班拿着本就要去学校图书馆，查阅大量资料，夜里常挑灯夜读整合资料到凌晨一、两点钟。

当我的毕业设计完成之时，也体会到完成的那份喜悦。

在这里我要感谢我们的指导老师，是她告诉了我们如何做毕业设计，给了我不少思路，在做毕业设计的过程中李老师也给了我们很大的帮助，常常不似辛苦的指导我们到深夜。

再此特谢李玉兰老师对我的帮助。

感谢学校能有这样的安排，让我们把学习的知识总结并合理的运用了出来。

我深信只要努力就一定能成功！