1、7.8鏈傳動概述鏈傳動的類型及特點鏈傳動由分別安裝在兩平行兩軸上的主動鏈輪1,從動鏈輪2和繞在兩鏈輪上的封閉鏈條3組成,如圖7-15所示它依靠鏈節和鏈輪齒的嚙合來傳遞運動和動力按照用途不同,鏈條可分為傳動鏈起重鏈和輸送鏈機械中傳遞運動和動力的傳動鏈主要有滾子鏈(圖7-15)和齒形鏈圖7-15 滾子鏈傳動圖7-16 齒形鏈傳動(圖7-16)本章將主要介紹滾子鏈的有關內容齒形鏈運轉較平穩,噪聲小,但重量大,成本較高,一般用于高速傳動,鏈速可達40m/s鏈傳動為具有中間撓性件的嚙合傳動,與帶傳動相比較,其主要特點是:1.能獲得準確的平均傳動比,但瞬時傳動比不恒定在工況相同時,鏈傳動結構更為緊湊,傳動

2、效率較高2.鏈傳動所需張緊力小,故鏈條對軸的壓力較小3.可在高溫油污潮濕等環境惡劣情況下工作4.中心距較大而結構簡單,對制造與安裝精度要求較低5.傳動平穩性差,有噪音,磨損后易發生跳齒和脫鏈,急速反向轉動的性能差鏈傳動主要用于平均傳動比要求準確,且兩軸相距較遠,工作條件惡劣,不宜采用帶傳動和齒輪傳動的場合通常傳遞功率P100KW,傳動比i8,鏈速v15m/s,效率約為0.950.98滾子鏈及其鏈輪1.滾子鏈的結構和規格如圖7-17所示,滾子鏈由內鏈板l外鏈板2銷軸3套筒4和滾子5組成內鏈板與套筒外鏈板與銷軸均為過盈配合;套筒與銷軸滾子與套筒均為間隙配合這樣使內外鏈節間作相對轉動,并減少鏈條與鏈

3、輪間的摩擦與磨損為減輕重量和使鏈板各截面強度接近相等,鏈板制成8字形圖7-17 套筒滾子鏈(a) (b) (c)圖718 滾子鏈接頭鏈節滾子鏈使用時為封閉環形,當鏈節數為偶數時,鏈條端的外鏈板正好與另一端的內鏈板相聯,接頭處可用開口銷(圖7-18(a)或彈簧夾(圖7-18(b)將銷軸進行軸向固定,前者用于大節距鏈,后者用于小節距鏈,該鏈節又稱連接鏈節若鏈節數為奇數時,則采用過渡鏈節(圖7-18(c)鏈條受拉時,過渡鏈節的彎鏈板承受附加的彎矩作用,強度約降低20%,因此設計時應避免采用奇數鏈節數鏈條上相鄰銷軸的中心距稱為節距,以p表示,它是鏈傳動最重要的參數圖7-19 雙排滾子鏈滾子鏈已標準化,

4、分為AB兩個系列,常用的A系列滾子鏈的主要參數和尺寸見表710(表中的鏈號數乘以1.5875即為節距p值)后綴AB為系列代號從表中可知鏈號數越大,鏈的尺寸就越大,其承載能力也就越高滾子鏈有單排鏈和多排鏈圖7-19為雙排鏈多排鏈用于較大功率傳動,由于制造和裝配誤差,各排受載不易均勻,故排數不宜過多,四排以上很少使用表7-10 A系列滾子鏈基本參數和尺寸鏈號節距p/(mm)排距P1/(mm)滾子外徑d1/(mm)內鏈節內寬b1/(mm)銷軸直徑d2/(mm)內鏈板高度h2/(mm)極限拉伸載荷 (單排) Q/(N)每米質量(單排) q/(kg/m)08A12.7014.387.957.853.96

5、12.07138000.6010A15.87518.1110.169.405.0815.09218001.0012A19.0522.7811.9112.575.9418.08311001.5016A25.4029.2915.8815.757.9224.13556002.6020A31.7535.7619.0518.909.5330.18867003.8024A38.1045.4422.2325.2211.1036.201246005.6028A44.4548.8725.4025.2212.7042.241690007.5032A50.8058.5528.5831.5514.2748.26222

6、40010.1040A63.5071.5539.6837.8519.8460.3334700016.1048A76.2087.8347.6347.3523.8072.3950040022.60注:1.多排鏈極限拉伸載荷按表列Q值乘以排數計算; 2.使用過渡鏈節時,其極限拉伸載荷按表列數值80%計算滾子鏈的標記為鏈號排數鏈節數標準代號例如: A系列滾子鏈,節數p=25.4mm,雙排,鏈節數88,則其標記方法為:16A-288GBl243.1-832.鏈輪的材料和結構鏈條元件材料為經過熱處理的碳素鋼或合金鋼,具體牌號及熱處理后的硬度值見有關標準鏈輪的齒形應易于加工,不易脫鏈,能保證鏈條平穩順利地進

7、入和退出嚙合,并使鏈條受力均勻圖7-20所示為國家標準(GBl244-85附錄D)規定的滾子鏈鏈輪端面齒形,由和三段圓弧和一段直線bc構成,簡稱“三圓弧一直線”齒形這種齒形可用標準刀具以范成法加工,其斷面齒形無需在工作圖上畫出,只需注明“齒形按3R GB124485制造”即可這種齒形具有接觸應力小,磨損輕,沖擊小,齒頂較高不易跳齒和脫鏈鏈輪的主要尺寸計算公式為分度圓直徑(7-27)齒頂圓直徑(7-28)齒根圓直徑df=d-d1(7-29)式中d1滾子直徑,其值見表7-10圖7-20 滾子鏈鏈輪端面標準齒形鏈輪端面齒形的其它尺寸和軸面齒形的結構尺寸見國家標準及有關設計手冊(a) (b) (c)

8、(d)圖7-21 鏈輪結構鏈輪的結構如圖7-21所示小直徑鏈輪可制成實心式(a);中等直徑鏈輪可制成孔板式(b);對于大直徑鏈輪,為了提高輪齒的耐磨性,常將齒圈和齒心用不同材料制造,然后用焊接(c)或螺栓聯接(d)裝配在一起鏈輪材料應能保證輪齒具有足夠的強度和耐磨性,故齒面多經熱處理由于小鏈輪的嚙合次數較大鏈輪的多,磨損和沖擊也較嚴重,因此小鏈輪的材料應較好,齒面硬度應較高鏈輪常用的材料有碳素鋼(203545),鑄鐵(HT200)和鑄鋼(ZG310-570),重要場合可采用合金鋼(20Cr40Cr35SiMn等)7.9 鏈傳動的運動特性平均鏈速和平均傳動比滾子鏈結構特點是剛性鏈節通過銷軸鉸接而

9、成,因此鏈傳動相當于兩多邊形輪子間的帶傳動鏈條節距p和鏈節數z分別為多邊形的邊長和邊數沒n1n2和z1z2分別為主從動鏈輪轉速和鏈輪齒數,則鏈的平均速度為 (7-30)故平均傳動比 (7-31)瞬時鏈速實際上由于鏈傳動的多邊形效應,具瞬時速度和瞬時傳動比都不是定值對此,分析如下圖7-22 鏈傳動的速度分析如圖7-22所示,設主動輪的分度圓半徑為R1,并以等角速度1轉動,現通過某一鏈節AB的運動來分析鏈速v假設在傳動中緊邊始終處于水平位置當該鏈節進入嚙合時(7-22 (a),銷軸A開始隨鏈輪作等速圓周運動,鏈速v是銷軸A圓周速度vA的水平分量在圖7-22(b)所示位置時,鏈速為 (7-32)圖7

10、-23 鏈速的不均勻性式中為鉸鏈A在鏈輪上的相位角從銷軸A進入嚙合到銷軸B也進入嚙合為止,角將在和之間變化當時,鏈速最小,(圖7-22(a),(d);當=0時,鏈速最大,(圖7-22(c)由此可見,在鏈節AB的嚙入過程中,主動鏈輪雖然以等角速度1轉動,而鏈條的瞬時速度卻按上述規律呈周期性的變化每轉過一個鏈節,鏈速的這種變化就重復一次主動鏈輪的齒數越少,角的變化范圍就越大(),鏈速的不均勻性也就越顯著與此同時,鏈節銷軸A速度的垂直分量()也在周期性地變化使鏈條沿鉛垂方向產生有規律的振動瞬時鏈速的變化規律如圖7-23所示由于鏈速的變化以及從動鏈輪相位角(圖7-22(e)的不斷變化,從動鏈輪的角速度

11、2也是變化的,由此可得到鏈傳動的瞬時傳動比 (7-33)只有當鏈輪齒數z1=z2且傳動中心距為鏈節距的整數倍時,才能使和的變化時時相同,瞬時傳動比才能恒定不變()因此設計鏈傳動時應合理選擇參數,以期減輕振動和動載荷7.10 滾子鏈傳動的設計計算滾子鏈是標準件,設計鏈傳動的要點是:合理選擇有關參數,確定鏈的型號,設計鏈輪并確定潤滑方式鏈傳動的主要失效形式鏈輪和鏈條相比,鏈輪的強度高,使用壽命較長,所以鏈傳動的失效,主要是鏈條的失效,其主要失效形式是:1 鏈條疲勞破壞鏈條各元件在變應力作用下,經過一定循環次數,鏈板發生疲勞斷裂,滾子套筒表面出現疲勞點蝕和疲勞裂紋在正常潤滑條件下,鏈板的疲勞強度是決

12、定鏈傳動承載能力的主要因素2 鏈條鉸鏈的磨損鉸鏈磨損會使鏈節距增大而產生跳齒和脫鏈該失效形式一般發生在開式或潤滑不良的鏈傳動中3.鏈條鉸鏈膠合在潤滑不當或鏈輪轉速過高時,鏈條鉸鏈的銷軸和套筒的工作表面會因潤滑油膜破壞,在高溫高壓下直接接觸導致兩表面粘結,相對運動使粘結部位撕開,形成表面撕開而損壞,稱為膠合因而要限制鏈傳動的極限轉速.極限功率曲線鏈傳動的承載能力受到多種失效形式的限制,在確定某一鏈傳動所能傳遞的功率時,必須全面考慮各種失效形式對傳動的影響圖724極限功率曲線圖7-24所示為按一定使用壽命條件由實驗作出的單排鏈極限功率曲線圖由圖可知,在潤滑良好的條件下,中低速時鏈傳動的承載能力主要

13、取決于鏈板的疲勞強度(曲線2);隨著轉速的提高,沖擊載荷增大,其承載能力又主要取決于套筒和滾子的沖擊疲勞強度(曲線3);此時隨轉速增加,鏈的傳動能力逐漸降低,直至出現鉸鏈的膠合(曲線4)曲線OABC即為考慮三種失效形式時,該鏈的極限功率曲線為安全可靠,在實際使用時應取經修正后的額定功率曲線作為傳動的設計依據虛線6是潤滑不良或工作條件惡劣時由磨損限定的極限功率曲線,此時鏈傳動所能傳遞功率很小,應盡量避免發生這種情況額定功率曲線圖7-26 推薦的潤滑方式圖7-25標準單排A系列滾子鏈的額定功率曲線圖7-25為標準單排A系列滾子鏈的額定功率曲線,在特定的實驗條件下由實驗結果繪制而成特定的實驗條件是:

14、兩鏈輪軸平行,水平布置,兩鏈輪共面;單排鏈,小鏈輪齒數z1=19,鏈長p=100節;載荷平穩,預期工作壽命15000h;符合規定的潤滑方式(圖7-26);鏈條因磨損引起的相對伸長量不超過3%根據小鏈輪轉速n1可在圖上查出該情況下各型號鏈條所能傳遞的功率p0,也可由所要求傳遞的功率在圖中選定所需鏈條的型號若實際潤滑條件與圖7-26推薦的潤滑方式不同時,由圖7-25查得的P0值應予適當降低:v1.5m/s時,如潤滑條件不良取(0.30.6)P0,如無潤滑則取0.15P0;當1.5m/s7m/s時,如潤滑不良,傳動不可靠,不宜采用鏈傳動滾子鏈傳動的設計計算1 已知條件鏈傳動設計通常已知的條件是:傳動

15、的用途工作情況原動機和工作機種類傳遞的功率和載荷性質鏈輪的轉速n1n2或傳動比i,以及對結構尺寸的要求2.鏈傳動主要參數的選擇(1)傳動比i 通常鏈傳動傳動比i7,推薦i=23.5當工作速度較低(v8z1172125表7-12小鏈輪齒數zl與傳動比i傳動比;i 12 34 56 6齒數z1 3l27 2523 2117 17當z1確定后,則大鏈輪齒數,并圓整為整數為避免跳齒和脫鏈現象,減小傳動外廓尺寸和重量,大鏈輪齒數不宜太多,一般應使z2120從減小傳動速度不均勻性和動載荷考慮,小鏈輪齒數z1應受到鏈速的限制(表7-11);而從限定大鏈輪齒數和減小傳動尺寸出發,小鏈輪齒數z1亦受到傳動比的制

16、約(表7-12)通常在設計中,可先由表7-12按傳動比選定小鏈輪齒數zl,表7-11用于鏈速的核驗由于鏈節數常為偶數,考慮到鏈條和鏈輪輪齒的均勻磨損,鏈輪齒數一般應取與鏈節數互為質數的奇數鏈輪齒數優選數列:171921232538577695114(3)鏈節距p和排數在一定條件下,鏈節距越大,承載能力越高,但傳動平穩性降低,動載荷及噪音隨之加大因此設計時應盡量選用小節距的單排鏈,高速重載時可選用小節距的多排鏈適宜選用的鏈節距p可根據單排鏈的額定功率po和小鏈輪轉速n1從圖7-25查出但當鏈傳動實際工作條件與額定功率P0值的制定條件不相同時,需引入一系列相應的系數對Po值加以修正,才能得到鏈傳動

17、的設計功率PC(kW) (7-34)式中P傳遞的功率KA工況系數,見表713;Kz小鏈輪齒數系數,見表7-14;Kp多排鏈系數,見表7-15根據設計功率PC(取PC=P0)和小鏈輪轉速n1,由圖7-25查出鏈號鏈節距,由圖7-26查出潤滑方式,鏈傳動按推薦的潤滑方式進行潤滑表7-13工作情況系數載荷性質輸入動力內燃機液力傳動電動機或汽輪機內燃機機械傳動平穩載荷離心式壓縮機鼓風機;液體攪拌機;發電機;均勻負載輸送機;印刷機;自動電梯1.01.01.2中等沖擊多缸往復壓縮機;半液體攪拌機;不均勻負載輸送機;金屬切削機床;紡織機械,食品機械1.21.31.4嚴重沖擊單雙缸往復壓縮機;挖掘機;往復式振

18、動式輸送機;破碎機;鍛壓機械;石油鉆機1.41.51.7表7-14小鏈輪齒數系數Kzz1 9 11 13 15 l7 19 2lKz 0.446 0.554 0.664 0.775 0.887 1.00 1.1lz1 23 25 27 29 3l 33 35Kz 1.23 1.34 1.46 1.58 1.70 1.81 l.94表7-15多排鏈系數Kp排數 l 2 3 4 5 67 Kp 1.0 1.7 2.5 3.3 4.0 4.6與生產廠商定(4)中心距a和鏈節數Lp 中心距的大小對鏈傳動的工作性能也有較大的影響中心距過小,鏈在小鏈輪上的包角減小,且鏈的循環頻率增加而影響傳動壽命;中心距

19、過大,傳動外廓尺寸加大,且易因鏈條松邊垂度太大而產生抖動一般初選中心距a0=(3050)p,最大可為amax=80p鏈條的長度一般用節數Lp表示,L為鏈長根據帶長的計算公式(式7-20),可導出鏈節數的計算公式 (7-35)初算出的鏈節數Lp0,必須圓整為相近的整數Lp,最好為偶數,以避免使用過渡鏈節根據鏈節數Lp,就能算出鏈傳動的實際中心距(7-36)一般情況下,a和ao相差很小,亦可由下式近似計算(7-37)為了便于鏈條的安裝和保證合理的松邊下垂量,實際安裝中心距應比計算中心距小25mm中心距一般設計成可以調節的,以便鏈節鉸鏈磨損變長后能調節鏈條的張緊程度;否則應設有張緊裝置(5)鏈條作用

20、在軸上的拉力FQ鏈傳動和帶傳動相似,在安裝時鏈條也有一定的張緊力,其目的是使鏈條工作時松邊不致過松,防止跳齒和脫鏈現象由于張緊力的存在,所以鏈條對軸也存在作用力FQ,一般取FQ=(1.21.3)F(7-38)式中 F圓周力,即鏈的工作拉力(由式(7-4)計算得到)有沖擊振動時取較大值例7-2 試沒計一鏈式輸送機上的滾子鏈傳動已知電機額定功率p=7.5kW,主動鏈輪轉速n1=960r/min,從動鏈輪轉速n2=320r/min,載荷平穩,中心距可以調整要求設計此鏈傳動解:(1)選擇鏈輪的齒數設計步驟和方法如下:1.確定鏈輪齒數z1,z2傳動比假定鏈速v=38m/s,并參考i=3,由表7-12,表

21、7-11選取小鏈輪齒數zl=23;大鏈輪齒數z2=iz1=323=692.確定鏈條節距p由式(7-34) 式中:小鏈輪齒數系數Kz:由表7-14查得,Kz:=1.23;多排鏈系數Kp,按雙排鏈考慮,由表7-15查得,Kp=1.7工作情況系數KA,由表7-13查得,KA=1.3根據P0=4.66kW,nl=970r/min,由圖7-25選定鏈號為10A,節距p=15.875mm3.驗算鏈速v由式(7-30)由表7-11知,鏈速合適;按圖7-26,傳動采用油浴潤滑4.確定中心距a和鏈條節數Lp(1)初選中心距a0取ao=40p=635 mm(2)確定鏈條節數Lp取鏈節數Lp=126(3)計算實際中

22、心距a考慮安裝垂度,取a=625mm5.計算壓軸力FQ由式(7-4),并考慮鏈的工作情況系數KA=1.3,得鏈的實際拉力F由式(7-38),得壓軸力FQ6.鏈輪的材料及熱處理鏈輪材料選用45鋼,經熱處理后硬度為4050HRC7.鏈輪的結構和技術設計(略)7.10.5 鏈傳動的布置張緊與維護1 鏈傳動的布置鏈傳動的布置時,鏈輪兩軸線應平行,兩輪應位于同一平面內,一般宜采用水平布置或接近水平布置,中心連線與水平線的夾角最好不要大于45并使松邊在下邊,參看表7-162 鏈傳動的張緊鏈條在使用過程中會因磨損而逐漸伸長,為防止松邊垂度過大而引起嚙合不良松邊顫動和跳齒等現象,應使鏈張緊常用張緊方法有調整中

23、心距和采用張緊裝置,張緊輪可用鏈輪也可用滾輪,一般設在松邊外側,如圖7-27所示(a)靠彈簧自動張緊,(b)靠掛重自動張緊)對于大中心距的鏈傳動可以用壓板或托板張緊(圖7-28(a),(b)表7-16鏈傳動的布置傳動參數正確布置不正確布置說明 i2 a=(3050)p兩輪軸線在同一水平面,緊邊在上或下均不影響工作 i2 a30P兩輪軸線不在同一水平面,松邊應在下面,否則松邊下垂量增大后,鏈條易與鏈輪卡死 i60P兩軸在同一水平面,松邊應在下面,否則下垂量增大后,松邊會與緊邊相碰,需經常調整中心距 ia為任意值兩輪軸線在同一鉛垂面內,下垂量增大,會減少下鏈輪有效嚙合齒數,降低傳動能力,為此應采用: (a)中心距可調; (b)張緊裝置;(c)上下兩輪錯開,使其不在同一鉛垂面內(a) (b)圖7-27 鏈傳動的壓輪張緊 (a) (b)圖7-28鏈傳動的壓板和托板張緊3 鏈傳動的潤滑潤滑對鏈傳動影響很大,良好的潤滑將減少磨損,緩和沖擊,延長鏈條的使用壽命潤滑方式的選擇應當按照圖6-26進行潤滑油推薦使用L-AN32,L-AN46 和L-AN68 號全損耗系統用油低溫條件