６ 鏈傳動簡介鏈傳動是具有中間撓性件的嚙合傳動，它兼有帶傳動和齒輪傳動的一些特點。在機械傳動中應用相當廣泛，傳動鏈的鏈速可達４０ｍ／ｓ，傳動功率可達３６００ｋＷ，傳動比可達１５。通常傳動功率Ｐ≤１００ｋＷ，鏈速度ｖ１５ｍ／ｓ，傳動比ｉ８。６ 鏈傳動的類型、特點和應用鏈傳動由主動輪１、從動輪２和繞在兩輪上的鏈條３組成，如圖６１１所示。鏈傳動是靠鏈條與鏈輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。與帶傳動相比，鏈傳動的主要優點是：①沒有彈性滑動和打滑，能保證準確的平均傳動比，傳動效率較高；②能在低速、重載情況下工作；③在相同功率條件下，鏈傳動結構較緊湊；④鏈條的張緊力小，作用在軸上的力也?。虎萱湕l由金屬制成，能適應高溫、多塵、油污、腐蝕等惡劣環境。其主要缺點是：①瞬時鏈速和瞬時傳動比不恒定，傳動平穩性較差，工作中有沖擊和噪聲，不宜用于變載和急速反轉以及高速傳動的場合；②只能傳遞平行軸之間的同向回轉運動；③制造費用較高。

圖６１１鏈傳動簡圖１—主動輪 ２—從動輪 ３—鏈條鏈傳動主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠，以及其他不宜采用齒輪傳動的場合。還可用于低速重載及極為惡劣的工作條件下。故廣泛應用于農業、礦山、起重運輸、冶金、建筑、石油、化工和各種車輛等的機械傳動中。按用途不同，鏈可分為傳動鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用在運輸和起重機械中，一般機械傳動中常用的是傳動鏈。傳動鏈有齒形鏈（圖６１２）和短節距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈，圖６１３）。齒形鏈（Ｂ／Ｔ１０８５５—２００３）又稱無聲鏈，由成組齒形鏈板左右交錯排列，并用鉸鏈連接而成。它運轉平穩，噪聲小，承受沖擊載荷的能力高。但結構復雜，質量大，價格高。常用于高速或運動精

圖６１２齒形鏈度和可靠性要求較高的傳動裝置中。而滾子鏈結構簡單，成本較低，生產量大，從低速到較高速、從輕載到重載都適用，在傳動鏈中占有主要地位。本章主要介紹滾子鏈傳動。６ 滾子鏈及鏈輪１滾子鏈的結構及標準如圖６１３所示，滾子鏈由內鏈板１、外鏈板２、銷軸３、套筒４和滾子５組成。其中，內鏈板與套筒、外鏈板與銷軸分別用過盈配合固聯。滾子和套筒、套筒與銷軸分別采用間隙配合。當內外鏈板相對撓曲時，套筒可繞銷軸自由轉動。鏈條工作時，滾子與鏈輪齒廓形成滾動摩擦，以減少磨損。鏈板一般制成“”形，以減輕重量并使各截面抗拉強度接近相等。相鄰兩滾子中心線的距離稱為節距，用ｐ表示（圖６１３），它是鏈條的主要參數，節距越大，鏈條各零件的尺寸也越大，所能傳遞的功率也越大。當傳遞大功率時，可采用雙排鏈或多排鏈。用排距ｐｔ表示相鄰兩排滾子中線間的距離（圖６１４）。為承載均勻，一般不超過４排。鏈條長度以鏈節數表示。鏈節數最好為偶數，這樣，將鏈聯成環形時，正好是內外鏈板相接。大節距可用開口銷鎖緊，小節距可用彈簧夾鎖緊，分別如圖６１５ａ、ｂ所示。若鏈節數為奇數，則接頭處應采用鏈板彎曲的過渡鏈節（圖６１５ｃ）。它工作時要承受附加彎矩作用，應盡量避免采用。滾子鏈已標準化（Ｂ／Ｔ１２４３—２００６），有標準系列鏈條和重載系列鏈條。滾子鏈規格有Ａ、Ｂ兩大系列，我國主要使用Ａ系列滾子鏈。表６１４列出了幾種Ａ系列滾子鏈的基本參數和主要尺寸，其中鏈號數乘以２５４／１６即為節距ｐ值（ｍ）。２ 圖６１３滾子鏈的結構１—內鏈板 ２—外鏈板 ３—銷軸 ４—套筒 ５—滾子

圖６１４雙排滾子鏈圖６１５滾子鏈的接頭形式 表６４滾子鏈的基本參數和主要尺寸（摘自Ｂ／Ｔ３—６） 鏈號節距ｐ排距ｐｔ滾子直徑ｄ１ｍａｘ銷軸直徑ｄ２ｍａｘ套筒孔徑ｄ３ｍｉｎ內節內寬ｂ１ｍｉｎ內節外寬ｂ２ｍａｘ外節內寬ｂ３ｍｉｎ內鏈板高度ｈ２ｍａｘ單排抗拉強度Ｆｕｍｉｎ單排每米質量ｑｍｍｋＮｋｇ／ｍ０８Ａ１２７０１４３８７９２３９８４００７８５１１１７１１２３１２０７１３９０６０１０Ａ１５８７１８１１１０１６５０９５１２９４０１１３８４１３８９１５０９２１８１００１２Ａ５２２７８１１９１５９６５９８２５７１７７５１７８１１８１０３１３１５０１６Ａ１９０５２９２９１５８８７９４７９６１５７５２２６０２２６６２４１３５５６２６０２０Ａ２５４０３５７６１９０５９５４９５６１８９０２７４５２７５１３０１７８７０３８０２４Ａ３１７５４５４４２２２３１１１１１１１４２５２２３５４５３５５１３６２０１２５０５６０２８Ａ３８１０４８８７２５４０１２７１１２７４２５２２３７１８３７２４４２２３１７００７５０３２Ａ４４４５５８５５２８５８１４２９１４３１３１５５４５２１４５２６４８２６２２３０１０１０４０Ａ５０８０７１５５３９６８１９８５１９８７３７８５５４８８５４９４６０３３３４７０１６１０４８Ａ６３５０７６２０８７８３４７６３２３８１２３８４４７３５６７８１６７８７７２３９５０００２２６０滾子鏈的標記方法為：標準鏈號排數，例如：０８Ａ１，１６Ｂ３。３２滾子鏈鏈輪鏈輪齒形應保證鏈節能順利地嚙入和退出，嚙合時接觸良好，因磨損而節距增大時不易脫鏈，并便于加工。圖６１６滾子鏈鏈輪端面齒形ＧＢ／Ｔ１２４３—２００６中沒有規定具體的鏈輪齒形，僅規定了滾子鏈鏈輪齒槽圓弧半徑ｒｅ、齒溝圓弧半徑ｒｉ和齒溝角α（圖６１６ａ）的最大值和最小值。凡在此極限范圍以內的各種齒形均可采用。這樣，不僅為不同使用要求時選擇齒形參數留有較大的余地，也為研究發展更為理想的新齒形創造了條件，各種標準齒形的鏈輪之間也可以進行互換。圖６１６ｂ為滾子鏈鏈輪常用的端面齒形，由三圓?。幔?、ａｂ、ｃｄ和一直線ｂｃ組成。選用這種齒形并用相應標準刀具加工時，在鏈輪工作圖上不必畫出端面齒形，但為便于車削鏈輪毛坯，應繪出鏈輪的軸向齒形 （圖６１７），其尺寸見有關設計手冊。鏈輪上被節距等分的圓稱為分度圓，其直徑用ｄ表示 （圖６１６）。若已知節距ｐ和齒數ｚ，鏈輪主要尺寸的計算式為ｚｚ分度圓直徑ｄ＝ｐ／ｓｉｎ１８０° 齒頂圓直徑ｄａ＝ｐ０．５４＋ｃｏｔ１８０°齒根圓直徑ｄｆ＝ｄ－ｄ１（ｄ１為滾子直徑）ｚｚ

（６１６）鏈輪常用的結構形式有整體式鋼制小鏈輪、腹板式中等直徑鑄造鏈輪以及組合式大直徑鏈輪，如圖６１８所示。組合式鏈輪的齒圈磨損后可以更換。圖６１７滾子鏈鏈輪軸向齒形 圖６１８鏈輪的結構ａ）整體式 ｂ）腹板式 ｃ）組合式鏈輪的材料應能保證輪齒有足夠的強度和耐磨性。常用碳素鋼、合金鋼、灰鑄鐵等材料，小功率高速鏈輪也可用夾布膠木。齒面通常應熱處理，使其達到一定硬度。由于小鏈輪嚙合次數多，磨損和沖擊也較嚴重，所用材料常優于大鏈輪。鏈輪常用材料及應用范圍見表６１５。４表６１５鏈輪常用材料及應用范圍材料熱處理齒面硬度應用范圍１５、２０滲碳、淬火、回火５０～６０ＨＲＣｚ２５，有沖擊載荷的鏈輪３５正火１６０～２００ＨＢＷｚ＞２５的主、從動鏈輪４５、５０、４５ｎ、３１０５７０淬火、回火４０～５０ＨＲＣ無劇烈沖擊振動和要求耐磨的主、從動鏈輪１５Ｃｒ、２０Ｃｒ滲碳、淬火、回火５５～６０ＨＲＣｚ＜３０傳遞較大功率的重要鏈輪４０Ｃｒ、３５Ｓｎ、３５Ｃｏ淬火、回火４０～５０ＨＲＣ要求強度較高和耐磨損的重要鏈輪Ｑ２３５Ａ、Ｑ２７５Ａ焊接后退火１４０ＢＷ中低速、功率不大的較大鏈輪不低于ＨＴ２００的灰鑄鐵淬火、回火２６０～２８０ＨＢＷｚ＞５０的從動鏈輪以及外形復雜或強度要求一般的鏈輪夾布膠木——Ｐ＜６ｋＷ，速度較高，要求傳動平穩、噪聲小的鏈輪６ 鏈傳動的運動特性由于鏈傳動是由剛性鏈節通過銷軸鉸接而成，當其繞在鏈輪上與鏈輪嚙合時，形成折線，可看成是將鏈條繞在正多邊形鏈輪上（圖６１９）。該正多邊形的邊長等于鏈條的節距ｐ，邊數等于鏈輪齒數ｚ。鏈輪每轉一圈，鏈條轉過的長度為ｚｐ，若設ｖ為鏈條的速度（ｍ／ｓ），則圖６１９鏈傳動的速度分析ｖｖ＝ １１６０×１０００

ｚｎｐ＝ ２＝ ２２

（６１７）式中 ｚ１、ｚ２———主、從動鏈輪的齒數；ｎ１、ｎ２———主、從動輪的轉速，ｒ／ｉｎ；ｐ———鏈節距 （ｍ）。由式 （６１７）可得鏈傳動的傳動比ｉ為

ｎｉ１２＝ｎ１ｎ２

＝ｚ２ｚ１ｚ

（６１８）通常用式（６１７）、（６１８）來求鏈速度和傳動比，但所得結果是平均值。實際上，即使主動輪的角速度ω１為常數，其瞬時鏈速和瞬時傳動比都是周期性變化的，這就是鏈傳動運動不均勻的原因。上述鏈傳動的運動特性分析，如圖６。為便于分析，設傳動中緊邊始終處于水平位置。鏈在傳動時緊邊的運動取決于其主動端銷軸Ａ的運動，當分度圓半徑為Ｒ１的主動鏈輪以角速度ω１等速轉動時，銷軸Ａ的軸心沿鏈輪分度圓作等速圓周運動，其圓周速度ｖ１＝Ｒω。ｖ１可分解為鏈條向前運動的分速度ｖ和上下橫向運動的分速度ｖ′，其值分別為ｖ＝ｖ１ｃｏｓβ＝Ｒ１ω１ｃｏｓβ１１１ｖ′＝ｖｓｉｎβ＝Ｒωｓｉｎβ１１１

（６１９）式中 β———銷軸Ａ的圓周速度方向與鏈條前進方向的夾角，也是鉸鏈Ａ在主動鏈輪上的位置角，由圖５１８０°１８０°６１９可知，β的變化范圍為－１８０°／ｚ１～＋１８０°／ｚ１。當β＝０°時，ｖ＝ｖｍａｘ＝Ｒ１ω１，ｖ′＝ｖｍｉｎ１８０°１８０°當β＝±ｚ１時，ｖ＝ｖｍｉｎ＝Ｒ１ω１ｓｚ１，ｖ′＝ｖ′ｍａｘ＝Ｒ１ω１ｉｎ

１８０°ｚ１可見，鏈條在傳動過程中，每轉過一個鏈節，鏈條前進的瞬時速度就周期性地變化一次，同時，鏈條上下的橫向運動也呈周期性變化。同理，由于鏈節鉸鏈銷軸在從動輪上的位置角γ在－１８０°／ｚ２～＋１８０°／ｚ２范圍內變化，且鏈速度ｖω２＝ １１不為常數，則從動鏈輪的角速度ωω２＝ １１式中，Ｒ２為從動鏈輪分度圓半徑。由上式可得鏈傳動的瞬時傳動比為

ｖ Ｒ２ｃｏｓγ

ＲωｃｏｓβＲ２ｃｏｓγ

（６２０）ωｉ＝ω１ω２

ＲｃｏｓγＲ１ｃｏｓβ

（６２１）＝ ２由于β和γ均隨時間變化，且通常β≠γ，該式表明：鏈傳動的瞬時傳動比通常是不恒定的。上述鏈傳動運動不均勻性的特征，是由于繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊＝ ２形這一特點所造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應，這是鏈傳動的固有特性。它不僅導致鏈條和從動鏈輪上產生動載荷，而且在鏈條嚙入鏈輪的瞬間，會引起鏈節與鏈輪輪齒以一定的相對速度發生嚙合碰撞（圖６２０），并產生附加動載荷。此外，鏈條周期性的橫向運動導致鏈條產生顫動，這也是鏈傳動產生動載荷的主要原因之一?？梢姡渹鲃硬豢杀苊獾貢a生動載荷，使傳動不平穩。而且，鏈輪齒數ｚ越少，節距ｐ越大，轉速ｎ越高，多邊形效應越明顯，動載荷也就越大。６ 滾子鏈傳動的工作能力計算準則１滾子鏈傳動的受力分析若不計傳動中的動載荷，作用在鏈上的力有（１）有效圓周力Ｆ 作用在鏈條的緊邊上，其值為ｖＦ＝１０００Ｐｖ

圖６２０鏈節與鏈輪嚙合時的沖擊（６２２）式中 Ｐ———傳遞的功率 （ｋＷ）；ｖ———鏈速度 （ｍ／ｓ）。（２）離心拉力Ｆｃ是由鏈條隨鏈輪轉動時的離心力產生的拉力，它作用于整個鏈條上，其值為Ｆｃ＝ｖ２ （６２３）式中 ｑ———鏈條每米質量 （表６１４）（ｋｇ／ｍ）。（３）懸垂拉力Ｆｆ由鏈條松邊垂度引起的拉力，作用在整個鏈條上，其值與松邊垂度及傳動的布置方式有關 （圖６２１），在Ｆｆ和Ｆｆ″中選用大者，其值為Ｆｆ＝Ｋｆｑａ×１０－２Ｆｆ＝（Ｋｆ＋ｓｉｎα）ｑａ×１０－２

（６２４）式中 ａ———鏈傳動的中心距 （ｍ）；Ｋｆ———垂度系數，由圖６２１選取，圖中ｆ為下垂度；α———兩輪中心連線與水平面的傾斜角。ｆ設Ｆ１為緊邊工作拉力 （Ｎ），Ｆ２為松邊工作拉力 （Ｎ），則ｆＦ１＝Ｆ＋Ｆｃ＋ＦｆＦ２＝Ｆｃ６

＋Ｆ

（６２５）

圖６２１懸垂拉力的確定由此可見，鏈條在傳動過程中，緊邊和松邊所受的拉力是不等的，鏈條上的每一個鏈節都承受著交變載荷。２滾子鏈傳動的失效形式滾子鏈傳動的失效通常是因鏈條的失效引起的，常見的失效形式見表６１６。表６１６滾子鏈傳動常見失效形式失效形式發 生 原 因疲勞破壞鏈傳動時循環往復地從松邊到緊邊運動，鏈條各元件經受交變應力作用，鏈條與鏈輪產生嚙合沖擊以及反復起動、制動或反轉，引起沖擊載荷。經過一定的循環次數，鏈板出現疲勞斷裂；滾子、套筒和銷軸發生沖擊破斷鉸鏈磨損鏈條工作時，銷軸與套筒間在承受較大壓力下相對轉動，并有相對滑動，導致鉸鏈磨損，使鏈節增長，動載荷增加，引起脫鏈，甚至使銷軸磨損削弱而斷裂鉸鏈膠合當潤滑不良或鏈速過高時，在載荷作用下銷軸與套筒工作表面間的油膜破壞而相互粘著，在相對轉動中較弱的金屬撕下形成溝紋，這種現象稱為膠合。膠合在一定程度上限制了鏈輪的極限轉速靜強度破斷在低速（ｖ＜０６ｍ／ｓ）重載或短期過載時，鏈條將因靜強度不足而被拉斷３滾子鏈的極限功率曲線如上所述，鏈傳動有多種失效形式，各種失效形式都在一定條件下限制它的承載能力。圖６２２是通過實驗作出的單排鏈的極限功率曲線。曲線１是潤滑良好時磨損破壞限定的極限功率；曲線２是鏈板疲勞破壞限定的極限功率；曲線３是滾子、套筒沖擊疲勞破壞限定的極限功率；曲線４是銷軸與套筒膠合所限定的極限功率；曲線５是鏈傳動的額定功率曲線，它應在各極限功率曲線范圍內。若潤滑不良或工作環境惡劣，磨損將很嚴重，其極限功率大幅度下降，如虛線６所示。這種情況下，鏈傳動潛在的工作能力未發揮，應予以避免。４工作能力計算準則

圖６２２滾子鏈的極限功率曲線對于一般鏈速度 （ｖ＞０６ｍ／ｓ）的鏈傳動，工作能力計算準則是：采用額定功率來限制傳遞的功率（計算功率）。由于鏈傳動的額定功率是在特定實驗條件下測定的 （如圖６２２中曲線５），因此工作能力計算時應根據實際工作條件對其進行修正。有關鏈傳動工作能力計算方法和步驟可參閱相關機械工程手冊。６ 鏈傳動的使用與維護１鏈傳動的布置鏈傳動的合理布置見表６１７。表６１７鏈傳動的合理布置傳動參數合理布置說 明ｉ＝２～３ａ＝（３０～５０）ｐ兩輪中心連線最好成水平，或與水平面成＜６０°傾角。松邊在上面或在下面均可，但在下面較好ｉ＞２ａ＜３０ｐ兩輪軸線不在同一水平面時，松邊應在下面，否則松邊下垂量增大后，鏈條易與鏈輪卡死ｉ＜１５ａ＞６０ｐ兩輪軸線在同一水平面上時，松邊應在下面，否則松邊下垂量增大后，鏈條松邊會與緊邊相碰７（續）傳動參數合理布置說 明ｉ、ａ為任意值當兩輪中心連線成鉛垂時，鏈的下垂量集中在下端（圖ａ），將減少下鏈輪的有效嚙合齒數，降低承載能力。措施有：①調中心距；②設張緊裝置（圖ｂ）；③上下輪左右錯開（圖ｃ）２鏈傳動的張緊鏈傳動應適當張緊，以避免鏈條松邊垂度過大而產生嚙合不良和振動過大。常用的張緊方法有：①調整中心距；②中心距不可調時，采用張緊裝置或將磨損變長后的鏈條拆掉１～２個鏈節。圖６２３ａ、ｂ所示為利用張緊輪靠彈簧或掛重自動張緊的裝置。張緊輪可以是鏈輪或帶擋邊的輥輪，一般布置在鏈條松邊并根據需要確定其位置。圖６ｃ為利用托板靠螺旋定期張緊的裝置，調節螺釘可采用細牙螺紋并帶鎖緊螺母，適合中心距較大的場合。３鏈傳動的潤滑

圖６２３鏈傳動的張緊ａ）彈簧調節 ｂ）掛重調節 ｃ）螺旋調節良好的潤滑可以緩和沖擊、減小摩擦和磨損，延長鏈條的使用壽命，并發揮其傳動能力。潤滑方式的選擇見圖６２４。潤滑方法和供油量見表６１８。圖６２４潤滑方式的選擇圖Ⅰ—人工定期潤滑 Ⅱ—滴油潤滑 Ⅲ—油浴或飛濺潤滑 Ⅳ—壓力噴油潤滑８表６１８滾子鏈的潤滑方法和供油量潤滑方式潤滑方法供 油 量人工潤滑用刷子或油壺定期在鏈條松邊內、外鏈板間隙中注油每班注油一次滴油潤滑裝有簡單外殼，用滴油壺或滴油器在從動邊的內外鏈板間隙處滴油單排鏈，每分鐘供油５～２０滴，速度高時取大值油浴供油采用不漏油的外殼，使鏈條從油槽中通過一般浸油深度為６～１２ｍｍ。鏈條浸入油面過深，攪油損失大，油易發熱變質，浸入過淺則潤滑不可靠飛濺潤滑采用不漏油的外殼，在鏈輪側邊安裝甩油盤，甩油盤圓周速度ｖ＞３ｍ／ｓ。當鏈條寬度大于１２５ｍｍ時，鏈輪兩側各裝一個甩油盤甩油盤浸油深度為１２～３５ｍｍ壓力供油采用不漏油的外殼，用油泵強制供油，噴油管口設在鏈條嚙入處，循環油可起冷卻作用每個噴油口供油量可根據鏈條節距及鏈速大小查閱有關手冊４鏈傳動的安裝與維護１）鏈傳動安裝時，兩鏈輪的回轉平面應在同一鉛垂平面內，否則將引起脫鏈或不正常磨損。如圖６２５所示，兩鏈輪回轉平面間夾角誤差Δθ≤０００６ｄ；兩鏈輪輪寬的中心平面軸向位移誤差Δｅ０００２ａ。２）安裝接頭鏈節時，如用彈簧夾作為鎖緊件，應使彈簧夾開口端背向鏈的運動方向，以免鏈運動時受到撞擊而脫離。３）應定期清洗滾子鏈，及時更換已損壞鏈節。若更換次數太多，應更換整根鏈條，以免新舊鏈節并用時加速鏈條跳動并損壞。４）通常，鏈傳動應裝設防護罩封閉，既能防塵又能減輕噪聲，并起安全防護作用。５）鏈傳動工作時如噪聲過大，導致的原因可能是鏈輪不共面、松邊垂度不合適、潤滑不良、鏈罩或支承松動、鏈條或鏈輪磨損、鏈條振動等，圖６２５鏈傳動的安裝誤差應及時檢查修理。９７ 齒輪齒厚的檢測項目由于齒輪加工時無法準確測量弧齒厚，因此公法線長度和分度圓弦齒厚是齒輪檢測中常用的齒厚測量項目。１公法線長度測量公法線長度測量方法簡便，結果準確，在齒輪加工