第9章链传动

第 9章 链传动9-1 链传动的特点及应用 9-2 传动链的结构特点 9-6 滚子链传动的计算9-4 链传动的运动特性 9-7 链传动的布置、张紧和润滑 9-3 滚子链链轮的结构和材料 9-5 链传动的受力分析 潘存云教授研制潘存云教授研制 9-1 链传动的特点和应用组成： 链轮、环形链条作用： 链与链轮轮齿之间的啮合实现平行轴之间的同向传动。特点： 与带传动相比1. 链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比 ；2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失 ；3.结构紧凑；4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作； 与传齿轮动相比5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单。缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。工作范围： 传动比： i 8中心距： a 5 6 m传递功率： P 100 kw圆周速度： v 15 m/s传动效率： 0.95 0.98 潘存云教授研制销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成 8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等 9-2 传动链的结构特点 一、 链条类型 滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。 齿形链滚子链套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合潘存云教授研制销轴滚子外链板套筒内链板内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。潘存云教授研制链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。套筒滚子链的剖面结构：潘存云教授研制滚子套筒销轴内链板外链板链条的主要参数节距 p：节距 p： 滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型 ： 单排链和多排链。滚子链已标准化，分为 A、 B两个系列，常用的是 A系列 .p潘存云教授研制潘存云教授研制ppt双排滚子链 潘存云教授研制潘存云教授研制表 91 A系列滚子链的规格和主要参数 48A 76.20 87.83 47.63 47.35 23.80 72.39 500.4 22.60 链 号08A 12.70 14.38 7.95 7.85 3.96 12.07 13.8 0.60 节距 P 排距 pt 滚子 链节 销轴 链板 极限载荷 米长质量外径 d1 内宽 b1 直径 d2 高度 h2 Q (单排 ) q(单排 )/ mm / mm /mm /mm /mm /mm / kN /(kg/m)10A 15.875 18.11 10.16 9.40 5.08 15.09 21.8 1.00 12A 19.05 22.78 11.91 12.57 5.94 18.08 31.1 1.50 16A 25.40 29.29 15.88 15.75 7.92 24.13 55.6 2.60 20A 31.75 35.76 19.05 18.90 9.53 30.18 86.7 3.80 24A 38.10 45.44 22.23 25.22 11.10 36.20 124.6 5.60 28A 44.45 48.87 25.40 25.22 12.70 42.24 169.0 7.50 32A 50.80 58.55 28.58 31.55 14.27 48.26 222.4 10.10 40A 63.50 71.55 39.68 37.85 19.84 60.33 347.0 16.10 06B 9.525 10.24 6.35 5.72 3.28 8.26 8.9 0.40 05B 8.00 5.64 5.00 3.00 2.31 7.11 4.4 0.18 08B 12.70 13.92 8.51 7.75 4.45 11.81 17.8 0.70 潘存云教授研制链条长度以链节数表示。链节数最好取 偶数 ，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为 奇数 时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。潘存云教授研制滚子链的标记：标记实例： 08A-1 88 GB1243.1 83 A系列，节距 12.7mm,单排， 88节链号 国标号排数 链 节数过渡链节齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。齿形链 是由许多齿形链板用铰链连接而成。优点： 与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高。缺点： 结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合： 多应用于高速（链速可达 40 m/s） 或运动精度要求较高的场合。p潘存云教授研制直边直边O60 潘存云教授研制应用实例：潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制(一 )基本参数及主要尺寸 滚子链链轮的参数齿侧圆弧半径： re 齿沟圆弧半径： ri 齿沟角： 链轮的节距： p 弦长 分度圆直径：潘存云教授研制d1dda各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计具有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入或推出啮合，并便于加工。链轮主要尺寸计算公式： 9-3 滚子链链轮的结构和材料 reridf360 z p潘存云教授研制潘存云教授研制表 9-2 链轮毂孔最大许用直径 dkmax / mm11 13 15 17 19 21 23 258.00 10 13 16 20 25 28 31 349.525 11 15 20 24 29 33 37 4212.70 18 22 28 34 41 47 51 5715.875 22 30 37 45 51 59 65 7319.05 27 36 46 53 62 72 80 8825.40 38 51 61 74 84 95 109 12031.75 50 64 80 93 108 122 137 15238.10 60 79 95 112 129 148 165 18444.45 71 91 111 132 153 175 196 21750.80 80 105 129 152 177 200 224 24963.50 103 132 163 193 224 254 278 31076.20 127 163 201 239 276 311 343 372zP/mm潘存云教授研制表 9-3 链轮主要尺寸计算公式一览 名 称 代号 计算公式 备 注 分度圆直径 d d=p/sin(180/z) 齿顶圆直径 da damax=d+1.25p-d1 damin=d+(1-1.6/z)p-d1 da=p0.54+ cot(180/z) 若为三圆弧一直线齿形，则有：分度圆弦齿高 ha hamax=(0.625-0.8/z)p-0.5d1 hamin=0.5 (p-d1) z 若为三圆弧一直线齿形，则有：ha=0.27 p 齿 根圆直径 df df =d-d1 齿 侧凸缘圆直径或排间槽dz pcot(180/z)-1.04h2-0.76 mmdgh2 内链板高度 ha是为简化放大齿形的绘制而引入的辅助尺寸hamin相应 damin hamax相应 damax 可在 damax、 damin 范围内任意选取，但选用 damax时，应考虑才用展成法加工有发生顶切的可能性。注： da 、 dg取整数，其它尺寸精确到 0.01 mm表 9-4 链轮的结构尺寸计算公式 倒角宽 ba ba=(0.10.15)p 倒角半径 rx rx p 名 称 代 号 计 算 公 式 备 注 齿宽 双排、三排 bn 0.91b1 0.93b1 单排 0.93b1 0.95b1 四排以上 0.88b1 0.93b1 链轮齿总宽 bfn bfn = (n-1)pt+bf1 倒角深 h h=0.5 p 齿侧凸缘（或排间距）圆角半径 ra ra 0.04 p p 12.7 mm p 12.7 mm P 12.7 mm时，经制造厂同意，也可以使用 p 12.7 mm时的齿宽。 b1为内链节内宽。 仅适用于 B型 n 排数 潘存云教授研制bf1 bf2bf3pt ptr5潘存云教授研制潘存云教授研制d180 z 滚子链链轮端面齿形（二）链轮齿形 这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并便于加工。r2bdcr3 r1aa端面齿形 ： 三圆弧一直线 潘存云教授研制bg(h)r5g潘存云教授研制bB2B3pt ptr5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材料与热处理： 碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。直线指采用标准刀具加工r4潘存云教授研制链轮的结构实心式 小直径潘存云教授研制孔板式 中等直径潘存云教授研制潘存云教授研制链轮的结构实心式 小直径潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制组合式 大直径，齿圈可更换。潘存云教授研制孔板式 中等直径链轮的结构实心式 小直径潘存云教授研制潘存云教授研制链轮的材料链轮的材料应能保证轮齿具有足够的 耐磨性 和 强度，由于小链轮的工作情况较大链轮的恶劣些，故小链轮通常采用较好的材料制造。材 料 热处理 热处理后硬度 应用范围 15、 20 5060HRC z25 的链轮40、 50、 ZG310-570 淬火、回火 4050HRC 无剧烈振动及冲击的链轮15Cr、 20Cr 5060HRC渗碳、淬火、回火有动载荷及传递角大功率的重要链轮 Z50的从动链轮渗碳、淬火、回火功率小于 6kW 、 速度较高、要求传动平稳和噪声小的脸轮夹布胶木一、链传动的速度分析 链条的平均线速度：平均传动比为：R1 11分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿 AB方向， A B链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。其大小为： 9-4 链传动的运动特性 R1链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：为相位角：链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和顺时传动比都作周期性变化。变化范围x A B180z1180z1潘存云教授研制R1R1 1链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。链速 分量 :1同理，对于从动轮，也有：x A B180z1180z1潘存云教授研制R1R1 1上式表明，当主动链轮作等速转动时，从动链轮随 、 的变化作周期性的变速转动。链传动的瞬时传动比：链速分量作周期性变化，从而使链条上下抖动。由于链速是变化的，链传动在工作时，链的瞬时传动比是变化的。会产生振动和动载荷！这种特性被称为链传动的 多边形效应 。1二、链传动的动载荷 链传动中的多边形效应造成链条和链轮都是周期性的变速运动，从而引起动载荷。链条前进的加速度引起的动载荷为：从动链轮的角加速度引起的动载荷为：冲击力为：为保证松边垂度不至过大，安装链传动时，应 :f潘存云教授研制作用在链上的力有圆周拉力 : 离心拉力 :悬垂拉力 :F = 1000P/ v NFc= qv2 NFf =Kf qa10-2 N q 米长质量a 为中心距，Kf 为垂度系数其值与链轮中心线与水平夹角有关 ,见下页适当张紧 n1n2 有效拉力 9-5 链传动的受力分析 F”f =(Ky +sin ) qa 10-2 N F f= Ff F”f max FfF”fa潘存云教授研制0.3 0.5 1 1.5 2 3 5 10 302015105321.51 0.5 0.3f / /(%)Kf Ff”aFff 紧边拉力为：F1 = F + Fc + Ff N松边拉力为：F2 = Fc + Ff Nn1n2F1 F1F2F280 60 =0 20 40 70 垂度系数 Kf 取值潘存云教授研制实际使用区域 9-6 滚子链传动的设计计算一、失效形式1.链板疲劳破坏；2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；3.销轴与套筒铰链的胶合；4.链条铰链磨损；5.过载拉断。二、功率曲线图4321极限功率曲线n1P对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。曲线 1 正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；曲线 2 链板疲劳强度限定的极限功率；曲线 3 滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线 4 铰链胶合限定的极限功率。其极限功率急剧下降；密封润滑不良其极限功率急剧下降；潘存云教授研制10 15 20 40 60 80 100 150 200 400 6008001000 15002000 4000 6000小链轮转速 n1 / (r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率P0/kW48A单排A系列滚子链的功率曲线链号 节距08A 12.710A 15.87512A 19.0516A 25.420A 31.7524A 38.128A 44.4532A 50.840A 63.548A 76.240A32A28A24A20A16A12A10A 08A上述功率曲线的特定条件 : 1.两轮共面 ; 2. 小链轮的齿数 z1=19 3;链节数 Lp=100