机械设计基础86滚子链传动的设计计算

1、第六节滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式1、链的疲劳破坏由于链在运动过程中所受的载荷不断变化，因而链在变应力状态下工作，经过一定的循环次数后，链板会产生疲劳断裂或滚子表面会产生疲劳点蚀和疲劳裂纹。在润滑条件良好和设计安装正确的情况下，疲劳强度是决定链传动工作能力的主要因素。2、铰链磨损链节在进入啮合和退出啮合时，销轴与套筒之间存在相对滑动，在不能保证充分润滑的条件下，将引起铰链的磨损。磨损导致链轮节距增加，链与链轮的啮合点外移，最终将产生跳齿或脱链而使传动失效。由于磨损主要表现在外链节节距的变化上，内链节节距的变化很小，因而实际铰链节距的不均匀性增大，使传动更不平稳。它是开式链传动的

2、主要失效形式。但是近几年来由于链轮的材料、热处理工艺、防护和润滑的状况等都有了很大的改进，因而在闭式传动中链因铰链磨损而失效已不再是限制链传动的主要因素。3、链条铰链的胶合由于套筒和销轴间存在相对运动，在变载荷的作用下，润滑油膜难以形成，当转速很高时，使套筒与销轴间发生金属直接接触而产生很大摩擦力，其产生的热量导致套筒与销轴的胶合。在这种情况下，或者销轴被剪断，或者套筒、销轴与链板的过盈配合松动，从而造成链传动的失效。4、链条静力拉断在低速重载的传动中或者链突然承受很大的过载时，链条静力拉断，承载能力受到链元件的静拉力强度的限制。 5、多次冲击破断工作中由于链条反复启动、制动、反转或受重复冲击

3、载荷时承受较大的动载荷，经过多次冲击，滚子、套筒和销轴最后产生冲击断裂。它的应力总循环次数一般在以内，它的载荷一般较疲劳破坏允许的载荷要大，但比一次冲击破断的载荷要小。6、链轮轮齿的磨损或塑性变形在滚子链传动中，链轮轮齿磨损或塑性变形超过一定量后，链的工作寿命将明显下降。可以采用适当的材料和热处理来降低其磨损量和塑性变形。通常链轮的寿命为链的寿命23倍以上，故链传动的承载能力以链的强度和寿命为依据。 二、滚子链传动的额定功率链传动的工作情况不同，失效形式也不同。图为链在一定寿命下，小链轮在不同转速时由各种失效形式所限定的极限功率曲线(亦称帐篷曲线)。图中：1是在良好而充分润滑条件下由磨损破坏限

4、定的极限功率曲线；2是在变应力下链板疲劳破坏限定的极限功率曲线；3是由滚子套筒冲击疲劳破坏限定的极限功率曲线；4是由销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线；5是良好润滑条件下的额定功率曲线，是设计时所使用的曲线；6是润滑条件不好或工作环境恶劣的情况下的极限功率曲线，这种情况下链磨损严重，所能传递的功率甚低。滚子链的极限功率曲线 推荐的润滑方式1人工定期润滑；2滴油润滑；3油浴或飞贱润滑；4压力喷油润滑注意：1、是在特定条件下得到的。特定条件：是指=19；=100节；单排链；两链轮安装在平行的水平轴上，两链轮共面；载荷平稳；按照推荐的润滑方式润滑；工作寿命为15000小时；链因磨损而引起的相对伸长量不

5、超过3%。2、当实际情况不符合特定条件时，应对查得的值进行修正。3、当不能保证按推荐的润滑方式时，则设计时应将值按如下数值降低：当1.5m/s，润滑不良时，降至(0.30.6)；无润滑时，降至0.15(寿命不能保证15000小时)；当1.5m/s<7m/s，润滑不良时，降至(0.150.3)；当>7m/s，若润滑不良时，该传动不可靠，不宜采用。三、滚子链传动的设计步骤和方法 链传动设计根据链速不同分为一般与低速两种情况：通常，一般(0.6m/s)的链传动按功率曲线设计计算，低速(<0.6m/s)链传动按静强度设计计算。1、一般(0.6m/s)的链传动设计方法(1)确定链轮齿数

6、和速比链轮齿数的多少对传动平稳性和使用寿命有很大影响。小链轮齿数的选择应适中。若小链轮齿数过少，运动速度的不均匀性和动载荷都会很大；链节在进入和退出啮合时，相对转角增大，磨损增加，冲击和功率损耗也增大。增加小链轮齿数对传动有利，但如Z1选得太大时，大链轮齿数Z2将更大，除增大了传动的尺寸和质量外，还易发生跳齿和脱链，使链条寿命降低。 当销轴和套筒磨损后，链节距的增长量p和节圆由分度圆的外移量d有如下关系：当节距p一定时，齿高就一定，也就是说允许的节圆外移量d就一定，齿数越多，允许不发生脱链的节距增长量p就越小，链的使用寿命就越短。如选得太大，大链轮齿数则将更大，除了增大传动尺寸和重量外，也会因

7、链条节距的伸长而发生脱链，导致降低使用寿命。确定后，从动轮齿数=，通常=120。链传动速比通常小于6，推荐=23.5，但在<3m/s，载荷平稳外形尺寸不受限制时，可达到10。由于链节数通常是偶数，为考虑磨损均匀，小链轮齿数一般应取奇数。当链速很低时，滚子链传动小链轮最小齿数可选到=9，一般小链轮齿数可根据传动比按表选取。小链轮齿数传动比123456>6齿数27312533172117(2)确定计算功率链传动所需的额定功率按下式确定：链传动工作情况系数载荷情况原动机种类电动机汽轮机内燃机有流体机构无流体机构平稳的传动稍有冲击的传动有大冲击的传动1.01.31.51.01.21.41.

8、21.41.7(3)链的节距链节距的大小直接决定了链的尺寸、重量和承载能力，而且也影响链传动的运动不均匀性(也称多边形效应)，产生冲击、振动和噪声。为了既保证链传动有足够的承载能力，又减小冲击、振动和噪声，设计时应尽量选用较小的链节距。在高速重载时，宜用小节距多排链；低速重载时，宜用大节距排数较少的链。链条节距P可根据功率P0和小链轮转速n1由额定功率曲线选取，并且还要结合表9-1查出合适的链节距和排数。式中：为特定条件下链所能传递的功率； Pca为链传动的计算功率；为工作情况系数，当工作情况特别恶劣时，值较表值要大得多； 为小链轮齿数系数， 为多排链系数； 为链长系数，链板疲劳查曲线1，滚子

9、、套筒冲击疲劳查曲线2。 (2)选择型号，确定链节距和排数 链的型号由和小链轮转速由图6-7确定链条型号、链节距。(4)确定中心距和链节数中心距的大小对传动有很大影响。中心距小时，链节数少，链速一定时，单位时间内每一链节的应力变化次数和屈伸次数增多，因此，链的疲劳和磨损增加。中心距大时，链节数增多，吸振能力高，使用寿命长。但中心距太大时，又会发生链的颤抖现象(尤其在松边上)，使运动的平稳性降低。设计时如无结构上的特殊要求，一般可初定中心距=(3050)。最大中心距80，最小中心距可按下式取值：当3时， ()(3050)(mm)当>3时， ()(mm)式中：、分别为小、大链轮的顶圆直径(m

10、m)。链节数利用带传动中带长的计算公式将该式除以链节距，经整理后得链条的节数应取整数，且最好为偶数。故应按圆整的计算中心距：为了保证链条有一定的垂度，不致安装太紧，实际安装中心距应比计算值小0.20.4%。若要求中心距可调整，则其调整范围一般应大于或等于2，即2，这时实际安装中心距为=- 对于中心距固定又无张紧装置的链传动，应注意中心距的准确性。(5)计算作用在轴上的轴压力由于链传动是啮合传动，勿需很大的张紧力，故作用在轴上的压力也较小，可取 =(1.21.3)，为链传动的工作拉力。=1000/(N) 2、低速(<0.6m/s)链传动设计方法对于链速<0.6m/s的低速链传动，其主

11、要失效形式是链条受静力拉断，故应进行静强度校核。静强度安全系数应满足下式要求：式中：为链的极限拉伸载荷，=，为链的排数；为单排链的极限拉伸载荷(表6-1)。第七节链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置链传动的布置是否合理，对传动的质量和使用寿命有较大的影响。布置时，链传动的两轴应平行，两链轮应处于同一平面；一般宜采用水平或接近水平布置，并使松边在下。 二、链传动的张紧链条张紧的目的，主要是为了避免链的悬垂度太大，啮合时链条产生横向振动，同时也是为了增加啮合包角。常用的张紧方法有：1、用调整中心距张紧。2、用张紧装置张紧。中心距不可调时使用张紧轮，张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮

12、，也可以是无齿的辊轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。辊轮的直径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张紧轮张紧装置有自动张紧式和定期张紧式两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧。三、链传动的润滑良好的润滑有利于减小磨损，降低摩擦损失，缓和冲击和延长链的使用寿命。根据链速和链节距选择润滑方式对于开式传动和不易润滑的链传动，可定期拆下链条，先用煤油清洗干净，干燥后再浸入70至80度润滑油中片刻(销轴垂直放入油中)，尽量排尽铰链间隙中的空气，待吸满油后，取出冷却，擦去表面润滑油后，安装继续使用。例设计一拖动某带式运输机的滚子链传动

13、。已知条件为：电动机型号Y160M-6(额定功率P =7.5kW，转速n1=970r/min)，从动轮转速n2=300r/min，载荷平稳，链传动中心距不应小于550mm，要求中心距可调整。解：1、选择链轮齿数链传动速比：选小链轮齿数z1=25。大链轮齿数 z2=iz1=3.23×25=81，z2<120，合适。2、确定计算功率已知链传动工作平稳，电动机拖动，选KA =1.3，计算功率为Pc=KAP=1.3×7.5kW=9.75kW3、初定中心距a0，取定链节数Lp初定中心距a0=(3050)p，取a0=40p。 取Lp =136节(取偶数)。4、确定链节距p首先确定系数KZ，KL，KP。小链轮齿数系数KZ =1.34； KL =1.09选单排链KP=1.0。所需传递的额定功率为选择滚子链型号为10A，链节距 p=15.875mm。5、确定链长和中心距链长L=Lp×p/1000=136×15.875/1000=2.16m中心距a>550mm，符合设计要求。中心距的调整量一般应大于2p。a2p=2×15.875mm=31.75mm实际安装中心距 a' =a-a=(643.3-31.75)mm=611.55mm6、求作用在轴上的力链速工作拉力F=1000P/v=1000×7.5