机械及其设计-第15章

15.1链传动的特点、类型及应用15.1.1链传动的特点与带传动相比，链传动的优点是：没有弹性滑动和打滑现象，故平均传动比准确；传动效率较高；张紧力小，所以压轴力较小；能在温度高、灰尘多、湿度大及有腐蚀等恶劣条件下工作；工况相同时，链传动的结构较为紧凑。与齿轮传动相比，其优点是：制造安装精度要求低，成本低；适用的中心距范围大（可达十多米），结构简单，重量轻。链传动的缺点是：瞬时传动比不恒定，传动不平衡；工作时有噪声；磨损和拉长后易发生跳齿；不宜在载荷变化很大和急速反向传动中工作；只适用平行轴传动。下一页返回15.1链传动的特点、类型及应用15.1.2链的类型按工作性质不同，链分为传动链、起重链和曳引链。按传动链结构形式主要分为：短节距精密滚子链，简称滚子链；短节距精密套筒链，简称套筒链；齿形链又称无声链以及弯板滚子链等，如图15-2所示。上一页下一页返回15.1链传动的特点、类型及应用15.1.3链传动的应用链传动广泛用应于农业、采矿、冶金、石油化工和起重运输等各行业的各种机械中。目前，链传动所能传递的功率可达3600kW，常用于100kW以下；链速可达30～40m/s，常用在15m/s以下；传动比最大可达15，一般取值小于6，常以2～2.5为宜。上一页返回15.2滚子链与链轮15.2.1滚子链的结构如图15-3所示单排滚子链的结构，由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。而内链板与套筒、外链板与销轴之间分别为过盈配合。链条长度以节数来表示。链工作时应联接成环形，将偶数节链联接起来的链接头称连接链节，如图15-4（a），(b)所示。连接链节的形状与外链节相同，为了便于装拆，其中一侧的外链板与销轴为过渡配合，常用钢丝卡簧（见图15-4（a））或弹簧夹（见图15-4（b））固定。一般开口销多用于大节距链，弹簧夹用于小节距链。链节为奇数时，必须采用过渡链节（见图15-4（c））联接。这种链节的链板工作时因受附加弯曲应力作用，其强度差，所以设计时尽量选择偶数节链。下一页返回15.2滚子链与链轮链节销轴中心的距离称为节距p，其值见表15-1，它是链传动中最主要的参数。节距大，链上各元件尺寸就大，传递的功率亦大；若链轮齿数一定时，节距大，链轮直径就大。若想传递较大的功率，又不致于使传动的外廓尺寸过大，则可采用小节距的双排链（如图15-5所示）或多排链。上一页下一页返回15.2滚子链与链轮15.2.2滚子链链轮（1）链轮的基本参数和径向尺寸链轮的基本参数：其一是链轮齿数z，其二是配用链条基本参数：节距p，滚子链直径d1，排距pt等。链轮的主要尺寸计算公式见表15-2。（2）链轮的齿形链轮的齿形应满足下列要求。保证链条顺利进入和退出啮合，受力均匀、不易脱链、便于加工。目前，较为流行的三圆弧一直线齿形又称凹齿形，是符合国家标准的，如图15-6所示。在绘制链轮零件工作图时，只画轴向齿形（见表15-3），而不画端面齿形，但必须注明基本参数、主要尺寸以及齿形按3RGB1244—85制造的字样，则可选择相应的标准刀具加工出凹齿形的链轮。上一页下一页返回15.2滚子链与链轮（3）链轮材料的选择链轮材料选择原则：既是满足轮齿强度和耐磨性要求，又应有良好的工艺性和合理的价格；因为小链轮轮齿啮合次数比大链轮多，承受的冲击大，所以应该使小链轮的材料优于大链轮。链轮材料选择参考表15-4。（4）链轮的结构常用的链轮结构如图15-7所示：小直径链轮可制成实心式（见图15-7（a）），中等直径链轮可以制成孔板式（见图15-7（b）），直径较大的链轮可制成组合式、（见图15-7（c））或螺栓联接的（见图15-7（d））。上一页返回15.3链传动的运动特性15.3.1链传动的运动不均匀性链与链轮啮合时，链节在链轮上将折成边长为节距、边数为齿数的正多边形的一部分，如图15-8所示。且链轮每转一周，链条转过的长度为pz

。设两链轮转速分别为n1和n2

，则链速v为链传动的传动比i为下一页返回15.3链传动的运动特性用前两式计算的链速和传动比均为平均值。由于多边形的影响，即使主动链轮的角速度ω1为常数，瞬时链速、瞬时传动比和从动链轮的瞬时角速度都将是变化的，其变化周期为节距在链轮上对应的中心角。如图15-8所示的链传动，链节随链轮转动时，销轴中心沿链轮分度圆运动，销轴中心A在主动链轮上的圆周速度vA=r1*ω1

·(r1为主动链轮分度圆半径）。若链的紧边始终位于水平，vA

的水平分量v

即为链速，

vA的铅直分量v’使链条上下抖动。其计算公式为上一页下一页返回15.3链传动的运动特性图15-9为v

和v’

变化规律线图。由于

v

和v’

的周期变化，致使链传动不平稳，并产生有规律的振动。任一瞬时的链速，不但能用主动链轮上的参数描述，也可以用从动链轮上的参数表示，则有据此，链传动的瞬时传动比可由下式计算上一页下一页返回15.3链传动的运动特性15.3.2链传动的载荷在链传动中，链条和从动链轮作变速运动，从而产生附加动载荷；由图15-10可知链节与链轮啮合时产生冲击。链条和从动链轮产生的动载荷为链条与链轮啮合时的冲击动能

为上一页返回15.4链传动的失效形式及功率曲线图15.4.1链传动的失效形式链轮比链条强度高、寿命长（2～3倍），故链条的失效形式也就是链传动的失效形式，其失效形式有以下几种。（1）链板、滚子与套筒的疲劳破坏在闭式链传动中，链条在变应力作用下工作，经过一定的循环次数，链板将发生疲劳断裂，滚子、套筒将出现疲劳破裂。下一页返回15.4链传动的失效形式及功率曲线图（2）销轴与套筒的磨损在传动中组成铰链的销轴与套筒产生摩擦磨损，而磨损后，链节距加大，链条总长加长，松边垂度增加，动载荷增大，振动和噪声增大，引起跳齿，引起链边互相碰撞等。

（3）销轴与套筒的胶合在润滑不良或转速过高时，铰链的摩擦表面易发生胶合破坏。（4）链条静强度破断低速重载的链条过载时，易发生静强度不足而破断。这是低速链的主要失效形式。上一页下一页返回15.4链传动的失效形式及功率曲线图15.4.2极限功率曲线图在不同的工作条件下，链传动的主要矢效形式不同，但各种失效形式都在一定条件下限制着其承载能力。通过实验作出的单排链的极限功率曲线图如图15-11所示。15.4.3滚子链的许用功率曲线它是按照下列条件试验得到的：主动链轮和从动链轮的轴线水平又平行，且两轮位于同一平面内；小链轮齿数z1=19

；传动比i=3；链节数

节Lp=100；单排链；载荷平稳；采用推荐的润滑方式；使用寿命T=15000小时；链节距因磨损引起的伸长量又不超过3﹪。当所设计的链传动的参数与上述实验条件相同时，根据P0=P

和小链轮的转速

在图15-12中确定链号；当与上述实验条件不同时，则应用式（15-8）计算出P0

。上一页返回15.5滚子链传动的设计计算15.5.1中、高速链传动的设计计算（1）确定链传动比设计链传动时，其传动比可用式（15-2）计算。但通常将链传动的传动比限制在i≤7，推荐i

≤2～2.5。（2）确定链轮齿数一般是根据链速

按表15-5的推荐选择小的链轮齿数z1

，而

z2=i·

z1。链轮齿数优先选用以下数列：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114。由于链条的节数常为偶数，则链轮齿数应选用奇数或与链节数互为质数的奇数，目的在于使链传动磨损均匀性好。

下一页返回15.5滚子链传动的设计计算（3）确定链号和链节距链号和节距，可根据所传递的功率

及小链轮的转速n1由图15-12所示滚子链许用功率曲线图中选定。由于设计的链传动的工作条件与制定许用功率曲线时的实验条件不完全一致，因此，应使用修正计算公式上一页下一页返回15.5滚子链传动的设计计算（4）验算链速为了防止链传动的动载荷和噪声过大，必须对链速加以限制。一般要求满足下式如果要想充分发挥链传动的工作能力，推荐链速为v=6～8m/s。

上一页下一页返回15.5滚子链传动的设计计算（5）确定链条节数和中心距一般推荐初选中心距α0=(30～50）p

，最大为

α0max=80p，有张紧装置或托板时

α0max≥80p，中心距不可调整时，

α0max≈30p。初步选定中心距α0

后，用于表示链条长度的链节数Lp，可用下式计算将上式计算结果调整，并且最好取为偶数，用Lp表示，然后计算理论中心距α

，即上一页下一页返回15.5滚子链传动的设计计算（6）计算压轴力链传动时，也有紧边和松边，而紧边拉力F1

等于圆周力和离心力以及链条下垂所产生的悬垂拉力之和；松边拉力仅包括前者的后两项。当v

≤12m/s时，离心力很小；悬垂拉力的大小与传动布置方式和链条工作时允许的垂度有关。由于链传动的初拉力较小，所以悬垂拉力也较小。若不计离心拉力和悬垂拉力，则链传动中的压轴力QF可近似用下式计算（7）链轮的几何尺寸计算和零件工作图的绘制。（8）布置、张紧与润滑。上一页下一页返回15.5滚子链传动的设计计算15.5.2低速链传动的设计计算链速为v≤0.6m/s的低速传动，其主要失效形式是链条的静拉断，故应按静拉强度条件进行计算。首先根据已知条件，参考图15-12初选链号，然后由表15-1查得链条的许用最低破断载荷Q值，并用下式校核安全系数S，即上一页返回15.6链传动的布置、张紧与润滑15.6.1链传动的布置链传动的布置是否合理，对其工作能力、使用寿命都有较大的影响。链传动合理布置的原则有以下几条。①为保证链传动的正确啮合，两链轮应位于同一铅垂面内，且两轴线平行。如图15-15（a）所示。②两链轮中心线最好水平布置或者使其水平线夹角φ

≤45°，如图15-15（b）所示，尽量避免

φ=90°。下一页返回15.6链传动的布置、张紧与润滑③一般链传动的紧边，松边可以布置在上，也可以在下，但紧边在上为佳。对于中心距

α＜30、传动比i＞2或

α＜60、i＜1.5的水平传动，则必须使紧边上，松边在下，这样可以防止咬链或链条两边相互碰撞。④必须采用垂直传动时，两链轮应偏置，使两链轮中心不在同一铅垂面内，如图15-15（c）所示。否则应采用张紧装置。上一页下一页返回15.6链传动的布置、张紧与润滑15.6.2链传动的张紧链传动的张紧方法很多，常用的张紧方法有以下几种。①调整中心距

此法与带传动张紧方法一样。②用张紧装置

当中心距不可调时应采用此法，张紧轮直径稍小于小链轮直径，并将张紧轮安装在松边靠小链轮一侧。张紧轮可用链轮也可用滚轮还可用托板，如图15-16所示。当双向传动时，应在两边都设有张紧装置。上一页下一页返回15.6链传动的布置、张紧与润滑15.6.3链传动的润滑润滑可以减少链传动的磨损，有利于缓和链节和链轮轮齿的冲击。为了提高链传动的使用寿命，必须保证具有良好的润滑条件，并应合理地选择润滑剂。常用的润滑方法见表15-8,润滑方式可根据链速和链号按图15-17选择，不同温度下的润滑油选择按表15-9选择。上一页返回图15-1链传动示意图返回图15-2传动链的类型返回图15-3单排滚子链的结构返回图15-4滚子链的接头形式返回表15-1滚子链的基本参数与尺寸返回图15-5双排滚子链结构返回表15-2滚子链轮主要尺寸及计算公式返回图15-6链轮齿形返回表15-3滚子链轮轴向齿廓返回表15-4常用的链轮材料返回图15-7链轮结构返回图15-8链传动的运动分析返回图15-9速度线图返回图15-10链节与链