链传动

4. 链条的静力拉断
点此观看链传动的失效形式
4.4 滚子链传动的设计
4.4.2 额定功率曲线图
4.4 滚子链传动的设计
4.4.3 链传动的设计步骤和计算准则
对于一般链轮v>0.6m/s的链传动，主要失效形式为疲劳破坏，故设计 计算通常以疲劳强度为主并综合考虑其他失效形式的影响。设计准则为：
Pc P
链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。
传动平稳性较差，工作时振动、冲击、噪声较大，不宜用于载荷变化很大、 高速和急速反转的场合。
4.1 概述
4.1.2链传动的类型和应用
1. 根据用途的不同，链传动分为传动链、起重链和牵引链。
传动链主要用来传递动力； 起重链主要用在起重机中提升重物； 牵引链主要用在运输机械中移动重物。
解：
1.确定链轮齿数 Z1 Z 2
n1 720 (1) 传动比 i12 n 230 3.13 2
(2) 查表4-8选小链轮齿数 Z1 21 ，（假设 3m / s 5m / s ） (3) 大链轮齿数Z2 i12 Z1 65.75,圆整取Z2 66 (4) 实际传动比 i12
2. 根据结构的不同，常用的传动链又可分为滚子链和齿形链。
滚子链和齿形链结构点此查看 滚子链结构简单、磨损较轻，故应用较广。
齿形链虽传动平稳、噪声小，但结构复杂、重量较大且价格较高，主要用 于高速(v>30 m/s)传动和运动精度要求较高的传动中。
4.1 概述
一般链传动的应用范围为：传递功率P 100 kW；传动比 i 8； v m/s；中心距 am ；效率η=0.92～0.97。目前链传动 链速 20 6 的最大传递功率已达5000 kW，最大的传动比达到15，最高链速 可达40 m/s，最大中心距达8 m。
圆整，一般取偶数
由上式可推导出实际中心距的计算公式
2 2 p z1 z2 z1 z2 z1 z2 a Lp Lp 8 4 2 2 2
4.4 滚子链传动的设计
4.4.5 链传动的设计计算
当链节啮上链轮轮齿的瞬间，作直线运动 的链节铰链和以角速度ω作圆周运动的链轮轮 齿，将以一定的相对速度突然相互啮合，从而 使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。
ω
4.3 链传动的工作情况分析
链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，张紧的目的主要是使松 边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。 链的紧边拉力为： 链的松边拉力为：
4.2 滚子链和链轮
齿槽各部分尺寸的计算公式见下表
链轮的基本参数是节距、滚子外径、齿数及排距。链轮的分度圆直 径、齿顶圆直径及齿根圆直径是链轮的主要尺寸，计算公式为
d p 180 sin z
180 d a p 0.54 cot z
d f d d1
4.2 滚子链和链轮
3. 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 链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，所受冲击也 较严重，故小链轮材料一般优于大链轮。 链轮常用材料和应用范围见下表。
4.3 链传动的工作情况分析
一、链传动的速度 分析
在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形 的边长等于链条的节距 p。
传动链的结构特点1
外链板
内链板
滚子
套筒
销轴
滚子链组合过程
4.2 滚子链和链轮
传动链的结构特点1
当内、外链节间相对曲伸时，套筒可绕销轴自由转动。而当 链条与链轮啮合时，活套在套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动， 可以减轻链和链轮轮齿的磨损。
链板制成“8”字形，是为了使链板各横截面趋于等强度，同 时也减轻了链的重量和运动时的惯性力。 链条上相邻两销轴中心的距离称为节距，用p表示。节距p是 滚子链的主要参数，p值越大，链条各零件尺寸越大，所能传递 的功率也越大。
4.2 滚子链和链轮
链轮轴面齿廓采用圆弧状(图b)以使链节进入和退出啮合比较方 便，其尺寸参阅有关手册。
4.2 滚子链和链轮
2. 链轮的结构 直径较小的链轮可制成整体式(图a)；直径中等的链轮制成腹 板式或孔板式（图b）；直径较大的链轮制成组合式结构(图 c)，常采用可更换的齿圈用螺栓联接在轮毂上。
4.1 概述
4.1.1 链传动的工作原理和特点
1.工作原理
链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
10.1 概述
2.特点
与带传动相比：没有滑动现象；能保持准确的平均传动比；链条不 需太大的张紧力，对轴压力较小；传递的功率较大，效率较高，低速 时能传递较大的圆周力。 与齿轮传动相比：链传动的结构简单，安装方便，成本低廉，传动 中心距适用范围较大(中心距最大可达十多米)，能在高温、多尘、油 污等恶劣的条件下工作。
一般设计链传动时的已知条件为：传动的用途和工作情况，原动机的类 型，需要传递的功率，主动轮的转速，传动比以及外廓安装尺寸等。 设计计算一般包括：确定滚子链的型号、链节距、链节数，选择链轮的 齿数、材料、结构、绘制链轮工作图并确定传动的中心距。
例题4-1设计一带式输送机的滚子链传动。已知需传递的功率P＝10 kW，主动链轮转速 n1＝720 r/min，从动链轮转速n2 ＝230 r/min，工作 载荷平稳，中心距可以调整。
Z 2 66 3.14 Z1 21
允许
2.确定链条型号、节距
(1) 查表4-9得工作情况系数
K A 1.0
4.5 链传动的使用和维护
(2) 查图4-10得小链轮齿数系数 KZ 0.898 (3) 按式(4-12)计算 P0
110 / 0.898 11.14 KW KzK p Pc 查图4-16确定链条型号12A (4) 由n1 、
链传动主要用在中心距较大，要求平均传动比准确以及工作环 境恶劣的场合，目前在农业、矿山、建筑、石油、化工和起重 运输等机械中得到广泛的应用。
4.2 滚子链和链轮
4.2.1 滚子链的结构和标准
滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成； 内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。
2a z z p z2 z1 L' P 0 1 2 124.78 p 2 a0 2 p
2
4.5 链传动的使用和维护
(3) 圆整，取链节数 LP =124节 (4) 计算实际中心距a
p z1 z2 z1 z2 z1 z2 a Lp Lp 8 4 2 2 2 5.计算作用在轴上的压力 FQ
4.2 滚子链和链轮
为减小链轮直径，当载荷较大时，可用节距较小的双排链或 多排链，但由于制造和安装精度的影响，各排载荷分布不易均 匀，故排数不宜过多。
传动链的结构特点1
双排滚子链
4.2 滚子链和链轮
滚子链的标准
滚子链的基本参数和尺寸
4.2 滚子链和链轮
4.2 滚子链和链轮
链条的接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ处的固定形式有：
2.链的节距和排数 在满足承载能力的前提下，尽量选用较小节距的单排链，当在高 速大功率时，可选用小节距的多排链。 3.中心距和链节数
一般中心距取a<80p，大多数情况下取a=(30~50)p
4.4 滚子链传动的设计
链条的长度以链节数Lp表示
L a z1 z2 z2 z1 p Lp 2 ( ) p p 2 2 a
链条作用在链轮轴上的压力Q可近似取为
（4-15）
Q (1.2 ~ 1.3) Fe
当有冲击、振动时，式中的系数取大值
4.4 滚子链传动的设计
4.4.4 链传动主要参数的选择
1.链轮齿数和传动比
为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数不宜过小 （Z1≥17），大链轮齿数z2=iz1，不宜过多，通常z2<120 链传动的传动比i不宜大于7，一般推荐 i =2~3.5。
在现实当中，P0不能作为[P]，因而需要对P0进行修正，即
Pc K A P KZ K p P0 KA P0 P KZ K p
4.4 滚子链传动的设计
对于一般链轮v≤0.6m/s的链传动，主要失效形式为链条的过载拉断， 因此应进行静强度计算，即
QB n S 4~8 K A F1
链的平均速度为：
v
z1n1 p zn p 2 2 60 1000 60 1000
链传动的平均传动比为： n z i 1 2 n2 z1
动画演示
链条铰链A点的前进分速度 vx R11 cos 上下运动分速度 v y R11 sin
4.3 链传动的工作情况分析
二、链传动的运动不均匀性
K AP
(5) 查表4-16得相应链节距p=19.05mm 3.校核链速
(1)

z1n1 p 4.8m / s 60 1000
(2) 查表4-7校核链速 合适
4.确定链节数 LP 、计算中心距a
(1)初选中心距 a0，由 a0 (30 ~ 50) p ，取a0 40 p (2) 初选链节数 L' P
链作用在轴上的压力近似取为： Q=F1+F2=KQFe K 为压轴力系数
Q
4.4 滚子链传动的设计
4.4.1 链传动的失效形式
链传动的失效大多是链条失效，其主要失效形式有：链条疲 劳破坏、铰链磨损、铰链胶合和链条拉断。 1. 链传动由于紧边和松边的拉力不同，使链条各元件受变应 力作用。当应力达到一定数值，并经过一定的循环次数后， 将会发生链板疲劳断裂或套筒、滚子表面疲劳点蚀。这是闭
由上述分析可知，链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期 性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。 因为从动链轮的角速度为： 2
vx R cos 1 1 R2 cos R2 cos R1 cos
所以链传动瞬时传动比为： i 1 R2 cos
链条前进的加速度引起的动载荷为： Fd1 mac mR112 sin
从动链轮的角加速度引起的动载荷为： F
d2


J d 2 R2 dt
链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。链 节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链 轮的转速越高，则冲击越强烈。
用开口销固定，多用于大节距链
弹簧卡片固定，多用于小节距链
4.2 滚子链和链轮
4.2.2 滚子链链轮
1.链轮的齿形
链轮轮齿的齿形应保证链节能 自由地进入或退出啮合，在啮合 时应保证良好的接触，同时它的 形状应尽可能地简单，便于加工。 根据国标GB/T1243—2006的规 定，链轮端面齿形如图所示。 这种齿形的轮齿工作时，啮合处的应力较小，因而具有较高的承载 能力。链轮齿廓可用标准刀具加工，因此，按标准齿形设计的链轮， 其端面齿形无须在工作图上画出，只须注明“齿形按GB/T 1243— 2006规定制造”即可。
2
当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比 都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。 链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边 形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。
4.3 链传动的工作情况分析
三、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。
2. 链条铰链磨损 在链节进入啮合和退出啮合时，铰链的销轴与套筒即承受较 大的压力，又产生相对转动，因而导致销轴和套筒的接触面磨 损。发生磨损后，使链节增长，动载荷增加，链与链轮啮合失 常，严重时引起脱链，这是开式链传动的主要失效形式。
4.4 滚子链传动的设计
3.
在高速大负荷的工况下，套筒与销轴间的摩擦热量大、局 部温升高、油膜易破裂，导致销轴与套筒工作表面金属的直 接接触，从而产生局部粘着而发生胶合。胶合限制了链传动
F1 Fe Fc Fy
F2 Fc Fy
其中：Fe为有效圆周力： F 1000 P e
v
Fc为离心力引起的拉力： Fc qv 2
Fy为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。
在上述各式中，P 为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链 条的质量(kg/m)。