第九章 链传动
9-1 链传动的特点及应用
链传动是一种挠性传动,通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。
组成:
链条
小链轮
大链轮
链传动优点:
(与摩擦型带传动比)
保持准确的平均传动比
传动效率高
作用于轴上的径向压力小
链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑
能在高温的潮湿环境中工作
(与齿轮传动比)
制造安装精度要求较低
成本较低
在远距离传动时,比齿轮传动轻便得多
链传动缺点:
只能实现平行轴间链轮的同向传动
运转时不能保持恒定的瞬时传动比
磨损后易发生跳齿
工作时有噪声
不宜用在载荷变化很大、高速、急速反向的传动中
应用场合:
要求工作可靠
两轴相距较远
低速重载
工作环境恶劣
其他不宜使用齿轮传动的场合
链条按用途分类:
传动链
短节距精密滚子链(简称滚子链)
齿形链
输送链
起重链
9-2 传动链的结构特点
滚子链
一般传递的功率在 100 kW 以下
链速不超过 15 m/s
滚子链结构:
滚子
套筒
销轴
内链板
外链板
配合方式:
过盈配合
内链板与套筒之间
外链板与销轴之间
间隙配合
滚子与套筒之间
套筒与销轴之间
活动方式:
内、外链板相对挠曲时,套筒可绕销轴自由转动
滚子活套在套筒上,工作时沿链轮齿廓滚动,以减轻齿廓的磨损
销轴与套筒接触面是链的主要磨损位置,应在内、外链板间留少许间隙,便于润滑油渗入
链板制成 8 字形:
使各个横截面具有接近相等的抗拉强度
减小链的质量和运动时的惯性力
多排链:
传递大功率时可以使用多排链,排数越多承载能力越强
但受限于精度,各排链承受的载荷不易均匀,故排数不宜过多
接头形式:
滚子链和链轮啮合的基本参数:
我国链条标准:
GB/T 1243-2006 传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮
后缀 A 或 B 表示 A 系列(适用于以美国为中心的西半球区域,主要)或 B 系列(欧洲区域)
滚子链的标记:
链号 - 排数 - 整链链节数 标准编号
例:08A-1-88 GB/T 1243-2006
表示 A 系列、节距 12.7 mm、单排、88 节的滚子链
齿形链
又称无声链,由一组带有两个齿的链板左右交错并铰接而成
齿楔角:
每个链板的两个外侧直边(工作边)间的夹角
一般为 60°
内导板齿形链导向性好,工作可靠,适用于高速重载传动
链轮宽度大于25 ~ 30 mm 时,一般采用内导板齿形链
外导板齿形链结构简单但导向性差,链轮宽度较小时使用
齿形链优点:
传动平稳、噪声小
承受冲击性能好
效率高
工作可靠
应用场合:高速、大传动比、小中心距等工作条件较为严酷的场合
齿形链缺点:结构复杂、难于制造、价格较高
9-3 滚子链链轮的结构和材料
链轮由轮齿、轮缘、轮辐和轮毂组成。链轮设计主要是确定其结构和尺寸,选择材料和热处理方法。
链轮齿形
非共轭啮合
端面:实际齿槽形状取决于加工轮齿的刀具和加工方法,并应使其位于最小和最大齿槽形状之间,常用“三圆弧一直线”
轴面:应作图
查表:滚子链链轮的齿槽形状
链轮的基本参数和主要尺寸
基本参数:
链轮的主要尺寸和计算公式:查表
链轮的结构
链轮的材料
小链轮应采用较好的材料制造
链轮常用材料和应用范围:查表
9-4 链传动的工作情况分析
链传动的运动特性
链传动平均传动比:
链速瞬时变化:
前提:主动链轮转速恒定
链速变化呈周期性,链轮转过一个链节,对应链速变化的一个周期
转速越高、齿数越少,链速变化范围越大
由此,从动轮转速为
链传动瞬时传动比:
链传动多边形效应:
链传动的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关
链传动的动载荷
链速变化引起的惯性力:
从动链轮因角加速度引起的惯性力为:
链轮转速越高、节距越大、齿数越少,则惯性力越大,相应动载荷越大;同时链条沿垂直方向的变速运动也会产生一定的动载荷
链节和链轮啮合瞬间的相对速度,也将引起冲击和振动:节距越大、链轮转速越高,冲击越严重
链传动的受力分析
链条安装时应有一定的张紧力——通过使链条保持适当的垂度所产生的悬垂拉力
紧边拉力与松边拉力:
有效圆周力:
离心力引起的拉力:
悬垂拉力:
其中:
9-5 滚子链传动的设计计算
链传动的失效形式
链的疲劳破坏
经过一定循环次数后,链板将会因疲劳而断裂
套筒和滚子表面将会因冲击而出现疲劳点蚀
链条的疲劳强度为决定链传动承载能力的主要因素
链条铰链的磨损
使链节距增大,链条总长度增加
使链的松边垂度发生变化
增大运动的不均匀性和动载荷,引起跳齿
链条铰链的胶合
胶合在一定程度上限制了链传动的极限转速
链条的静力破坏
导致链条变形持续增加的最小负载将限制链条能够承受的最大载荷
链传动的额定功率
极限功率曲线:
在润滑良好、中等速度下,链传动的主要承载能力主要取决于链板的疲劳强度
随着转速提高,链传动的动载荷增大,传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度
当转速很高时,胶合将限制链传动的承载能力
额定功率曲线:
通过试验确定额定功率曲线,一个试验条件:查表
当链传动的工作条件与试验条件不同时,额定功率应予以修正。修正时考虑工作情况、主动链轮齿数、链传动的排数
链传动的参数选择
“小链轮不宜太小,大链轮不宜太大”
链轮齿数过少的缺点:
增加运动的不均匀性和动载荷
链条在进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大
链传动的圆周力增大,从整体上加速铰链和链轮的磨损
链轮齿数过多的缺点:
增大传动总体尺寸
常取链轮齿数为奇数,并尽可能与链节数互质:链节数通常为偶数,这样可以使链条和链轮磨损均匀
链条在小链轮上的包角不应小于120°
中心距过小的缺点:
单位时间内链条的绕转次数增多,链条曲伸次数和应力循环次数增多,加剧链条的磨损和疲劳
链条在小链轮上的包角变小,每个轮齿所受的载荷增大,易出现跳齿和脱链现象
中心距太大的缺点:松边垂度过大,传动时造成松边颤动
节距大可以提高承载能力
节距大的缺点:
总体尺寸增大
多边形效应显著
振动、冲击、噪声更严重
滚子链传动的设计计算
已知条件:
链传动的工作条件
传动位置与总体尺寸限制
设计内容:
链轮的材料、几何尺寸
润滑方式、张紧方式等
设计步骤和方法:
链轮齿数一般为 17 ~ 114
传动比:
(4)计算链节书和中心距
链传动最大中心距为
润滑方式:查表
9-6 链传动的布置、张紧、润滑与防护
链传动的布置
链轮必须位于铅垂面内,两链轮共面
中心线可以水平或倾斜,尽量不要处于铅锤位置
紧边在上,松边在下
具体布置:查表
链传动的张紧
目的:避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象、增加链条与链轮的啮合包角
张紧方法:
调节中心距(中心距可调时)
张紧轮
链轮或滚轮
直径与小链轮的直径相近
自动张紧(弹簧、吊重等)或定期张紧(螺旋、偏心等调整装置)
压板、托板
链传动的润滑
润滑作用:缓和冲击、减轻磨损、延长链条使用寿命
推荐润滑方式:查表
链传动的防护
应用防护罩将链传动装置封闭,与灰尘隔离以保证正常润滑
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