滚子链传动的设计

    1.链传动的主要失效形式

    1）链板的疲劳破坏

    在链传动中，由于松、紧边拉力不同，在变应力的作用下，链板最终将发生疲劳断裂。在正常的润滑条件下，链板的疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。

    2）多次冲击破断

    在中、高速闭式链传动中，滚子、套筒和销轴会因反复多次的啮合冲击，而发生冲击疲劳破坏或在经常启动、反转、制动的链传动中，由于过载而发生冲击破断。

    3）链条铰链的磨损

    铰链磨损会使链节距增大而脱链。这种失效形式一般发生在润滑密封不良的开式传动中。

    4）销轴和套筒的胶合

    当链速过高或润滑不良时，销轴和套筒的工作表面上将发生胶合破坏。胶合破坏存在的可能性限定了链传动的极限转速。

    5）静强度拉断

    在低速重载或严重过载下，链条被拉断。

    2.功率曲线图

    在特定的实验条件下，可求得链传动不失效所能传递的功率P0，并绘制功率曲线图。图6－23所示为在下列特定的条件下绘制的A系列滚子链功率曲线：两链轮端面共面，小链轮齿数z1＝19，传动比i＝3，中心距a＝40p，单排链，载荷平稳，采用推荐的润滑方式润滑，工作寿命为15 000h。

    图6－23 A系列滚子链功率曲线

    当实际工作寿命低于15 000h时，则按有限寿命进行设计，其允许传递的功率可高些。设计时可参考有关资料。

    润滑情况对链传动的许用功率有很大影响（见图6－23）。设计时若不能采用推荐的润滑方式润滑，则应将由图查得的P0值减小：当v≤1.5m／s时，取图示值的50％；当1.5m／s＜v≤7m／s时，取图示值的15％～30％。

    3.链传动的设计计算

    1）中、高速链传动

    中、高速（v≥0.6m／s）链传动的主要失效形式是链条疲劳或冲击疲劳破坏，它可按滚子链额定功率曲线图进行设计。

    当实际工作条件与上述特定条件不同时，应对查得的P0值加以修正。此时链传动所能传递的功率为

    式中：P——名义功率（kW）；

    KA——工况系数，查表6－11；

    Kz——小链轮齿数系数，查表6－12；Ki——传动比系数，查表6－13；

    Ka——中心距系数，查表6－14；

    KP——多排链系数，查表6－15。

    表6－11 工况系数KA

    表6－12 小链轮齿数系数Kz

    表6－13 传动比系数Ki

    表6－14 中心距系数Ka

    表6－15 多排链系数KP

    2）低速链传动

    低速（v≤0.6m／s）链传动主要失效形式为链条过载拉断，必须对其进行静强度计算。通常是校核链的静强度安全系数S，其计算式为

    式中：FQ——极限拉伸载荷（N），查表6－8；

    F——链的工作压力（N），，其中

    p——链传动名义功率（kW），

    v——链速（m／s）。

    链条作用在轴上的压力可近似取F′＝1.25F。

    4.链传动主要参数的选择

    1）链节距

    链节距越大，承载能力越高，但动载荷越大，传动平稳性差，噪声大，且传动尺寸也大，所以设计时，应尽量选择节距小的链条，高速重载时可采用小节距的多排链。

    2）链轮齿数

    为减小链传动的动载荷，提高传动的平稳性，小链轮齿数不宜过少，其最小齿数zmin＞17，设计时可参考表6－16选取。大链轮的齿数z2＝iz1。大链轮的齿数也不宜过多。如图6－25所示，链条铰链磨损后，节距变大，其伸长量为Δp，使链节沿齿面向外移动，此时，实际链节分布圆直径增大Δd。由图中几何关系可得

    表6－16 小链轮齿数推荐值

    图6－24 链的伸长量与分度圆外移量的关系

    当Δp一定时，z越大，Δd就越大，传动越容易发生跳齿和脱链现象，所以应使大链轮齿数z2≤120。通常链节数为偶数，为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。

    3）中心距和链节数

    中心距过小，链在小链轮上的包角将减小，且会使链的屈伸次数增加，从而影响传动寿命。中心距过大，不仅会使结构尺寸增大，且易因链条松边垂度太大而产生抖动。一般中心距a0＝（30～50）p，推荐a0＝40p，最大中心距a0max＝80p。

    链的长度以链节数LP表示，可由下式计算：

    用上式计算得的链节数应圆整为整数，最好取偶数。

    由LP再按下式计算实际中心距：