第九章 链传动完整版本

第九章链传动,教学内容,9.1链传动的特点及应用,一、链传动的工作原理,1、工作原理：两轮（至少）间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。,2、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。,9.1链传动的特点及应用,二、链传动的特点,1、优点(和带传动相比）没有滑动和打滑，能保持准确的平均传动比传动尺寸紧凑不需很大张紧力,轴上载荷较小效率较高能在湿度大、温度高的环境工作,链传动能吸振与缓和冲击；结构简单，加工成本低廉，安装精度要求低；适合较大中心距的传动；能在恶劣环境中工作。,9.1链传动的特点及应用,二、链传动的特点,1、优点(和齿轮传动相比）,2、缺点:只能用于平行轴间的同向回转传动瞬时速度不均匀高速时平稳性差不适宜载荷变化很大和急速反转的场合有噪声成本高，磨损后易发生跳齿,9.1链传动的特点及应用,二、链传动的特点,9.1链传动的特点及应用,三、链传动的应用,适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：传动比8，P100KW，V12-15m/s，无声链最大线速度可达40m/s（不适于在冲击与急促反向等情况）,四、链传动的类型,9.1链传动的特点及应用,四、链传动的类型,9.1链传动的特点及应用,1、传动链,1）滚子链,2）齿形链,四、链传动的类型,9.1链传动的特点及应用,2、输送链,3、起重链,四、链传动的类型,9.2传动链的结构特点,1、组成：滚子、套筒、销轴、内链板和外链板。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。,一、滚子链,9.2传动链的结构特点,一、滚子链,滚子链有单排链、双排链、多排链，多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。,2、节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。,9.2传动链的结构特点,一、滚子链,3、链条接头处的固定形式:,偶数节：开口销（大节距）或弹簧卡片（小节距）奇数节：过渡链节（会产生附加弯矩，一般不采用）,4、滚子链的标准,9.2传动链的结构特点,一、滚子链,例：08A-1-86GB1234-1997,（1）基本参数,（2）滚子链的标记,9.2传动链的结构特点,二、齿形链,齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动。,齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。,9.2传动链的结构特点,二、齿形链,与滚子链相比，齿形链传动平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠，多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。,齿形链按铰链结构不同可分为圆销式、轴瓦式和滚柱式三种。,圆销式的孔板与销轴之间为间隙配合，加工简便。,轴瓦式的链板两侧有长短扇形槽各一条，并且在同一条轴线上，销孔装入销轴后，就在销轴两侧嵌入衬瓦，由于衬瓦与销轴为内接触，故压强低、磨损小。,滚柱式没有销轴，孔中嵌入摇块，变滑动摩擦为滚动摩擦。,二、齿形链,9.2传动链的结构特点,9.3滚子链链轮的结构和材料,一、链轮的参数和齿形,链轮是链传动的主要零件，其齿形已经标准化。链轮设计的主要内容是：,链轮的基本参数：配用链条的节距p、滚子的最大外径d1、排距pt、齿数z。,确定链轮的结构和尺寸；,选择链轮的材料和热处理方式；,链轮的主要尺寸见下图，链轮毂孔的直径应小于其最大许用直径dkmax。,9.3滚子链链轮的结构和材料,一、链轮的参数和齿形,链轮的结构和材料2,链轮较常用的齿形是一种三圆弧一直线的齿形（如左图所示）。图中，齿廓上的a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为r1、r2和r3；b-c线段为直线段。,端面齿形：三圆弧一直线,轴面齿形：圆弧+直线便于进入或退出啮合,单排链轮轴面齿形,多排链轮轴面齿形,指采用标准刀具加工,链轮的参数和齿形,链轮的轴向齿廓及尺寸,三、链轮结构,9.3滚子链链轮的结构和材料,孔板式,焊接式,实心式,组合式,应保证轮齿具有足够的耐磨性和强度，小链轮通常采用较好的材料制造。,四、链轮材料,9.3滚子链链轮的结构和材料,一、链传动的运动特性,当链轮转速为n1、n2时：,链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀,作有规律的周期性的波动。,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,每分钟小轮上链条转过的长度,每分钟大轮上链条转过的长度,9.4链传动的工作情况分析,9.4链传动的工作情况分析,分析主动轮链条销轴轴心A的速度,水平分速度,垂直分速度,变化范围：,变化情况刚进入啮合达顶点退出啮合,前进VVminVmaxVmin,一、链传动的运动特性,牵引链条运动的速度,同理，从动轮链条销轴轴心C的,水平速度,则有：,瞬时传动比：,每一链节从进入到脱离啮合，链条前进的瞬时速度周期性由小大小,变化范围,瞬时速度变化,垂直分速度亦周期性变化，链条抖动,-链传动的多边形效应,即使主动轮角速度1恒定，而2随而变化，I瞬不恒定,9.4链传动的工作情况分析,C,二、链传动的动载荷,9.4链传动的工作情况分析,链轮转速越高,节距越大(齿数越少),链传动的动载荷越大,当P、Z一定，则必须限制nnL极限转速,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。,二、链传动的动载荷,9.4链传动的工作情况分析,1平均链速和平均传动比,小结,一运动不均匀性固有特性,2瞬时链速和瞬时传动比,小结,A主动轮：水平方向vx=v1cos=R1w1cos=链速V垂直方向vy1=v1sin=R1w1sin,一个链节中链速v由小大小变化，垂直vy1由减速上升后又作加速下降。每过一个链节就重复一次，导致链产生有规律的振动。,B从动轮：,二动载荷不可避免,1速度冲击,说明：转速w愈高，节距p愈大，齿数Z愈少动载荷愈大,2振动冲击,3啮合冲击,4惯性冲击,小结,三、受力分析,9.4链传动的工作情况分析,受力分析,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：,其中：Fe为有效圆周力：,Fc为离心力引起的拉力：,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)。,Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。,9.5滚子链传动的设计计算,一、链传动的失效形式,1）链板、销轴、套筒、滚子的疲劳破坏,2）链节磨损后伸长,3）冲击破坏,4）胶合,5）轮齿过度磨损,6）过载拉断,二、极限功率曲线,9.5滚子链传动的设计计算,上图示为润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可见，在中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。,9.5滚子链传动的设计计算,1、链轮齿数,选择小链轮齿数Z1计算大链轮齿数Z2=iZ1。,小链轮齿数Z1过少相对转角、运动不平稳严重。圆周力Fe加速磨损。Zmin=9，Z117小链轮齿数Z1过大Z2，增大了传动的尺寸和质量。Zmax120链轮齿数为奇数,三、滚子链传动的设计方法和步骤,z1z2易脱链；z2=iz1120,1、链轮齿数,三、滚子链传动的设计方法和步骤,注意：若链条的铰链发生磨损，将使链条节距变长、链轮节圆d向齿顶移动。节距增长量p与节圆外移量d的关系，可由式导出：,通常限制链传动的传动比i6，推荐的传动比i23.5。,2、传动比,i包角参与啮合的齿数轮齿承受载荷,轮齿磨损脱链跳齿,1120,三、滚子链传动的设计方法和步骤,3、确定计算功率,计算功率Pca是根据传递的额定功率P，并考虑工作情况来确定的。,KA为链传动的工作情况系数；Kz主动链轮齿数系数；Kp多排链系数。,三、滚子链传动的设计方法和步骤,链条节距p可根据功率Pca和小链轮转速n1由额定功率曲线选取。,4、链的节距,链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。设计一般尽量选取小节距的链。,三、滚子链传动的设计方法和步骤,p承载能力尺寸，但不均匀性、动载荷。,选择：满足承载能力的前提下p例如：高速重载小p多排链；。,5、链传动的中心距和链节数,链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。,三、滚子链传动的设计方法和步骤,中心距松边颤动中心距小链轮包角轮齿承受载荷脱链、跳齿链条的绕转次数链条曲伸次数和应力循环次数加剧磨损和疲劳,设计计算4,链条的长度以链节数Lp0来表示，链节数为：,计算出的Lp0应圆整为整数，最好取为偶数Lp，链传动的最大中心距为：,设计时一般取中心距a0=(3050)p，最大取a0max=80p。,5、链传动的中心距和链节数,三、滚子链传动的设计方法和步骤,f1为中心距计算系数,6、计算链速,7、计算轴压力,三、滚子链传动的设计步骤和方法,对于链速v0.6m/s的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的可能性很大，故应进行抗拉静力强度计算。,理由：v冲击、动载荷。,1、选择链轮齿数Z1、Z2和确定传动比,2、计算当量的单排链轮的计算功率Pca,3、确定链条型号和节距p,4、计算节数和中心距,5、计算链速v，确定润滑方式,6、计算链传动作用在轴上的压轴力Fp,齿数在17114之间；i=Z2/Z1,三、滚子链传动的设计步骤和方法,9.6链传动的布置、张紧及润滑,一、布置,1、链传动只能布置在铅垂面内，不能布置在水平或倾斜平面内2、两轮中心线最好水平或水平面夹角小于45,链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。,二、张紧,二、张紧,三、链传动的润滑,链传动的润滑至关重要。合宜的润滑能显著降低链条铰链的磨损，延长使用寿命。,1）人工定期用油壶或油刷给油；,链传动的润滑方式有四种：,2）用油杯通过油管向松边内外链板间隙处滴油(图a),3）油浴润滑(图b)或用甩油盘将油甩起，以进行飞溅润滑(图c）,4）用油泵经油管向链条连续供油，循环油可起润滑和冷却的作用,三、链传动的润滑,ThankYou!,链传动的工作情况分析,一、链传动的运动不均匀特性多边形效应,平均传动比,z1,z2p,p,n1,n2,=,v平均=,瞬时传动比多边形效应,设：主动轮的角速度1=常数；从动轮的角速度为2；链传动的瞬时链速为v,链速：,从动链轮角速度：,瞬时传动比：,即：链轮每转过一齿，链速就时快时慢地变化一次。因此，即使1=常数，链速v和从动链轮的角速度2也是变化的运动的不稳定和动载荷。链传动的速度不均匀性，又称多边形效应。,瞬时传动比多边形效应,设：主动轮的角速度1=常数；从动轮的角速度为2；链传动的瞬时链速为v,1,=r