第3章链传动(修改)

1、第第3章章 链链 传传 动动基本要求：基本要求：1)1)了解链传动的工作原理、特点及应用。了解链传动的工作原理、特点及应用。2)2)了解套筒滚子链的结构、标准及链传动的张紧和了解套筒滚子链的结构、标准及链传动的张紧和润滑方法。润滑方法。3)3)掌握链传动的运动特性。掌握链传动的运动特性。4)4)掌握链传动的失效形式和设计计算方法。掌握链传动的失效形式和设计计算方法。重点与难点重点与难点：1)链传动运动的不均匀性和动载荷链传动运动的不均匀性和动载荷2)链传动的失效形式和设计计算。链传动的失效形式和设计计算。3.1 概述概述工作原理工作原理:具有具有中间挠性件中间挠性件的的啮合啮合传动传动链轮及链

2、条链轮及链条一、链传动的组成和工作原理一、链传动的组成和工作原理传动链传递运动和动力传递运动和动力，v20m/s传动链传动链起重链 提升重物，v0.25m/s起重链起重链牵引链 移动重物，v=24m/s牵牵引链引链二、链的类型二、链的类型1.平均传动比准确，瞬时传动比不准确；平均传动比准确，瞬时传动比不准确； 2.功率大、效率高（功率大、效率高（98）；）；3.能在恶劣条件下工作；能在恶劣条件下工作；5.传动不平稳传动不平稳；6.磨损后易脱链。磨损后易脱链。4.压轴力小；压轴力小；三、链传动的特点及应用三、链传动的特点及应用特点：特点：应用：应用： 链传动适于两轴相距较远、环境恶劣等场合，如农

3、链传动适于两轴相距较远、环境恶劣等场合，如农业机械、建筑机械、石油机械、起重机械、金属切割机业机械、建筑机械、石油机械、起重机械、金属切割机床、摩托车和自行车等。床、摩托车和自行车等。1.内链板内链板 2.外链板外链板 3.销轴销轴 4.套筒套筒 5.滚子滚子1.套筒滚子链套筒滚子链 1) 结构结构外链板与销轴外链板与销轴-固联固联 内链板与套筒内链板与套筒-固联固联套筒与滚子套筒与滚子-相对运动相对运动套筒与销轴套筒与销轴-相对运动相对运动3.2 链条与链轮链条与链轮3.2.1 链条链条 结构：自由滚动，减小摩擦，磨损内、外链板呈“8”字形：接近单列；多列（载荷较大时用，不宜过多，不超过单列

4、；多列（载荷较大时用，不宜过多，不超过4 ）3) 列数列数2) 基本参数基本参数链节距链节距p,滚子外径滚子外径d1,内链节内宽内链节内宽b1. P36表表31。链条实物链条实物单排链单排链双排链双排链三排链三排链4) 接头形式接头形式 开口销开口销弹簧卡弹簧卡链节数为偶数链节数为偶数链节数为奇数链节数为奇数-过渡链节过渡链节 过渡链节过渡链节 过度链节连接过度链节连接4) 接头形式接头形式 接头形式：连接链节：偶数节：奇数节：弹簧卡片冲击和振动开口销、5) 标准代号标准代号： 链号链号 排数排数 链节数链节数 标准编号标准编号如：如：08A178 GB12431997 其其 p=12.7链号

5、与节距的关系链号与节距的关系：节距节距p相邻两销轴中心之距离相邻两销轴中心之距离表示A系列、8号链、节距12.7mm、单排、78节的滚子链。16425 链号p2 齿形链齿形链 (无声链无声链) 链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已标准化。 链轮设计主要是确定其结构及尺寸、选择材料和热处理方法。3.2.2 链轮链轮三圆弧一直线三圆弧一直线，由圆弧由圆弧aa、ab、cd和线段和线段bc组成，其中组成，其中abcd为齿廓工作段为齿廓工作段dpacbadddfda滚子链链轮端面齿形 滚子链链轮1 齿形齿形2 材料材料碳素钢和合金钢碳素钢和合金钢 表表3.2 基本要求:满足强度和耐磨性要求 低速轻载平稳传

6、动中-中碳钢 中速中载-中碳钢淬火处理 高速重载连续工作-低碳钢低碳合金钢渗碳淬火低碳钢低碳合金钢表面淬火 载荷平稳速度较低齿数较多-也可采用铸铁 小链轮材料通常比大链轮材料要好表表3.2 常用链轮材料及齿面硬度常用链轮材料及齿面硬度材料材料热处理热处理齿面硬度齿面硬度应用范围应用范围15、20渗碳、淬火、回火渗碳、淬火、回火（5060）HRCz 25有冲击载荷的链轮有冲击载荷的链轮35正火正火（160200）HBwz25的链轮的链轮45、50、ZG310-570淬火、回火淬火、回火（4045）HRC无剧烈冲击的链轮无剧烈冲击的链轮15Cr、20Cr渗碳、淬火、回火渗碳、淬火、回火（5060）

7、HRC传递大功率的重要链轮传递大功率的重要链轮（z25）40Cr、35SiMn、35CrMn淬火、回火淬火、回火（4050）HRC重要的、使用优质链条的链重要的、使用优质链条的链轮轮Q235 、Q275焊接后退火焊接后退火140HBS中速、中等功率、较大的链中速、中等功率、较大的链轮轮不低于不低于HT150的灰铸铁的灰铸铁淬火、回火淬火、回火(260280)HBwZ50的链轮的链轮酚醛层压布板酚醛层压布板P6KW、速度较高、要求传、速度较高、要求传动平稳和噪声小的链轮动平稳和噪声小的链轮整体式链轮整体式链轮 孔板式链轮孔板式链轮组合式链轮组合式链轮链轮主要尺寸链轮主要尺寸3 结构结构链轮结构：

8、（轮毂处采用了胀紧联结 ）链轮链轮链轮链轮实物链轮实物链轮实物3.3 链传动的运动分析及受力分析链传动的运动分析及受力分析多边形的边长多边形的边长-节距节距p, 边数边数-链轮齿数链轮齿数 z.3.3.1 链传动的运动分析链传动的运动分析P-链节距链节距z1、 z2-主、主、 从动链轮齿数从动链轮齿数； n1、 n2-主、主、 从动链轮转速从动链轮转速, (r / min)(m/s) 链轮转一周链轮转一周, 链移动的距离链移动的距离 z p, 链的链的平均速度平均速度1. 平均传动比准确平均传动比准确平均传动比平均传动比1000601000602211pznpzn1221zznni2 瞬时速度

9、和传动比瞬时速度和传动比销轴速度：销轴速度： VA=V1=R1水平分速度：水平分速度：Vx= V1 cos=R11 cos链速链速垂直分速度；垂直分速度；Vy= V1 sin=R11 sin振动振动水平分速度：水平分速度：链速链速V1 cos= V2 cosR11cos= R22cos瞬时传动比瞬时传动比1122coscosRR121221coscosddRRi1122 2222 011(360 /)Z011(/ 2180 /)Z022(360 /)Z022(/2180 /)Z变化情况变化情况刚进入啮合刚进入啮合达顶点达顶点退出啮合退出啮合0前进前进v v vmin vmax vmin 链节在

10、运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的链节在运动中，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。作有规律的周期性的波动。2121 链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的链节在运动中，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。作有规律的周期性的波动。保证传动比保证传动比 i=常数（常数（ 1= 2 ）的条件：）的条件：1) Z1=Z22) 紧边链长紧边链长=链节距的整数倍链节距的整数倍3 链传动的动载荷链传动的动载荷1) 产生动载荷原因产生动载荷原因(1

11、)加速度加速度： Fd1 = m a c （ P=2R1sin180z1 ）(2) 链条与链轮相接触链条与链轮相接触：(3)链条垂直分速度链条垂直分速度211112211111cossin180180 sin2xccdVdaRRdtdtpaRzz 当时2) 影响因素影响因素： V动载动载 V15m/S p动载动载 取小取小 P z1动载动载 z1 zmin链传动的和是链传动3.3.2 链传动的受力分析链传动的受力分析1 1、有效有效拉力拉力F FP功率kW v速度m/s2 2、离心力、离心力F Fc cq每米链长质量kg/m3 3、垂度拉力、垂度拉力F Ff fKf垂度系数。垂度系数。垂直布置

12、时垂直布置时Kf =1，水平布置时水平布置时Kf =6，倾斜布置时：当倾斜布置时：当40时，时，Kf =2f垂度垂度 m ma两轮中心距两轮中心距 m mg重力加速度（重力加速度（g981 ms2；）；）)(1000NvPF )(2NqvFc210ffgqaKF4 紧边拉力紧边拉力5 松边拉力松边拉力6 压轴力压轴力FFFFfC1fCFFF2FFFFfQ2 . 122 链条铰链的磨损链条铰链的磨损磨损磨损链节伸长链节伸长脱链、跳齿脱链、跳齿1 链的疲劳破坏链的疲劳破坏 变应力变应力链板疲劳断裂，套筒、滚子疲劳点蚀链板疲劳断裂，套筒、滚子疲劳点蚀3.4 3.4 链传动的失效形式及功率曲线链传动的

13、失效形式及功率曲线3.4.1 滚子链传动的失效形式滚子链传动的失效形式4 链条静力拉断链条静力拉断 低速（低速（v0.6ms）过载）过载断裂断裂5 冲击破坏冲击破坏 反复起制动、反转或冲击载荷反复起制动、反转或冲击载荷冲击破坏冲击破坏3 销轴与套筒的胶合销轴与套筒的胶合 高速高速+冲击冲击油膜破坏油膜破坏温度温度胶合胶合3.4.2 极限功率曲线极限功率曲线 实验条件下，单排链能传递的极限功率实验条件下，单排链能传递的极限功率p p0 0-n-n1 1关系；关系；极限功率曲线极限功率曲线3.4.3 许用（额定）功率曲线（许用（额定）功率曲线（p0n1）-帐篷曲线帐篷曲线实验条件实验条件: :载荷

14、平稳，推荐润滑载荷平稳，推荐润滑；z z1 1=19,i=3,Lp=100=19,i=3,Lp=100节，节，t=15000h t=15000h p/ p3%修正后修正后KA工况系数（表工况系数（表3-3） P44-45KZ小链轮齿数系数（表小链轮齿数系数（表3-5）Km多排链系数（表多排链系数（表3-4）KL链长系数（图链长系数（图3.13）PC= PKA LZAKKKPKPm0 LZcKKKPPm0 3.5.1 一般链传动的设计计算一般链传动的设计计算2 设计内容设计内容 z1、z2、p、a、Lp、排数、润滑方式等、排数、润滑方式等1 已知条件已知条件 功率功率P、链轮转速、链轮转速n1、

15、n2、载荷工况等、载荷工况等3.5 链传动的设计计算链传动的设计计算1) 传动比传动比ii过大，包角过大，包角小，同时啮合齿少，磨损大，易脱链小，同时啮合齿少，磨损大，易脱链推荐：推荐：i=23.5 (imax6)2) 链轮齿数链轮齿数z1、z2根据根据i查表查表3-6选取，选取，z1不能过少，也不能过多。不能过少，也不能过多。z1小，运动不均匀小，运动不均匀多边形效应明显，多边形效应明显，z1min=9，且，且z1为奇数为奇数z1大，大， z2，结构尺寸大，易脱链，结构尺寸大，易脱链，z2=i*z1, z2max=120链节距伸长对脱链影响分析：3 设计步骤设计步骤zpd180sin 3)

16、确定计算功率确定计算功率PC PC= PKA 式中：式中：P-链传动所传递的功率（已知）链传动所传递的功率（已知） KA-工况系数工况系数 P44表表3-34) )确定中心距确定中心距a a并计算链节数并计算链节数L LP PaLLapp取偶圆整,00 疲劳疲劳磨损磨损单位时间绕转次数多，单位时间绕转次数多，颤动颤动松边下垂量大松边下垂量大）（,:,: 5030)1(0aapappLzzapzzpaL?21202100222)2(?2122212128224)3(zzzzLzzLpapp5)计算额定功率计算额定功率P0并确定链条型号和节距并确定链条型号和节距原则原则： (1)满足承载要求，选小

17、节距链满足承载要求，选小节距链 (2)高速重载，中心距小，选小节距，多排链高速重载，中心距小，选小节距，多排链 (3)低速低速重载重载，中心距大，选大节距，单列链，中心距大，选大节距，单列链所需单排链所需单排链额定额定功率功率P0: 式中：式中：KZ小链轮齿数系数（表小链轮齿数系数（表3-5） Km多排链系数多排链系数 （表（表3-4） KL链长系数（链长系数（ 图图3.13）选型：由选型：由P0、n1查查p43图图3.12，确定链型号和节距，确定链型号和节距pLmZAKKKPKP 06) 确定链长确定链长L 7) 验算链速验算链速 防动载、噪声过大防动载、噪声过大 式中：式中：LP链节数链节

18、数 p链节距链节距 不满足要求时，用小节距多排链不满足要求时，用小节距多排链 。 pLpL /15 10006011smpnzv8) 计算实际中心距计算实际中心距a9) 计算压轴力计算压轴力 FQ10) 计算链轮几何尺寸计算链轮几何尺寸（略）（略）中心距可调时，调整范围2p中心距不可调，又无张紧装置，中心距要准确。?2122212128224zzzzLzzLpapp(2 )(aaaap 安安装中心距：保证松边垂度）FFFFfQ2 . 123.5.2 低速链传动的静强度计算低速链传动的静强度计算 当当v0.6m/s时，主要失效形式为链的过载拉时，主要失效形式为链的过载拉断，按抗拉静力强度计算，应

19、满足：断，按抗拉静力强度计算，应满足： 84lim许用安全系数极限抗拉载荷SSFQ式中：式中：AK工况系数（表工况系数（表3-3）链的排数链的排数紧边拉力紧边拉力m1F SFKmFSAQ1lim3.6 链传动的布置、张紧及润滑链传动的布置、张紧及润滑一、布置一、布置1、两链轮在同一垂直平面内，两轴线平行；、两链轮在同一垂直平面内，两轴线平行；2、两链轮中心线与水平面夹角尽可能小，、两链轮中心线与水平面夹角尽可能小， 60； 张紧轮位置：松边靠小轮处张紧轮位置：松边靠小轮处(增加小链轮包角，保证同时啮增加小链轮包角，保证同时啮合齿数合齿数) 图图3.14 缩短链长（拆去链节）缩短链长（拆去链节）

20、二、二、 张紧张紧合理布置和润滑2三、润滑 良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。（图3.16）人工定期润滑滴油润滑油浴或飞溅润滑压力喷油润滑润滑方法： 润滑方法根据链速和链节距选取（图3.15）。【例题【例题】 试设计一链式运输机的滚子链传动。已知：试设计一链式运输机的滚子链传动。已知：传递功率传递功率P=15kW, 电动机转速电动机转速n1= 970r/min, 传动比传动比i = 3, 载荷平稳。载荷平稳。解：解：1. 确定链轮的齿数确定链轮的齿数Z1、Z2 根据传动比根据传动比i i = 3=

21、3，查表，查表3-63-6，z z1 1=23 ,z=23 ,z2 2= =i i* *z z1 1=3=323=6923=69 2. 确定计算功率确定计算功率Pc 由于载荷平稳、电动机驱动，查表由于载荷平稳、电动机驱动，查表3-3，取，取KA=1.0, PC= PKA=151.0=15kW 3. 计算中心距计算中心距a及链节数及链节数Lp (1)(1)初定中心距初定中心距a a0 取取a0=40p (2) (2)确定链节数确定链节数 L Lp 取链节数取链节数Lp=128 )5030(0pa?3 .127223694026923402222221202100ppppzzapzzpaLp4.4.计算额定功率计算额定功率P P0, ,确定链条型号和节距确定链条型号和节距p p(1)由由z1=23查表查表3-5取取 Kz=1.23(2)选单排链，查表选单排链，查表3-4,取取Km=1；(3)由由Lp=128,查图查图3.13，取，取KL=1.08根据根据P0=11.29kW 和和 n1=970 r/min,查图查图3.12，选择滚子链，选择滚子链型号为型号为12A,查表查表3-1得，链节距得，链节距p=19.05mm5.5.确定链长确定链长 L LkWKKKPPLmZC29.1108. 1123. 1