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动,齿形链,导向板,棱柱销轴,齿形链板,滚子链,传动链中按结构分类,滚子链,齿形链,二,.,滚子链结构、参数及标记,滚子链组成,滚子链装配图,滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。,1.,滚子链结构分析,滚子,滚子链结构分析图,h,2,内链板,外链板,销轴,套筒,销轴与外链板,用过盈,配合连接，称为外链节,。,套筒与内链板,用,过盈,配合,连接，称为内链节。,销轴与套筒之间,间隙配,合,，当链条与链轮轮齿啮合时，内、外链节相对转动。,滚子与套筒之间,为间隙,配合，使滚子与轮齿间主要发生滚动摩擦,。,p,2.,滚子链主要参数,链节距,p,链条上相邻两滚子外圆中心之间距离，是,反映链条尺寸和承载能力的重要参数。节距,p,大，链各部分尺,寸大，承载能力高，但重量也随之增大。,链排数,n,p,排数是,反,映链条承载能力的参数。,排数多，,链条承载能力高,，,当传动功率较大时，可采用双排链或多排链。但限于链条的制造与装配精度，各排链承受的载荷不易均匀，故排数不宜过多,。,双排链,链节数,L,p,链条接头数目称为链节数，是反映链条长度参数。一般采用偶数链节，,链条连成环形时正好是外链板与内链板相连接,。,滚子链接头形式,若采用奇数链节，链条连成环形时必须使用过渡链节。过渡链节链板受拉力时有附加弯矩的作用，所以强度仅为通常链节的,80,左右，故设计时应尽量避免使用过渡链节。,a),偶数链节用接头,b,）过渡链节,3,滚子链标记,链号,排数,x,链节数 标准号,链号，节距,p,=25.4 mm,按本标准制造,A,系列,链节数,L,P,= 80,节,标准号,单排,例如：,16,A,1,80,GB,T1243.11983,表,9-1,三链传动特点及应用,链传动特点,链传动兼有齿轮传动和带传动的特点。,与齿轮传动比较：链传动较易安装，成本低廉；远距离传,动,(,中心距最大可达十多米,),时,，,其结构比齿轮传动轻便得多。,优点：,链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确平均传动比,(,与带传动相比,),；,2.,需要张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承摩擦损失 ；,3.,结构紧凑；,4.,能在高温、有油污等恶劣环境工作,(,与齿轮传动相比,),；,5.,制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；,缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，有一定的冲击和噪声。,10,工作范围：传动比：,i,7(,最大可达,15);,中心距：,a,5,6 m (,最大可达,8 m);,传递功率：,P,100 kW (,最大可达,500 kW);,圆周速度：,v,15 m/s (,最大可达,40 m/s);,传动效率：,0.95,0.98,应用： 可应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。,一,.,链传动运动特性,1.,链传动平均链速,V,平,及平均传动比,i,平,与带传动相比，链传动相当于链条绕在多边形轮子上，多边形的边长等于节距,p,，边数等于链轮齿数,z,，链轮每转一周，链就移动一个多边形的周长，所以,链平均速度为：,链传动平均传动比：,9,-2,链传动运动特性和受力分析,(1),分析说明：,1,）研究滚子链销轴中心运动；,2,）设链紧边（即主动边）在传动时，始终处于水平位置。,(2),链传动瞬时链速,V,瞬,2.,链传动瞬时链速,V,瞬,及瞬时传动比,i,瞬,链传动速度分析,A,V,V,1,V,1,B,V,V,2,V,2,D,图示为链条销轴中心,A,在主动轮上啮进，销轴中心,D,在从动轮上啮出的速度分析。设主、从动链轮分别以角速度,1,、,2,转动，其节圆半径为,R1,、,R2,，销轴中心,A,、,D,亦随之作等速圆周运动，其圆周速度,V1=R1 1,，,V2=R2 2,链传动速度分析,A,V,V,1,V,1,B,V,V,2,V,2,D,V,1,、,V,2,可分解为沿链条前进方向分速度,V,和垂直链条前进方向的分速度,V,1,、,V,2,。,V,1,V=R,1,1,cos,V,1,=R,1,1,sin,V,2,V=R,2,2,cos,V,2,=R,2,2,sin,式中：,为铰链点,A,圆周速度与前进分速度之间的,夹角，在数值上等于,A,点在主动轮上的相,位角，,在,180/Z,1,之间变化。,为铰链点,D,圆周速度与前进分速度之间的,夹角，在数值上等于,D,点在从动轮上的相,位角，,在,180/Z,2,之间变化。,可见，在链节啮进过程中，链条前进方向速度,V,和垂直方向分速度,V,1,、,V,2,的数值随,、,变化而改变。其变化情况只需分析一链节从进入啮合开始，到相邻的下一个链节进入啮合为止的一段时间的运动情况，以,A,链节在主动链轮,1,上啮合全过程为例分析瞬时速度变化。,A,V,V,1,V,1,B,V,V,2,V,2,D,1,）,A,链节开始进入啮合,相位角：,前进方向分速度：,垂直方向分速度：,A,V,V,1,V,1,B,V,V,2,V,2,D,前进方向分速度：,V=R,1,1,cos,；,垂直方向分速度：,V,1,=R,1,1,sin,；,A,B,V,3,）,A,链节与,Y,轴重合,相位角,=0,A,链节与,Y,轴重合（,=0,）,前进方向分速度：,V= V,1,=R,1,1,；,垂直方向分速度：,V,1,=0,D,A,V,V,1,V,1,D,V,V,2,V,2,前进方向分速度：,V=R,1,1,cos,；,垂直方向分速度：,V,1,=R,1,1,sin,；,B,5,）,A,链节结束啮合时,相位角：,A,V,V,1,V,1,D,V,V,2,V,2,前进方向分速度：,垂直方向分速度：,B,每啮进一,个链节时，,链速变化,情况,相位角,变化：,前进方向分速度：,即：时而加速啮进，时而减速啮进,垂直方向分速度：,即：时而减速上升，时而加速下降,链速,V,时快时慢，,V,忽上忽下变化，称为多边形效应,。,上述链速变化规律可用下图描述。,减速啮进,加速啮进,加速下降,减速上升,+180,0,/z,1,-180,0,/z,1,啮进一个链节,V,V,0,链传动瞬时链速变化,垂直方向分速度,前进方向分速度,链节在从动轮上退出啮合时链速变化，可参照上述分析。即分析某一链节,D,从其前一相邻链节退出啮合时开始，到该,D,链节退出啮合时为止运动情况。内的运动情况。,从动轮节圆上圆周速度：,从动轮角速度：,（,3,）链传动瞬时传动比,i,瞬,V,V,i,瞬,=,常数条件：,1,）,i=1,，即,Z,1,=Z,2,，,和,变化范围相同；,2,）传动中心距为链节距的整数倍，使,和,同步变化。,结论：链传动存在多边形效应，使链节啮合速度周期性变,化，瞬时传动比不等于常数，使运动产生不均匀性,和动载荷。,二,.,链传动受力分析,1.,链传动工作时受力分析,链紧边受到拉力：,F,1,=F+F,c,+F,y,链松边受到拉力：,F,2,=F,c,+F,y,F,链传动圆,周力（有效拉力）,F,c,作圆周运动链节产生的离心力,F,y,链条重量产生悬垂拉力，,F,y,=K,y,qga N,式中：,q,链每米长度质量，,kg/m,，见表,9-1,；,v,链圆周速度，,m/s,；,a,链传动中心距，,m,；,g,重力加速度，,g = 9.81 m/s,2,；,K,y,垂度系数，即下垂量为,y=0.02a,时拉力系数，,见表,9-2,，表中,为两链轮中心连线与水平面,的夹角。,表,9-2,垂度系数,K,y,0,（,水平位置）,置,),平位置,),7,6,4,2.5,1,三,.,链传动中动载荷,链传动中动载荷包括,外部附加动载荷,由于工作载荷和原动机工作特性,带来的振动、冲击等因素引起的附加载,荷，用工作情况系数加以考虑；,内部附加动载荷,由链传动本身速度变化及制造、,安装误差引起附加动载荷。,F,Q,=F,1,+F,2,(1.2,1.3),F,与带传动相比之下，链作用于轴上压力要小得多，若忽略传动中的动载荷，可近似取为：,链传动为间接啮合传动，安装时只需较小张紧力，目的是使松边的垂度不致过大。以防松边在下时，导致链轮啮合齿数较少，加速磨损，产生较大振动、跳齿或脱链。,2.,链作用于轴上压力,F,Q,内部附加动载荷产生原因：,1,）由于链速,v,周期性变化产生的加速度,a,，当,=,1,/2,时，加速度达到最大值：,可见，链速越高，节距越大，链加速度越大，则链传动的动载荷也越大。,2,）链条上下方向运动速度,v,周期性变化产生横向振动，引起动载荷。,3,）当链条铰链与轮齿突然啮合时，相当于链节铰链敲击轮齿，它们之间产生冲击动载荷。,4,）链和链轮制造误差以及安装误差。,5,）由于链条松弛，在启动、制动、反转、突然超载或卸载情况下出现的惯性冲击等。,四,.,影响链传动运动不均匀性和动载荷主要因素及其减小措施,1.,影响,因素,小链轮齿数,Z,1,：,链节距,p,：,小链轮角速度,1,：,2.,减小,运动不均性,动 载 荷,措施,1,）选较多链轮齿数；,2,）链传动放在低速级，限,制,V,max,15m/s;,3,）尽可能使用较小链节距。,一,.,滚子链传动主要失效形式及计算准则,(,一,),主要失效形式,1.,铰链磨损,链节在进入和退出啮合时，销轴与套筒之间存在相对滑动，在不能保证充分润滑条件下，将引起铰链的过度磨损，导致链轮节圆增大，链与链轮的啮合点外移，最终将产生跳齿或脱链而使传动失效。由于磨损主要表现在外链节节距的变化上，内链节节距的变化很小，因而实际铰链节距的不均匀性增大，使传动更不平稳，通常节距增大,3%,，则为失效。 开式链传动的主要失效形式。,14-3,滚子链传动设计计算,P,P+P,P,链条磨损后节距增量,p+p,p,360,0,/z,360,0,/z,d,d+d,链节距伸长量与节圆增大量之间关系,2.,链板疲劳破坏,因而链板在变应力状态下工作，经过一定循环次数链板会产生疲劳断裂。在润滑条件良好且设计安装正确的情况下，链板的疲劳强度是决定链传动工作能力的主要因素。,3.,点蚀和多次冲击破断,工作中由于链条反复启动、制动、反转或受重复冲击载荷时承受较大动载荷，经过多次冲击，滚子表面产生点蚀，且滚子、套筒和销轴会产生冲击断裂。,4.,销轴与套筒胶合,由于套筒和销轴间存在相对运动，在变载荷作用下，润滑油膜难以形成，当转速过高时，套筒与销轴间产生的热量导致套筒与销轴的胶合失效。,5.,过载拉断,在低速重载传动中或者链传动严重过载时，链元件被拉断。,(,二,),链传动计算准则,通常链轮寿命为链寿命的,23,倍以上，故链传动的承载能力以链的强度和寿命为依据。,闭式传动,V,0.6m/s,链传动：,按由铰链磨损，链板疲 劳破坏，滚子、套筒和销轴冲击破断，销轴与套筒的胶合限制的额定功率曲线设计；,V0.6m/s,链传动：,主要失效为过载拉断，按 静强度计算。,开式链传动,主要失效为磨损，进行磨损条件性计算，,即：,p,p,。,二,.,滚子链传动功率曲线,1.,滚子链传动极限功率曲线,6-,润滑条件不好或工作环境恶劣情况下的极限功率曲线，这种情况下链磨损严重，所能传递的功率甚低。,1-,在良好而充分润滑条件下由磨损破坏限定极限功率曲线；,2-,在变应力下链板疲劳破坏限定极限功率曲线；,3-,由滚子套筒冲击疲劳破坏限定极限功率曲线；,4-,由销轴与套筒胶合限定极限功率曲线；,5-,良好润滑条件下额定功率曲线，是设计时所使用的曲线；,2.,滚子链传动额定功率曲线,系列,滚子链传动额定功率曲线,注：双排链额定功率曲线可以用单排链的,.,计算得到,;,三排链的额定功率曲线可以用单排链的,.,计算得到。,说明：,1,、是在特定条件下得到。特定条件：,=,；,=1,节；单排链；传动比,i=3,，两链轮安装在平行的水平轴上，两链轮共面；载荷平,稳；按照推荐的,润滑方式润滑；,工作寿命为,15000,小时；链因磨损,而引起的相对,伸长量不超过,3,。,设计时,修正公式：,Z,为工作情况系数,(,表,9-3),Z,小链轮齿数系数（图,9-13,）,2,、当实际情况不符合特定条件时，应对查得值进行修正。,3,、当不能保证按图示推荐润滑方式时，则设计时应将,值按如下数值降低：,当,v1.5m/s,，润滑不良时，降至,(0.3,0.6),；无润滑时，降至,0.15(,寿命不能保证,15000,小时,),；当,1.5m/s7m/s,，若润滑不良时，该传动不可靠，不宜采用。,链传动设计根据链速不同分为一般与低速两种情况：,通常，一般,(0.6m/s),链传动按功率曲线设计计算；,低速,(8,Z,1,17,21,25,但是, ,传动尺寸和重量,链条节距伸长后发生脱链，使用寿命,p,p,p,从动轮齿数,=i,，,通常,max,120,。,链传动速比通常,i6,，推荐,i=2,4,，但在,v 3,式中：,d,a1,、,d,a2,分别为小、大链轮顶圆直径,(mm),。,链节数利用带传动中带长计算公式,将该式除以链节距，经整理后得链节数,取整数，且最好为偶数。,查表,9-5,表,9-5,计算值,47,最大中心距为：,查表,9-6,表,9-6,计算值,48,为了保证链条有一定垂度，实际安装中心距应比计算值小,0.2,0.4,。,若要求中心距可调整，则其调整范围一般,2,，即,a=2,，实际安装中心距,: a=a+a,(4),计算作用在轴上轴压力由于链传动是啮合传动，勿需很大的张紧力，故作用在轴上的压力也较小，可取,F,Q,=(1.2,1.3)F,1,，,F,1,为链传动的工作拉力。,2,、低速,(0.6m/s),链传动设计方法对于链速,0.6m/s,低速链传动，其主要失效形式是链条受静力拉断，故应进行静强度校核。,静强度安全系数应满足下式要求：,式中：,F,lim,为链极限拉伸载荷,由表,9-1,查取,n,为链的排数；,F,1,为链传动的工作拉力,K,A,工况系数由表,9-3,查取,四,.,滚子链链轮,1.,链轮齿形要求,（,1,）应保证链条能自由的进入和退出；,（,2,）啮合时与链条的冲击和接触应力尽可能小，减小磨损；,（,3,）齿形尽可能简单，便于加工。,滚子链链轮端面齿形,国家标准（,GB1244-85,）规定了链轮最大和最小齿槽形状，实际齿槽形状在最大和最小范围内都可用，因此链轮齿廓曲线的几何形状有较大的灵活性。常用齿廓为,“,三圆弧一直线,”,齿形。该齿形具有接触应力小，磨损轻，冲击小，齿顶较高不易跳齿和脱链，切削同一节距不同齿数的链轮时只需一把滚刀等优点。,51,2.,链轮几何尺寸,分度圆直径,齿顶圆直径,齿根圆直径,最大齿根距离,偶数齿,奇数齿,为配用链滚子直径,52,2.,链轮常用结构,实心式：小直径链轮,孔板式：中等尺寸链轮,组合式（大直径链轮）,焊接,螺栓连接,便于更换齿圈；,齿圈与轮毂用不同材料；,53,2.,链轮常用材料,材料,热处理,热处理后硬度,应用范围,15,、,20,渗碳、淬火、回火,50-60 HRC,z25,的链轮,40,、,50,、,ZG310-570,淬火、回火,40-50 HRC,无剧烈振动及冲击的链轮,15Cr,、,20 Cr,渗碳、淬火、回火,50-60 HRC,有动载荷及传递较大功率的重要链轮,z50,的从动链轮,夹木胶木,-,-,功率小于,6kW,、速度较高、要求平稳传动和噪声小的链轮,54,五、链传动润滑、布置和张紧,1.,链传动润滑,滴油润滑：用油杯通过,油管向松边链板间隙处,滴油润滑,油浴润滑,55,飞溅润滑：用甩油盘将油甩起，,进行飞溅润滑。,压力喷油润滑：用油泵经,油管向链条连续供油，循,环油可起润滑和冷却作用。,56,2.,链传动布置,两轮轴线在同一水平,面，紧边在上、在下,均可，但在上好些。,两轮轴线不在同一水平面，,应使两轮轴线与水平线,夹角 ，松边在下，,否则松边下垂量增大后，,链条易与链轮卡死。,两轮轴线在同一铅垂面内，,下垂量增大，会减少下链,轮有效啮合齿数，降低,传动能力，为此应采用：,中心距可调；张紧装置；,上下两轮错开，使其轴线,不在同一铅垂面内,两轮轴线在同一水平面，,松边应在下，或加张紧,置，否则下垂后，松边,会与紧边相碰，需经常,调整中心距,57,2.,链传动张紧,自动张紧，一般多利用弹簧、吊重通过张紧力。,定期调整，一般利用螺,旋、偏心等调整装置,采用托板控制垂度，适用于中心距大场合,58,例题 设计某带式输送机滚子链传动。已知电动机额定功率,P=5.5kW,转速,n,1,=720r/min,，从动轮的转速,n,2,=240r/min,载荷平稳，传动为水平布置，要求中心距,a550mm,。,解：,（,1,）选择链轮齿数,表,9-,小链轮齿数,链速（,m/s,）,0.6,3,3,8 8,z,1,17,21,25,假设链速,v=38m/s,，由表,9-4,选,z,1,=21,，,z,2,= z,1,=3x21=63120,合适,大齿轮齿数,59,（,2,）确定额定功率,电动机驱动链传动，载荷平稳，,查表,9-3,得,K,A,=1.0,Z,查图表,9-13,得,K,z,=1.2,60,（,3,）初定中心距，确定链节数,由中心距,a=(30,50)p,，取,a,0,=30p,，由,z,2,-z,1,=63-21=42,查表,9-5,得,，由链节数为：,取,61,（,4,）确定链节距,p,查额定功率曲线可选滚子链,12A,查表,9-1,知,p=19.05mm.,图,9-11,额定功率曲线,62,（,5,）验算链速,与假设链速,v=38m/s,相符。,（,6,）确定中心距,由,表,9-6,得,63,故满足设计要求。,64,（,7,）求轴上作用力,F,Q,=(1.2,1.3)F,1,因工作平稳,（,8,）选择润滑方式,根据链速,v=4.8m/s,和,链好,12A,选择油浴或,飞溅润滑方式。,（,9,）设计结果,滚子链型号为：,12,A,1,104,GB,T1243.11983,链轮齿数分别为,21,63,，中心距为,，,压轴力,65,本章内容小结,一,.,链传动类型、结构及特点；,按用途分类,传动链：传递动力，,v20m/s;,起重链,:,起重机械中提升重物，,v0.25m/s;,曳引链：运输机械中移动重物，,v24m/s;,传动链中按结构分类,滚子链,:,滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒,和滚子组成。,齿形链,销轴与外链板,用过盈配合连接，称为外链节,。,套筒与内链板,用,过盈配合,连接，称为内链节。,销轴与套筒之间,间隙配合,，当链条与链轮轮齿啮合时，内、外链节相对转动。,滚子与套筒之间,为间隙配合，使滚子与轮齿间主要发生滚动摩擦。,66,A,V,V,1,V,1,B,V,2,V,V,2,D,V,1,、,V,2,可分解为沿链条前进方向分速度,V,和垂直链条前进方向的分速度,V,1,、,V,2,。,V,1,V=R,1,1,cos,V,1,=R,1,1,sin,V,2,V=R,2,2,cos,V,2,=R,2,2,sin,二,.,链传动受力分析、运动分析及应力分析（重点）,每啮进一,个链节时，,链速变化,情况,相位角,变化：,前进方向分速度：,即：时而加速啮进，时而减速啮进,垂直方向分速度：,即：时而减速上升，时而加速下降,链速,V,时快时慢，,V,忽上忽下变化，称为多边形效应,。,三,.,滚子链传动,设计,1.失效形式,铰链磨损,链板疲劳破坏,点蚀和多次冲击破断,销轴与套筒胶合,过载拉断,69,2.,链传动计算准则,通常链轮寿命为链寿命的,23,倍以上，故链传动的承载能力以链的强度和寿命为依据。,V,0.6m/s,链传动：,按由铰链磨损，链板疲 劳破坏，滚子、套筒和销轴冲击破断，销轴与套筒的胶合限制的额定功率曲线设计；,V8,Z,1,17,21,25,但是, ,传动尺寸和重量,链条节距伸长后发生脱链，使用寿命,从动轮齿数,=i,，,通常,max,120,。,链传动速比通常,i6,，推荐,i=2,4,，但在,v3m/s,，载荷平稳外形尺寸不受限制时，,i,max,10,。,为了磨损均匀，大小链论齿数互为质数,(2),选择型号，确定链节距和排数,链尺寸、重量和承载能力,运动不均匀性,(,多边形效应,) ,冲击、振动和噪声,p,为了即保证链传动有足够承载能力，又减小冲击、振动和噪声，设计时应尽量选用较小的链节距。,高速重载时，宜用小节距多排链；,低速重载时，宜用大节距排数较少的链。链条型号、链节距由,和小链轮转速,n,1,由滚子链额定功率曲线确定。,(3),确定中心距和链节数,链节数，,V,一定，单位时间内每一链节应力变化次数,链的疲劳和磨损,中心距,a ,中心距,a ,链节数,，吸振能力高，使用寿命,中心距,a ,链发生颤抖现象,(,松边上,),运动平稳性,易脱链,设计时如无结构上特殊要求，一般可初定中心距,a=(30,50)p,。,
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