鏈傳動的設(shè)計

1、2021/2/111 第第1111章章 鏈傳動設(shè)計鏈傳動設(shè)計 鏈傳動的特點鏈傳動的特點 鏈傳動是在兩個或多于兩個鏈輪之間用鏈作為撓性拉曳元件 的一種嚙合傳動; 鏈傳動是一種應(yīng)用較為廣泛的機械傳動,他的特點介于齒輪 傳動和皮帶傳動之間。 它是由鏈條和主、從動鏈輪所組成。 2021/2/112 鏈傳動的主要優(yōu)點是:沒有滑動;工況相同時,傳動尺寸比較緊湊;不需 要很大的張緊力,作用在軸上的載荷較小;效率較高,可以達到98% ; 能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用等;需要時軸間距離可以很大。 鏈傳動的缺點是:只能用于平行軸間的傳動;瞬時速度不均勻,高速運轉(zhuǎn) 時不如帶傳動平穩(wěn);不宜在載荷變化很大和急促反

2、向的傳動中應(yīng)用;工 作時有噪聲;制造費用比帶傳動高等。 鏈傳動的應(yīng)用鏈傳動的應(yīng)用: :鏈傳動主要用于要求工作可靠,且兩軸相距較遠,以及 其它不宜采用齒輪傳動的場合。廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起重、 運輸、石油、化工、紡織等各種機械的動力傳動中。 目前,最大傳遞功率達到5000 kW,最高速度達到40m/s,最大傳動比達到 15,最大中心距達到8m。由于經(jīng)濟及其他原因,鏈傳動的傳動功率一般 小于100 kW,速度小于15m/s,傳動比小于8。 2021/2/113 11.1.2 11.1.2 鏈的分類鏈的分類 按照工作性質(zhì)的不同:傳動鏈、起重鏈、曳引鏈。 最常用的是傳動鏈。傳動鏈主要用來傳遞動力

3、,通常都在中等速度( 20 m/s)以下工作。 起重鏈主要用在起重機械中提升重物,其工作速度不大于0.25m/s。 曳引鏈主要用在運輸機械中移動重物,其工作速度不大于2 m/s4 m/s。 傳動鏈主要分為:套筒鏈、套筒滾子鏈(簡稱滾子鏈)、齒形鏈和成型鏈。 圖 11.3 滾子鏈結(jié)構(gòu) 圖11.4 雙排鏈結(jié)構(gòu) 2021/2/114 滾子鏈的鏈板一般做成8字形,以使它的各個橫截面具有 接近相等的抗拉強度,同時也減少了鏈的重量和運動時 的慣性力。 節(jié)距P是鏈的基本特性參數(shù)。滾子鏈的節(jié)距是指鏈在拉 直情況下,相鄰滾子外圓中心之間的距離。 套筒和銷軸間的接觸面積稱為鉸鏈承壓面,它的投影面 積 A為 當(dāng)傳遞

4、大功率時,可以用雙排鏈或多排鏈。把一根以上 的單列鏈并列、用長銷軸聯(lián)接起來的鏈稱為多排鏈。 多排鏈的排數(shù)一般不超過34排,因為排數(shù)的增加會導(dǎo) 致各排受力不均增加。 當(dāng)載荷大而要求排數(shù)多時,可采用兩根或兩根以上的雙 排鏈或三排鏈。 2 bdA z 2021/2/115 鏈的節(jié)數(shù)根據(jù)實際需要而定,通過鏈接頭鏈接。 當(dāng)一根鏈的鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時采用連接鏈節(jié); 當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時,則必須加一個過渡鏈節(jié)。 過渡鏈節(jié)的鏈板受有附加彎矩,最好不用,但在重載、沖 擊、反向等繁重條件下工作時,采用全部由過渡鏈節(jié)構(gòu)成 的鏈,柔性較好,能減輕沖擊和振動。 滾子鏈的標記為: 鏈號 排數(shù) 整鏈鏈節(jié)數(shù) 標準編 號 2021/2

5、/116 11.2.2 11.2.2 齒形鏈齒形鏈 齒形鏈又稱無聲鏈,它是由一組帶有兩個齒的鏈板左右交錯并列鉸接而成; 鏈齒外側(cè)是直邊,工作時鏈齒外側(cè)邊與鏈輪輪齒相嚙合實現(xiàn)傳動,其嚙合 的齒楔角有60 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 和70兩種,前者用于節(jié)距p9.525mm,后者用于 p40HRC; 高速、重載、連續(xù)工作的傳動,采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火 (如用15、20Cr、12CrNi3等鋼淬硬至55HRC-60HRC)或中碳鋼、中碳合 金鋼表面淬火(如用45、40Cr、45Mn、35SiMn、35CrMo等鋼淬硬到 40HRC50HRC)。 載荷平穩(wěn)、速度

6、較低、齒數(shù)較多時,也允許采用 的鑄鐵制造 鏈輪。 由于小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多,因此對材料的要求也比大鏈輪高。 當(dāng)大鏈輪用鑄鐵制造時,小鏈輪通常都用鋼。 200 B MPa 2021/2/1111 11.4 11.4 鏈傳動的運動特性鏈傳動的運動特性 1122 60 100060 1000 z pnz pn 12 21 nz i nz 11 cosR 1 min11 cos 2 R 11 sinR 2 2 cos v R 12 21 cos cos R i R 2021/2/1112 鏈的水平方向的加速度 鏈的垂直方向分速度 相對嚙合沖擊動能 若鏈條松弛,在起動、制動、反轉(zhuǎn)、載荷變化等情況下

7、,將 產(chǎn)生慣性沖擊,使鏈傳動產(chǎn)生很大的動載荷。 2 1111 sinsin dd aRR dtdt 20 22 11 max1111 180 sinsin 222 p aRR 2 1111 coscos t dvd aRR dtdt 32 k qp n E C 2021/2/1113 11.5 11.5 鏈傳動的受力分析鏈傳動的受力分析 工作拉力 : 離心拉力 : 垂度拉力 : 緊邊總拉力: 松邊總拉力: 軸上的載荷: 1 1000P F 1 F c F 2 c Fq f F 1 24 8 ff qgaaqga Fk qga ff a 1cf FFFF cf FFF 1 2 Qf FFF 1

8、1.2 QA FK F 2021/2/1114 11.6 11.6 滾子鏈傳動的失效形式及計算方法滾子鏈傳動的失效形式及計算方法 鏈傳動的失效形式有鏈傳動的失效形式有: : (1) 鉸鏈元件由于疲勞強度不足而破壞。 (2) 因鉸鏈銷軸磨損使鏈節(jié)距過度伸長（在標準試驗條件下允許伸長率 為3%）,從而破壞正確嚙合和造成脫鏈現(xiàn)象; (3) 潤滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時,銷軸和套筒的摩擦表面易發(fā)生膠合破壞; (4) 經(jīng)常起動、反轉(zhuǎn)、制動的鏈傳動,由于過載造成沖擊破斷; (5) 低速重載的鏈傳動,鉸鏈元件發(fā)生靜強度破壞; (6) 鏈輪輪齒磨損。 額定功率曲線額定功率曲線 2021/2/1115 額定功率確定方法

9、額定功率確定方法 對于的低速鏈傳動,鏈的主 要失效形式是過載拉斷,應(yīng) 進行靜強度校核。靜強度安 全系數(shù)應(yīng)滿足下列要求 0 A c zp K P PP k k 1 19z 100 p L 試驗條件試驗條件: :兩鏈輪安裝在同一個 水平面上,單列鏈水平布置、載荷 平穩(wěn)、工作環(huán)境正常、按推薦的 潤滑方式潤滑、使用壽命15000h; 鏈因磨損而引起鏈節(jié)距的相對伸 長量。 1 4 8 pQ Azf z F S K FFF 2021/2/1116 11.7 11.7 滾子鏈傳動的設(shè)計步驟和主要參數(shù)的確定滾子鏈傳動的設(shè)計步驟和主要參數(shù)的確定 設(shè)計滾子鏈時的原始數(shù)據(jù)為:傳動的功率、小鏈輪和大鏈輪的轉(zhuǎn)速（或 傳

10、動比）、原動機種類、載荷性質(zhì)以及傳動用途等。 設(shè)計步驟 : 1選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2 小鏈輪齒數(shù)對鏈傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響,鏈輪齒數(shù) 不宜過多或過少。過少時將:1)增加傳動的不均勻性和動載荷;2)增加鏈 節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角,從而增大功率消耗;3)增加鉸鏈承壓面間的壓強（因齒 數(shù)少時,鏈輪直徑小,鏈的工作拉力將增加）,從而加速鉸鏈磨損等;4)增 加鏈傳動的圓周力,從而加速了鏈條和鏈輪的損壞。 由于鏈節(jié)數(shù)應(yīng)選用偶數(shù),所以鏈輪齒數(shù)最好選質(zhì) 數(shù)或不能整除鏈節(jié)數(shù)的數(shù)。并優(yōu)先選取17、19、 21、23、25、38、57、76、95、114。 0.6 3 1 15 17z 381 21z 8 1

11、23 25z ()()ddpp zdpz 2021/2/1117 2 2 確定傳動比確定傳動比i i 鏈傳動的傳動比一般 ,推薦 ,在低速和外廓尺寸不受限 制的地方允許到10（個別情況可到15）。如傳動比過大,則鏈包在小鏈 輪上的包角過小,嚙合的齒數(shù)太少,這將加速輪齒的磨損,容易出現(xiàn)跳齒, 破壞正常嚙合,通常包角最好不小于 ,傳動比在3左右。 3 3確定計算功率確定計算功率 4 4確定鏈節(jié)距確定鏈節(jié)距: :在承載能力足夠條件下,應(yīng)選取較小節(jié)距的單排鏈,高速 重載時,可選用小節(jié)距的多排鏈。一般,載荷大、中心距小、傳動比大時, 選小節(jié)距多排鏈;速度不太高、中心距大、傳動比小時選大節(jié)距單排鏈。 5

12、5確定中心距和鏈長確定中心距和鏈長 8i 2 3.5i 0 120 0 A c zp K P PP k k (30 50)ap max 80ap 4 4 i i min1 min1 0.21 0.331 azip azip 2 1221 2 22 P zzzzap L pa 2021/2/1118 6 6鏈速和鏈輪的極限轉(zhuǎn)速鏈速和鏈輪的極限轉(zhuǎn)速 鏈速的提高受到動載荷的限制,所以一般最好不超過12 m/s。 如果鏈和鏈輪的制造質(zhì)量很高,鏈節(jié)距較小,鏈輪齒數(shù)較多,安裝精度很 高,以及采用合金鋼制造的鏈,則鏈速也允許超過20m/s30m/s。 鏈輪的最佳轉(zhuǎn)速和極限轉(zhuǎn)速。 7 7計算鏈傳動作用在軸上的

13、力計算鏈傳動作用在軸上的力F FQ Q 1 1.2 QA FK F 2021/2/1119 11.811.8齒型鏈傳動設(shè)計齒型鏈傳動設(shè)計 齒形鏈的基本參數(shù)確定方法為:鏈輪齒數(shù),通常,且宜取奇數(shù)齒;傳動 比 ,通常取 ,推薦 ; 齒型鏈節(jié)距、鏈寬和適用小鏈輪轉(zhuǎn)速范圍; max 10i7i 23.5i A C z K P P k 0 C P b P 2021/2/1120 圖 11.19 齒型鏈傳動額定功率曲線 (b=1mm、z1=21、平穩(wěn)載荷) 2021/2/1121 11.911.9鏈傳動的布置、張緊和潤滑鏈傳動的布置、張緊和潤滑 鏈傳動的合理布置鏈傳動的合理布置 兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一垂

14、直平面內(nèi); 兩鏈輪中心連線最好是水平的,或與水平面成 以下的傾斜角,盡量 避免垂直傳動。 屬于下列情況時,緊邊最好布置在傳動的上面: 1)中心距 和 的水平傳動; 2)傾斜角相當(dāng)大的傳動; 3)中心距 、傳動比 和鏈輪齒數(shù) 的水平傳動。 0 45 60ap1.5i 1 25z 30ap 2i 圖11.20 傳動鏈的布置 2021/2/1122 鏈傳動的張緊方法鏈傳動的張緊方法 鏈傳動張緊的目的,主要是為了避免由于鏈條垂度過大產(chǎn)生嚙合不良和鏈 條振動現(xiàn)象,同時也為了增加鏈條的包角。 張緊力并不決定鏈的工作能力,而只是決定垂度的大小。當(dāng)兩輪中心連線 傾角大于60時,一般都要設(shè)置張緊裝置。 最常見的

15、張緊方法是移動鏈輪以增大兩輪的中心距。但如中心距不可調(diào) 時,也可以采用張緊輪傳動。 張緊輪應(yīng)裝在靠近主動鏈輪的松邊上。不論是帶齒的還是不帶齒的張緊 輪,其分度圓直徑最好與小鏈輪的分度圓直徑相近。 不帶齒的張緊輪可以用夾布膠木制成,寬度應(yīng)比鏈約寬5mm。 此外還可用壓板或托板張緊。對于中心距大的鏈傳動,用托板控制垂度更 為合理。 2021/2/1123 鏈傳動的潤滑、護罩或鏈條箱鏈傳動的潤滑、護罩或鏈條箱 人工定期潤滑;滴油潤滑;油浴或飛濺潤滑;壓力噴油潤滑 圖11.22 建議使用的潤滑油方法 2021/2/1124 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 1、鏈傳動和帶傳動相比有什么優(yōu)缺點?應(yīng)用范圍如何? 2、傳動鏈有哪幾種結(jié)構(gòu)形式?各有何特點? 3、鏈傳動的傳動比及圓周速度不均勻性是怎樣產(chǎn)生的?變化 過程如何? 4、鏈傳動中產(chǎn)生動載荷的原因有哪些?如何對其進行分析? 5、鏈傳動中的主要作用力有哪幾種?各如何計算?作用于軸 上的力如何計算? 6、鏈傳動的失效形