任務(wù)4.2 鏈傳動(dòng)的分析與選擇

《機(jī)械分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

情境4常用機(jī)械傳動(dòng)的分析與設(shè)計(jì)任務(wù)4.2鏈傳動(dòng)的分析與選擇1.任務(wù)條件

已知一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)的滾子鏈傳動(dòng)示意圖，如圖4-2-0所示，采用的是滾子鏈傳動(dòng)。2.任務(wù)要求分析鏈傳動(dòng)的工作原理和運(yùn)動(dòng)特性，滾子鏈及鏈輪的結(jié)構(gòu)；分析鏈傳動(dòng)的失效形式，鏈傳動(dòng)安裝、張緊、維護(hù)和潤(rùn)滑方法?！鞠逻_(dá)任務(wù)】圖4-2-0鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)示意圖

【能力目標(biāo)】1.能夠分析和選擇滾子鏈傳動(dòng)。2.能夠進(jìn)行鏈傳動(dòng)的使用與維護(hù)。4

知識(shí)導(dǎo)航

4.2.1鏈傳動(dòng)的應(yīng)用類型與特點(diǎn)

一、鏈傳動(dòng)的組成

鏈傳動(dòng)由主動(dòng)鏈輪1、從動(dòng)鏈輪3和繞在鏈輪上的中間撓性件鏈條2組成，靠鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來(lái)傳遞平行軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)的組成傳動(dòng)鏈

——

一般機(jī)械傳動(dòng)，v≤20m/s傳動(dòng)鏈起重鏈

——

提升重物，v≤0.25m/s起重鏈曳引鏈

——

移動(dòng)重物，v=2～4m/s

曳引鏈按用途鏈可分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈二、鏈傳動(dòng)的應(yīng)用類型三、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)①?zèng)]有彈性滑動(dòng)和打滑，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；②效率高，承載能力高；③軸上受力小，在同樣使用條件下，較帶傳動(dòng)緊湊；④能在較惡劣的環(huán)境下工作；⑤具有中間撓性件，可緩和沖擊，吸收振動(dòng)，并適用于大中心距傳動(dòng)；⑥瞬時(shí)傳動(dòng)比和鏈速變化，故傳動(dòng)平穩(wěn)性差、工作時(shí)沖擊和噪聲較大；⑦磨損后易發(fā)生脫鏈；⑧只能用于平行軸間的傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)在礦山、冶金、輕工、化工、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。主要用于中心距較大、只要求平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確或工作環(huán)境惡劣的傳動(dòng)。傳動(dòng)鏈按結(jié)構(gòu)不同，分為：

滾子鏈（套筒滾子鏈）、套筒鏈、齒形鏈。4.2.2滾子鏈和鏈輪滾子鏈（套筒滾子鏈）套筒鏈齒形鏈【齒形鏈】承受沖擊能力比滾子鏈好，噪音低，平穩(wěn)——“無(wú)聲鏈”帶外導(dǎo)板帶內(nèi)導(dǎo)板

齒形鏈又稱無(wú)聲鏈(SilentChain)，屬于傳動(dòng)鏈的一種形式。我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為:GB/T10855-2003《齒形鏈和鏈輪》。齒形鏈?zhǔn)怯梢幌盗械凝X鏈板和導(dǎo)板交替裝配且銷軸或組合的鉸接元件連接組成，相鄰節(jié)距間為鉸連節(jié)。根據(jù)導(dǎo)向型式可分為:外導(dǎo)式齒形鏈、內(nèi)導(dǎo)式齒形鏈和雙內(nèi)導(dǎo)齒形鏈。

形成鉸鏈1.結(jié)構(gòu)：

外鏈節(jié)

內(nèi)鏈節(jié)

自由滾動(dòng)，減小摩擦，磨損內(nèi)、外鏈板呈“8”字形：?等強(qiáng)度，↓慣性力

一、

套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)

套筒滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。2.接頭形式連接鏈節(jié)：

偶數(shù)節(jié)：

奇數(shù)節(jié)：過(guò)渡鏈節(jié)：產(chǎn)生附加彎矩—→承載↓，F(xiàn)Q

=0.8FQ∴

避免采用奇數(shù)鏈節(jié)

彈簧卡片

∣↓沖擊和振動(dòng)

開(kāi)口銷

奇數(shù)節(jié)

鏈條的長(zhǎng)度以節(jié)數(shù)來(lái)表示，鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，奇數(shù)節(jié)時(shí)須采用過(guò)渡鏈節(jié)。

總結(jié)：套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)圖3.鏈條的標(biāo)記

滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化：GB/T1243-2006規(guī)定滾子鏈分為A、B系列，其中A系列較為常用。A系列滾子鏈適用于重載、高速和重要的傳動(dòng)；B系列滾子鏈適用于一般傳動(dòng)。GB1243.1—1983×

鏈號(hào)排數(shù)鏈節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)

例：08A—1×88GB1243.1—1983？

A系列、節(jié)距p＝12.7mm，單排，88節(jié)表中鏈號(hào)和相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)號(hào)一致，鏈號(hào)乘以25.4/16mm即為節(jié)距值。滾子鏈鏈輪齒形已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)主要確定結(jié)構(gòu)及尺寸。常用“三圓弧一直線”?！褒X形按GB1244-2006規(guī)定制造和檢驗(yàn)”即可分度圓直徑：二、鏈輪1.鏈輪的齒形最常用的鏈輪端面齒形是“三圓弧一直線齒形，由三段圓弧aa、ab、cd和一段直線bc組成。1.鏈輪的齒形鏈輪的主要尺寸與計(jì)算公式孔板式2.鏈輪結(jié)構(gòu)：輪輻式（輪轂處采用了脹緊聯(lián)結(jié)）組合式整體式3.鏈和鏈輪材料

鏈輪的材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，齒面要經(jīng)過(guò)熱處理。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)多，受沖擊也比較大，因此所用材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪。鏈條繞上鏈輪時(shí)，鏈節(jié)與鏈輪輪齒嚙合，形成正多邊形一部分。鏈條與鏈輪分度圓在運(yùn)動(dòng)中交替呈現(xiàn)相割和相切?！ㄕ┒噙呅涡?yīng)∵鏈輪轉(zhuǎn)一周，鏈條轉(zhuǎn)過(guò)長(zhǎng)度為zp∴平均鏈速：平均傳動(dòng)比：整條鏈：撓性體單個(gè)鏈節(jié)：剛性體4.2.3

鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比和運(yùn)動(dòng)不均勻性一、鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比在鏈傳動(dòng)中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正多邊形的邊長(zhǎng)等于鏈條的節(jié)距p。

在小輪上鏈的瞬時(shí)速度為在大輪上鏈的瞬時(shí)速度為二、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性

鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比由上述分析可知，當(dāng)ω1為常數(shù)時(shí)，鏈條與從動(dòng)鏈輪作變速運(yùn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)鏈節(jié)，其速度變化一次，因而會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷、沖擊、振動(dòng)和噪聲。鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的不均勻特性，是由于鏈條繞在鏈輪上時(shí)形成多邊形所造成的，故稱為“多邊形效應(yīng)”。它是鏈傳動(dòng)的固有特性，是無(wú)法避免的。增加鏈輪齒數(shù)或減小節(jié)距可減輕多邊形效應(yīng)。降低動(dòng)載荷的措施：

(1)n1＜nlim

；

(2)鏈傳動(dòng)盡量放在低速級(jí)；

(3)選用小p，多z

的鏈傳動(dòng)。思考：1.

鏈傳動(dòng)為什么布置在低速級(jí)？

2.帶傳動(dòng)應(yīng)布置在多級(jí)傳動(dòng)的高速級(jí)還是低速級(jí)？為什么？**鏈的節(jié)距越大，多邊形效應(yīng)越嚴(yán)重**鏈輪轉(zhuǎn)速越高，多邊形效應(yīng)越嚴(yán)重【總結(jié)與思考】（1）節(jié)距：套筒滾子鏈上相鄰兩銷軸中心的距離稱為節(jié)距，用ｐ表示。4.2.4鏈傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇

鏈節(jié)距p

—基本參數(shù)

p↑——

尺寸↑

p

＝鏈號(hào)×25.4/16（mm）1.節(jié)距及排數(shù)

鏈節(jié)距是鏈傳動(dòng)中最重要的參數(shù)，鏈的節(jié)距越大，其承載能力越高，傳動(dòng)的不均勻性、附加載荷和沖擊也越大。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用較小的鏈節(jié)距，高速重載時(shí)可選用小節(jié)距多排鏈。（2）排數(shù)zp

排數(shù)↑→

承載↑但：排數(shù)↑↑→

承載不均∴

zp

≯3～4單排鏈多排鏈2.鏈輪齒數(shù)及傳動(dòng)比

（2）滾子鏈的傳動(dòng)比

通常小于6，推薦i=2~3.5。若傳動(dòng)比過(guò)大，則鏈條在小鏈輪上的包角過(guò)小，小鏈輪同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)就會(huì)過(guò)少，從而使鏈齒磨損加快；傳動(dòng)比過(guò)大，還會(huì)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸加大。

（1）鏈輪齒數(shù)

為使鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，小鏈輪齒數(shù)不宜過(guò)少，對(duì)于滾子鏈，可按鏈速選取z1，然后按傳動(dòng)比確定大鏈輪齒數(shù)。z2=iz1，一般z2不宜大于120，過(guò)多易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)，而鏈輪齒數(shù)最好選取奇數(shù)，這樣可使磨損較均勻。3.中心距和鏈的節(jié)數(shù)

若鏈傳動(dòng)中心距過(guò)小，則小鏈輪上的包角也小，同時(shí)嚙合的鏈輪齒數(shù)也減少；若中心距過(guò)大，則易使鏈條抖動(dòng)。一般可取中心距a=(30~50)p，最大取amax=80p。鏈條長(zhǎng)度用鏈節(jié)數(shù)Lp表示，按帶長(zhǎng)的公式可導(dǎo)出由此算出的鏈的節(jié)數(shù)，須圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)。一、失效形式

1、鏈條元件的疲勞破壞（∵交變應(yīng)力下工作）4.2.5

鏈傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

鏈條疲勞破壞：鏈板因拉力變化引起疲勞斷裂；滾子因接觸應(yīng)力引起表面疲勞剝落。主要發(fā)生在閉式傳動(dòng)中。2.鉸鏈磨損—→p↑—→

脫鏈鏈條鉸鏈磨損：鉸鏈反復(fù)曲折導(dǎo)致磨損，使鏈條變長(zhǎng)，最后引起跳齒和脫鏈。主要發(fā)生在開(kāi)式傳動(dòng)中。3.膠合：銷軸與套筒（高速或潤(rùn)滑不良）

鏈條鉸鏈的膠合：在潤(rùn)滑不良或速度過(guò)高時(shí)，鉸鏈接觸表面發(fā)生膠合。4.沖擊破壞：起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)5.靜力拉斷：v＜0.6m/s

下，過(guò)載拉斷鏈條的過(guò)載拉斷：低速重載時(shí)，因過(guò)載被拉斷。6.鏈輪輪齒磨損

二、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與參數(shù)的選擇

鏈的傳動(dòng)速度一般分為：高速傳動(dòng)（>8m/s），中速傳動(dòng)（<0.68m/s），低速傳動(dòng)（<0.6m/s）。

1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：（1）對(duì)于中高速鏈傳動(dòng)一般按功率曲線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）對(duì)低速鏈傳動(dòng)，一般按鏈的靜強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

（1）傳動(dòng)比i

a一定時(shí)，i↑→α↓—→

同時(shí)嚙合齒數(shù)少→

磨損↑→

跳齒通常：α1≥120°，i

＝2～3.52.參數(shù)的選擇（2）鏈輪齒數(shù)1）不宜過(guò)少→↑運(yùn)動(dòng)不均勻性、↑動(dòng)載荷→↑垂直分速度，↑功率消耗z↓z↓，同時(shí)嚙合齒數(shù)↓，磨損↑z↓，鏈節(jié)間相對(duì)轉(zhuǎn)角↑，↑功率消耗∴限制zmin2）不宜過(guò)多z1↑→z2↑↑→d＋Δd↑→

跳齒、脫鏈↑→

壽命↓磨損由于：磨損后：p→p＋Δp即：當(dāng)Δp

相同時(shí)：z↑→Δd↑—→

鏈節(jié)外移（爬齒）↑→

脫鏈可能性↑∴zmax

＝120前輪：z

多問(wèn)：自行車鏈傳動(dòng)，磨損后脫鏈從哪輪開(kāi)始？3）均勻磨損

Lp

為偶數(shù)—→

鏈輪齒數(shù)應(yīng)采用與Lp

互質(zhì)的奇數(shù)。（3）鏈速、鏈輪極限轉(zhuǎn)速

v↑→動(dòng)載荷↑∴v＜12m/snopt→Pmax，nlim→

右側(cè)豎線（4）鏈節(jié)距pp↑鏈傳動(dòng)尺寸↑—→

承載能力↑運(yùn)動(dòng)不均勻性↑、動(dòng)載↑、振動(dòng)噪音↑∴盡量采用小節(jié)距鏈條。選擇方法：重載、a小、i大：小節(jié)距、多排鏈；

v小、a大、i?。捍蠊?jié)距、單排鏈。一般（5）中心距和鏈長(zhǎng)a↑↑→

松邊上下顫動(dòng)，傳動(dòng)不平穩(wěn)?！郺

＝(30～50)p

amax

＝80pv一定：a↓→Lp↓—→

屈伸次數(shù)↑→磨損↑d一定：a↓→α1↓—→

同時(shí)嚙合齒數(shù)↓→磨損↑a↓加張緊輪兩輪錯(cuò)開(kāi)4.2.6鏈傳動(dòng)的合理布置、張緊和潤(rùn)滑一、合理布置

1.兩輪回轉(zhuǎn)面應(yīng)在同一鉛垂面內(nèi)；

2.兩輪中心線最好水平，或與水平面≤45°夾角，盡量避免垂直布置；3.緊邊在上。

鏈條張緊的目的主要是為了避免在鏈條的垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。鏈條的張緊方法有：

①調(diào)整中心距張緊；

②去掉1～2個(gè)鏈節(jié)；

③采用張緊輪。

二、鏈傳動(dòng)的張緊

鏈傳動(dòng)張緊裝置

張緊輪多位于靠近主動(dòng)輪的松邊外側(cè)，也可位于內(nèi)側(cè)，其形狀可以是鏈輪，也可以是無(wú)齒的滾輪［圖(a)、(b)］；此外還可用壓板或托板張緊［圖(c)］；對(duì)于大中心距的鏈傳動(dòng)，宜采用托板來(lái)控制垂度。［圖(d)］。滴油潤(rùn)滑人工定期潤(rùn)滑油浴潤(rùn)滑壓力噴油潤(rùn)滑三、鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑1.滾子鏈的潤(rùn)滑方法

2.鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑的選擇良好的潤(rùn)滑對(duì)鏈傳動(dòng)非常重要，潤(rùn)滑可降低鏈條鉸鏈磨損，提高壽命。鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式可按下圖選取。環(huán)境溫度高時(shí)宜選黏度大的潤(rùn)滑油，反之黏度宜小些。3.滾子鏈的潤(rùn)滑方法和供油量潤(rùn)滑方式供油量人工潤(rùn)滑定期在鏈條內(nèi)、外鏈板間隙中注油每班注油一次滴油潤(rùn)滑具有簡(jiǎn)單外殼，用油杯滴油單排鏈每分鐘供油5-20滴，速度高時(shí)取大值油浴潤(rùn)滑采用密封的外殼，鏈條從油池中通過(guò)鏈條浸油深度視鏈速而定，約6-12mm飛濺潤(rùn)滑采用密封的外殼，甩油盤(pán)飛濺潤(rùn)滑。甩油盤(pán)圓周速度。當(dāng)鏈條寬度大于130mm時(shí)，應(yīng)在鏈輪兩側(cè)各裝一個(gè)甩油盤(pán)

鏈條不浸入油池，甩沒(méi)盤(pán)浸油深度為12-15mm