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09-05 滚子链传动的设计计算


9-5 滚子链传动的设计计算
9.5.1 链传动的失效形式

9.5.2 滚子链传动的额定功率
9.5.3 滚子链传动的设计步骤和方法

9.5.1 链传动的失效形式
(1)链的疲劳破坏:变应力 滚子表面-疲劳点蚀; 链板-疲劳断裂,套筒、

(2)链条铰链的磨损:松边垂度增加,动载、跳齿


(3)链条铰链的胶合; (4)链条静力拉断:低速(v<0.6m/s)的链条过载, 并超过了链条静力强度的情况下,链条就会被拉断。

9.5.2 滚子链传动的额定功率
(1)在润滑良好、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。

(2)随着转速增高,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。
(3)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。

A系列滚子链的额定功率曲线的标准实验条件
(1)两轮安装在水平轴上,两链轮共面; (2)小链轮齿数 z1=19; (3)链长 Lp=100节; (4)载荷平稳; (5)按推荐的方式润滑

(6)能连续15000小时满负荷运转;
(7)链条因磨损引起的相对伸长量不超过3%。 链传动的工作条件与试验条件不同,额定功率应予 以修正。(1)工作情况;(2)主动链轮齿数;(3)链 传动的排数。

A系列滚子链的额定功率曲线的标准实验条件

推荐的润滑方式

不能保证推荐的润滑方式(润滑不良)时
功率P0应下降: (1)当v≤1.5m/s,润滑不良时,降至(0.3~0.6)P0; 无润滑时,降至0.15(寿命不能保证15000h)P0; (2)当1.5m/s<v≤7m/s,润滑不良时,降至(0.15~

0.3)P0;
(3)当v>7m/s,润滑不良时,则传动不可靠,不宜采用。 当要求的实际工作寿命低于15000h时,可按有限寿命 进行设计。这时允许传递的功率可高些。

9.5.3 滚子链传动的设计步骤和方法
(1)链传动的原始数据… (2)链轮齿数z1、z2和传动比… (3)确定计算功率… (4)单排链所能传递的功率P0 … (5)链的节距…

(6)链传动的中心距和链节数…
(7)小链轮毂孔最大直径… (8)链传动作用在轴上的力(简称压轴力)Fp …

(9)低速链传动的静力强度计算…

(1)链传动的原始数据

设计滚子链传动时的原始数据为: (1)传动的功率P (2)小链轮和大链轮的转速n1、n2(或传动比i)

(3)原动机的种类、载荷性质以及传动用途等。

(2)链轮齿数z1、z2和传动比i
小链轮的齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大的 影响。齿数少,可减小外廓尺寸,但齿数过少,将会导致: (1)传动的不均匀性和动载荷增大; (2)链条进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大, 使铰链的磨操损加剧; (3)链传递的圆周力增大,从而加速了链条和链轮的损 坏。

齿数多,对传动是有利的,但如齿数太多,将会导致:
(1)大链轮的齿数将更大,增大了传动的尺寸和质量; (2)易出现由于链条节距的伸长而发生跳齿的现象,同 样会缩短链条的使用寿命。

(2)链轮齿数z1、z2和传动比i
通常限制链传动的传动比i≤6,推荐的传动比i=2~ 3.5;当v≤2m/s且载荷平稳时,i可达10。

小链轮齿数z1的选择
链速v (m/s) 齿数z1 0.6~3 ≥17 3~8 ≥21 >8 ≥25 >28 ≥35

通常大链轮的齿数限定为小于120。由于链节数常是偶 数,为考虑磨损均匀,链轮齿数一般应取与链节数互质的奇 数,并优先选用以下数列: 17、19、21、23、25、38、57、76、95、114

(3)确定计算功率
计算功率Pca是根据传递的功率P,并考虑到载荷性质和 原动机的种类而确定的,即:
KA ——工作情况系数; KZ ——主动链轮齿数系数; KP ——多排链系数(1.75,2.5)。

(3)确定计算功率

(4)确定链条型号

(5)链的节距
链的节距p的大小,反映了链条和链轮齿各部分尺寸 的大小。 在一定的条件下,链的节距越大,承载能力就越高, 但传动的多边效应也要增大,于是振动、冲击、噪声也越 严重。 所以设计时,为使传动结构紧凑,寿命长,应尽量选 取较小节距的单排链。

小节距多排链 时选用。
大节中单排链

从经济上考虑,中心距小、传动比大
中心距大、传动比小时选用。

可根据功率P0和小链轮转速n1选取链条节距

(6)链传动的中心距
中心距过小:链速不变时,单位时间内链条绕转次数 增多,链条曲伸次数和应力循环次数增多,因而加剧了链 的磨损和疲劳。同时,由于中心距小,链条在小链轮上的 包角变小,在包角范围内,每个轮齿所受的载荷增大,且 易出现跳齿和脱齿现象。 中心距太大,会引起从动边垂度过大,传动时造成松 边颤动。在设计时,若中心距不受其它条件限制: 一般可取 最大可取 有张紧装置或托板时

对中心距不能调整的传动

a0 =(30~50)p a0max = 80 p a0max ≥ 80 p a0max ≈ 30 p

(6)计算链节数与中心距

计算出的Lp0应圆整为整数,最好取偶数。然后根据圆整后 的链节数计算理论中心距,即:

(7)计算链速v,确定润滑方式

(8)链传动作用在轴上的力Fp
链传动的压轴力可近似取为:

F p ? K Fp F e
式中:

Fe——链传递的有效圆周力,N;
KFp——压轴力系数,对于水平传动,KFp= 1.15; 对于垂直传动,KFp= 1.05;

(9)低速链传动的静力强度计算
对于链速v<0.6m/s的低速链传动,因抗拉静力强度不 够而破坏的机率很大,故常按下式进行抗拉静力强度计算。

S ca ?
式中:

F lim n K A F1

? 4~8

Sca——链的抗拉静力强度的计算安全系数;
Flim——单排链的极限拉伸载荷,kN; n ——排数; KA——工况系数; F1——链的紧边工作拉力,kN。


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