链传动设计及计算（4）

滚子链传动的设计计算

1.滚子链传动的主要失效形式

    链传动的主要失效形式有以下几种：

（1）链板疲劳破坏 链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。

（2）滚子套筒的冲击疲劳破坏 链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定的循环次数，滚子、套筒会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。

（3）销轴与套筒的胶合 润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。

（4）链条铰链磨损 铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或脱链。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。

（5）过载拉断 这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。

2.滚子链传动的额定功率曲线

（1）极限传动功率曲线 在一定使用寿命和润滑良好条件下，链传动的各种失效形式的极限传动功率曲线如图13所示。曲线1是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率；曲线2是链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4 是铰链胶合限定的极限功率。图中阴影部分为实 际使用的区域。若润滑不良、工况环境恶劣时，磨损将很严重，其极限功率大幅度下降，如图中虚线所示。

（2）许用传动功率曲线

    为避免出现上述各种失效形式，图14给出了滚子链在特定试验条件下的许用功率曲线。

    试验条件为：z1＝19、链节数Lp＝100、单排链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命15000h；链条因磨损而引起的相对伸长量Δp/p不超过3%。当实际使用条件与试验条件不符时，需作适当修正，由此得链传动的计算功率应满足下列要求

式中P0--许用传递功率（kW），由图14查取；
  P--名义传递功率（kW）；
  KA--工作情况系数，见表4。
  KZ--小链轮齿数系数，见表6.5，当工作点落在图6.14某曲线顶点左侧时（属于链板疲劳），查表中 ，当工作点落在某曲线顶点右侧时（属于滚子、套筒冲击疲劳）查表中；
  KL--链长系数，根据链节数 ，查表6；
  Kp--多排链系数，查表7。

3.滚子链传动的设计步骤和传动参数选择

（1）传动比i 链的传动比一般≤8，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10。如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合。通常包角最好不小于120。，推荐传动比i=2~3.5。

（2）链轮齿数z1和z2 首先应合理选择小链轮齿数z1 。小链轮齿数不宜过少，过少时，传动不平稳、动载荷及链条磨损加剧，摩擦消耗功率增大，铰链的比压加大及链的工作拉力增大。但是z1不能太大，因为z1大，z2更大，不仅增大传动尺寸，而且铰链磨损后容易引起脱链，将缩短链的使用寿命。因为若链条的铰链发生磨损，将使链条节距变长、链轮节圆d` 向齿顶移动（图6.15）。节距增长量Δp与节圆外移量Δd`的关系，可由式(6.1)导出：

由此可知Δp一定时，齿数越多节圆外移量Δd`就越大，也越容易发生跳齿和脱链现象。
  滚子链的小链轮齿数按表6.8推荐范围选择。

    大链轮齿数z2按z2=iz1确定，一般应使z2≤120。  
  在选取链轮齿数时，应同时考虑到均匀磨损的问题。由于链节数最好选用偶数，所以链轮齿数最好选质数或不能整除链节数的数。

（3）链速和链轮的极限转速 链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过12m/s。链轮的最佳转速和极限转速可参看图6.14。图中接近于最大许用传动功率时的转速为最佳转速，功率曲线右侧竖线为极限转速。
（4）链节距 链节距愈大，链和链轮齿各部尺寸也愈大，链的拉曳能力也愈大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加。因此设计时，在承载能力足够的条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。

（5）链的长度和中心距 若链传动中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则易使链条抖动。一般可取中心距a=(30~50)p，最大中心矩amax≤80p 。 
  链的长度常用链节数Lp表示。按带传动求带长的公式可导出

    式中 a--链传动的中心矩。
    由此算出的链的节数，必须圆整为整数，且最好为偶数。然后根据圆整后的链节数用下式计算实际中心矩：

    为了便于安装链条和调节链的张紧程度，一般中心距设计成可以调节的。若中心距不能调节而又没有张紧装置时，应将计算的中心距减小2~5mm。这样可使链条有小的初垂度，以保持链传动的张紧。

(7)主要尺寸（略）