短节距精密滚子链和套筒链优化

工业上在传动和输送上应用最广泛的链条是直板型的短节距精密滚子链及套筒链，一般简称为常规滚子链及套筒链或简称为标准滚子链及套筒链，也称作普通系列滚子链及套筒链。在国内外链传动领域，应用最广泛的常规滚子链及套筒链的现行产品标准是ISO 606：2015（E）、GB/T 1243—2006和ASME B29.1—2011等标准，其中GB/T 1243—2006列入的常规滚子链及套筒链产品有08A～48A、05B～72B、04C、06C、081、083、084、085共32种链号88个规格的单排、双排、三排链条。图2-1所示为∞字形外缘链板的直板型单排滚子链结构的三维立体图。

（1）短节距滚子链 一般由内链节、外链节和连接链节（过渡链节）组成，基本结构型式如图2-2和图2-3所示。

1）常见滚子链链板为直板形，外缘形状呈∞字形，这是为了使链板各横截面趋于等强度，同时也减轻了链条的重量和运动时的惯性力；外、内链板两孔孔心距尺寸控制在严格的公差范围内以保证装配好的链节节距保持一致及链条整链长度公差达到精度要求。链板承受在传动中链条产生的张力；虽然该张力通常是反复载荷，但有时也伴随冲击载荷。所以，对链板不仅仅要求静态抗拉强度高，疲劳强度和冲击强度也要高，而且动态时还必须具有较好的韧性。

2）内链节也称滚子链节，由两片内链板、两个套筒和两个滚子组成。内链板孔与套筒应保持过盈配合，以防止套筒在板孔内转动。套筒内孔和外圆表面要有较高的硬度且要求表面光洁，以确保耐磨性。套筒的内、外直径尺寸被严格控制在公差范围内，以保证与销轴和

图2-1 ∞字形外缘链板的直板型单排滚子链结构

图2-2 常规滚子链类型

a）单排链 b）双排链 c）三排链

图2-3 常规链节类型

a）内链节 b）铆头外链节

滚子的正确间隙配合及平滑转动。滚子表面硬而光洁，内、外直径尺寸精确，以确保滚子既能360°无阻滞灵活转动又能与链轮轮齿良好啮合；每个滚子高度适当以使其在两个链板之间能自由转动。内链节中的套筒通过各零部件承受复杂的力，特别是在与链轮啮合时，会通过滚子承受反复冲击载荷，所以必须具有大的疲劳强度和冲击强度；而且，与销轴一起作为滑动轴承部件，也要求内链节具备相当的耐磨损性。滚子在滚子链进入链轮时，因为与齿槽面相接触，所以会承受反复冲击载荷。另外，在啮合后与齿的啮合平衡位置会由张力的大小而变化，所以在被链轮齿和套筒夹住的同时，移动齿面会承受压缩应力和摩擦力。因此，滚子必须具有较好的冲击疲劳强度、耐压强度和耐磨损性。

图2-3 常规链节类型（续）

c）可拆装连接链节 d）过渡链节(www.xing528.com)

3）外链节也称销轴链节，由两片外链板和两个销轴组成。销轴压入链板后承受剪切和弯曲应力，并与套筒一起构成滑动轴承部件，所以销轴的心部韧性要好以耐受冲击、并具有足够抗剪强度和抗弯强度，而表面硬度要高以提高耐磨损性；销轴与外链板孔为过盈配合以防止发生相对转动，同时销轴两端铆接以防止与外链板松脱。

4）连接链节（过渡链节） 当安装链条时，为连接链条两端，可采用连接链节、过渡链节或者复合过渡链节。通常，在设计链传动中心距时，应使链条具有偶数个链节，以避免使用过渡链节。当设计要求不能避免链条为奇数链节时，则需采用过渡链节或复合过渡链节，而复合过渡链节要稍好于过渡链节。由于过渡链节的承载能力比链条中的其他链节偏低，所以应尽量不用过渡链节。

连接链节是由两个销轴过盈压配并铆接在一片外链板上，另一片外链板（也称作连接链板）的板孔则与销轴的另一端滑动配合或轻压配合，以便于安装和连接链条。连接链节一般采用两种方式止锁：弹性锁片（也称作卡簧）止锁和开口销止锁，如图2-3c所示。

过渡链节和复合过渡链节的结构型式参见图2-3d所示，过渡链节是一个内、外链节的组合体，它由两块弯链板、一个带有滚子的套筒和一个过渡销轴（可拆式销轴）所组成；复合过渡链节是一个标准内链节和一个过渡链节用销轴铆接而成。

（2）滚子链（含重载系列滚子链）链板外缘形状 一般呈∞字形，在此基础上，还出现了链条疲劳性能更优的链板外缘形状为直边形的滚子链，如图2-4所示。汽车上使用的常规滚子链条一般均为直边链板滚子链，这种直边链板滚子链在输送机械上也有广泛应用。

图2-4 直边形链板滚子链

a）单排链 b）双排链

（3）派生的短节距精密滚子链 在以上所述的常规（普通系列）短节距精密滚子链基础上，还派生出了重载系列和超级重载系列短节距精密滚子链，有现行技术标准可循的是ANSI重载系列（H系列）滚子链和ANSI超级重载系列（HE系列）滚子链。

重载系列滚子链与常规滚子链相比，除链板的厚度采用大一档节距的链板厚度（如节距为19.05mm的重载系列滚子链，其链板厚度采用节距为25.4mm的常规滚子链的数值）及链条总宽度增加外，其余均与常规短节距精密滚子链的尺寸相同，现行的GB/T 1243—2006规定了60H、80H、100H、120H、140H、160H、180H、200H、240H等27个链号规格的单排、双排、三排滚子链的技术要求。虽然受链条销轴强度没有增加（销轴的直径没有变化）的限制，重载系列滚子链的抗拉强度没有比常规（普通系列）滚子链有所增加，但重载系列滚子链加强了链条的疲劳强度。由于在链条工作时，链节所承受的均是交变载荷，在受大载荷时，链板疲劳破坏是经常出现的形式；链板的疲劳强度提高了，在中低速工况下的链条承载能力就明显增加了，所以重载系列滚子链比常规滚子链更适用于较重载荷的低速传动工况。

ANSI超级重载系列链条是日本于2014年9月颁布的精密滚子链及套筒链最新标准———JIS B 1801：2014《传动用短节距精密滚子链及套筒链》中增加的内容（比国际标准和其他各国标准率先增加的内容）；ANSI超级重载系列链条在标准中以“HE系列”命名、以区别于H系列链条，其中共有60HE、80HE、100HE、120HE、140HE、160HE、180HE、200HE、240HE等27个链号规格的单排、双排、三排滚子链；HE系列滚子链与链轮啮合的互换性技术参数跟H系列滚子链与链轮啮合的互换性技术参数基本相同，不同的是HE系列滚子链的最小抗拉强度技术指标要求比普通系列滚子链提高了很多，HE系列滚子链的最小抗拉强度≈普通系列滚子链最小抗拉强度×（HE系列滚子链链板厚度/普通系列滚子链链板厚度），具体数值可通过标准JIS B 1801：2014中的表2查到；由于HE系列滚子链最小抗拉强度指标值有了较大幅度的增加，但销轴直径尺寸与H系列滚子链一样，所以必须采取有效措施来大力提高HE系列滚子链销轴零件的抗剪切能力，这是设计开发HE系列滚子链时需要重点关注和解决的关键难题之一。HE系列滚子链除了最小抗拉强度提高外，链条的疲劳强度同样比普通系列滚子链提高了很多。因此HE系列滚子链比H系列滚子链更适合使用在重载荷的较低速传动工况，如作为驱动链应用在后面2.10.2中介绍的打捆机等重型农业机械上。

（4）多排滚子链 在单排∞字形链板滚子链、单排直边链板滚子链或单排重载系列滚子链的基础上，把一根以上的单列滚子链并列用长销轴连接起来的链条称为多排滚子链。链条的排数越多，其承载能力越高，但链条的制造与安装精度要求也越高，且越难使各排链条受力均匀，这样就有可能降低多排链条的使用寿命，故排数不宜过多。多排滚子链适用于转速较高、空间小且功率大的传动场合；通常，通过选择最佳的链轮齿数和相应减少链速，实现用小节距的多排滚子链代替大节距的单排滚子链，同时可减少无功负载和噪声的影响。

现行国际和我国滚子链产品技术标准仅规定了双排和三排滚子链的尺寸参数和技术指标要求；当传动功率较大时，可采用两根或两根以上的双排滚子链或三排滚子链。尽管多数技术标准中只有双排和三排滚子链，但链条制造厂家实际生产的多排滚子链种类远不止这些，其他常用的规格是4～6排、中大规格链条甚至也有多达8排的滚子链，最多的可至12排滚子链。这些四排以上的滚子链一般是参照美国ASME B29.1的有关规定或企业内部技术规范而设计开发的。对于H系列和HE系列重载型滚子链来说，一般很少应用三排以上的链条。

（5）短节距套筒链 与传动用短节距精密滚子链相比，传动用短节距精密套筒链没有滚子这一零件，所以套筒链与链轮啮合时，由套筒直接与链轮轮齿接触。这种结构可以提高抗冲击性能和链节精度，在高速工况下使用有一定的优越性，如高速运转的汽车发动机正时链条常采用短节距精密套筒链。短节距套筒链也有多排形式，标准短节距套筒链的链板通常也是直板形，链板外缘也有直边形和∞字形两种形状。