传动用短节距滚子链产品的设计优化

时间：2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：由于传动用短节距滚子链、套筒链已经标准化，因而其产品设计必须符合有关标准的规定。对于出口的链条产品，应按客户提出的ISO标准或有关国家、有关公司的标准及验收规范，结合我国链条产品出口的质量要求进行设计。应该说明，正当本手册即将编辑出版时，2015年8月下旬，ISO/TC100在ISO国际标准化组织官网上发布了新修订的“ISO606：2015Short-pitchtransmissionprecisionroller andbushchains，attachmentsandassociatedchainsprockets[传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮（英文版）]”已提前发布（出版）的最新消息。

传动用短节距滚子链产品的设计优化

由于传动用短节距滚子链、套筒链已经标准化，因而其产品设计必须符合有关标准的规定。对于出口的链条产品，应按客户提出的ISO标准或有关国家、有关公司的标准及验收规范，结合我国链条产品出口的质量要求进行设计。

进行链条产品设计时，凡标准规定的基本参数和主要技术条件，应全面反映到产品图样中去。由于我国标准、ISO标准与有关国家标准不尽一致，因而产品图样中所反映的具体内容并不完全相同，所以进行产品设计时，首先应全面了解和分析相关的标准以及行业内的有关规定。

链条作为商品，其设计除应符合有关标准的规定之外，还应综合考虑生产的工艺性和经济性、链条产品的使用可靠性等。现代的链条产品设计，除常规设计外，进行价值工程设计、优化设计、可靠性设计与计算机辅助设计是十分必要的，这将有助于行业的技术进步，并具有显著的社会效益和经济效益。

应该说明，正当本手册即将编辑出版时，2015年8月下旬，ISO/TC100在ISO国际标准化组织官网上发布了新修订的“ISO606：2015（E）Short-pitchtransmissionprecisionroller andbushchains，attachmentsandassociatedchainsprockets[传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮（英文版）]”已提前发布（出版）的最新消息。ISO/TC100最新发布的ISO606：2015新版标准是ISO606的第三次修订，是ISO606的第4版；自2015年8月13日起，ISO606：2015代替ISO606：2004，ISO606：2004（ISO606的第3版）作废。ISO606：2015（E）是对ISO606：2004（E）的修订，修订的主要内容包括：增加了双排链、三排链及多排链条的最小动载强度指标要求，增加了ANSI的Extraheavyseries（超级重载系列）的60HE、80HE、100HE、120HE、140HE、160HE、180HE、200HE、240HE共九种链条规格，将ISO606中的A系列链号改为采用ANSI标准的链号（即ISO606：2004中的04C、06C、08A、085、10A、12A、16A、20A、24A、28A、32A、36A、40A、48A等规格的链号分别对应改为25、35、40、41、50、60、80、100、120、140、160、180、200、240）等；修订后的ISO606：2015（E）内容更趋完整，更有利于高端高强度滚子链的开发，有效地解决了困惑链传动行业多年的缺少多排滚子链和套筒链疲劳性能指标要求这一难点问题，更好地满足了链条制造商和使用方等各方的需求。

由于新版国际标准的正式文本需在ISO官网发布消息的一段时间后才会在中国销售，所以本手册编著者目前还没有获得ISO606：2015（E）的正式文本，但根据ISO官网发布的ISO606：2015（E）目录及标准介绍、前言等信息，以及原先获得的供ISO/TC100委员投票的国际标准草案ISO/DIS606：2014（E）文本等有关资料可知，ISO606：2015（E）对ISO606：2004（E）的修订，除了A系列链条的链号改变以外，没有删减或更改ISO606：2004（E）的原有内容，只是增加补充了多排链条最小动载强度指标值、增加了链条规格品种等内容，其余各项内容与ISO606：2004（E）的规定是一致的。

5.1.1.1滚子链总装配图

1.基本参数

按有关标准的规定选择链号、节距p、排距p₁、滚子（或套筒）外径d_1max、销轴直径d_2max、套筒内径d_3min、内链节内宽b_1min、内节外宽b_2max、外链节内宽b_3min、销轴长度b_4max、销轴止锁件加长量b_7max、内链板高度h_2max、外链板与中链板高度h_3max及过渡链板尺寸的L_1min、L2min、C等链条基本参数，对于单向极值数据，须经处理才能形成产品总装配图纸中的基本尺寸。

2.主要技术条件

按照链条标准和行业内的有关规定，一般应标注的主要技术条件包括：

1）链条最小抗拉强度（kN）。

2）链长精度（链长相对偏差）。

3）最小动载强度。

4）链条的扭曲量。

5）单节压出力。

6）链条的铆头增大率。

7）链条铰链和滚子的灵活性。

8）链条外观。

9）链条的防锈与包装。

如标准规定或用户对链条的可靠性指标、耐磨性能、扭曲量、滚子多冲性能、销轴与套筒抗胶合性能等有特殊要求，则应写进技术条件中去。

我国标准和ISO标准均规定了链条必须在30%F_u载荷下预拉，这是一种检验保证措施，因为30%F_u载荷下100%预拉检验，可对链条在实际使用中具有某种质量保证作用，以防止链条在材料、制造、热处理等方面的特殊事故。

国内外的试验研究表明，经由2F_u/3载荷预拉（预拉时间小于1min）才能明显起到强化的作用，一方面可以部分消除滚子链制造安装过程中出现的影响链长和扭曲的一些误差（如套筒颈缩、链节框架不正、销轴热处理后的弯曲变形等），使各零件趋于正确就位，另一方面由于在2F_u/3载荷预拉下出现的局部塑性变形，从而使滚子链的疲劳强度至少提高20%。

特别需要说明的是，滚子链在预拉载荷下的残余伸长，应引起设计人员的足够重视，在链长的尺寸链设计与计算中应充分考虑这一因素。图5-1所示为滚子链装配图。

5.1.1.2主要零部件尺寸参数

在产品设计时对零件尺寸提出的公差要求是由产品的质量特性指标和实际加工的工艺水平的要求给定的，它与误差范围是两码事。只有当实际加工的误差范围的大小等于或小于设计公差，并且误差带中心与公差带中心一致时，才能认为这批零件尺寸达到了设计要求。

对于滚子链条的主要零件-内外链板、销轴、套筒、滚子等，其尺寸分布特征绝大部分为正态分布。在正态分布的条件下，一批零件的尺寸误差范围可以按允许的危险品率而确定为均方根偏差σ的倍数，当其倍数t不同时，其废品率（超差率）P也是不同的（见表5-1）。

图5-1 滚子链装配图

1—连接链节 2—外链节 3—内链节 4—过渡链节

表5-1 废品率P

通常，正态分布的误差范围都按6σ来取，这时的超差率为0.27%。

而σ是由加工方法、设备、工装的精确度所产生的直接加工后果。某种加工方法、设备和工艺装备是否与要加工的零件公差相适应，即能否保证加工公差，应当有一个判定标准，这就是工程能力指数C_p。工程能力指数，就是设计公差除以加工精度，对于正态分布则有

如果C_p=1，则δ=6σ，这就意味着还会有0.27%的废品出现。

对于普通传动用滚子链产品，其工程能力指数的取值范围一般为1≤C_p≤1.33。应指出，追求过高的C_p值实际上是不经济的，因为此时的σ值太小，表明其加工精度过高。

当C_p=1.33时，其废品率为0.007%，其上速C_p取值范围可以算出，其总的废品率范围为0.007%～0.27%。

对于链条产品的尺寸链验算和设计计算均按概率法进行，这样求得的组成环尺寸公差比极值法求得的扩大一倍左右，因而其工艺性和经济性可大为改善。同时，根据链条尺寸参数的设计程序和特点，本书介绍的不是按照链条零件的顺序，而是分别按照链条的侧向、纵向和横向的尺寸参数顺序来进行设计的，以便于尺寸链的设计和验算。

1.内链板厚度s_N

对于短节距滚子链和双节距滚子链以及套筒链，GB和ISO标准均未直接规定板厚，只是规定了与之相关的内节内宽b_1min和内节外宽b_2max两个单向极值以及排距p₁，则链板厚度可由以下各式确定：

式中：为外链板或中链板厚度的均值；为综合考虑链板间的工作侧隙和内外链节链板相叠部分的链板总的翘曲的修正量。

对于内外链板等厚不等高（如A系列）的链条产品，则式（5-1）可写成：

同时，也可由b_1min求出s_Nmax（这种方法不仅适用于单排链，也适用于多排链）：

式中：Δ₂为考虑内外链节相叠部分的一侧内链板的翘曲量。由于标准未规定b_1max和b_2min，因而s_Nmin无法直接求出，但由内链板的抗拉强度极限以及内外链板间最大总侧隙可间接控制s_Nmin，式（5-3）适用于A、B系列及其他各种型式的链条，其计算结果则作为内链板厚度的基本尺寸。

通常，对于A系列的短节距滚子链，链板厚度的基本尺寸取为

s_N=s_W=1/8p，

对于A系列的双节距滚子链，板厚的基本尺寸取为s_N=s_W=1/16p，并圆整到小数点后的第一位数字。

经计算并圆整得出A、B系列短节距滚子链和套筒链的内链板厚度列入表5-2。

应该指出，表5-2给出的B系列短节距滚子链的内链板厚度（包括外链板厚度）与国外一些公司的产品样本中所给的厚度并不完全相同，这是由于影响板厚设计的还有材质、材料规格、链板高度、链板孔径等诸多因素，这在后续内容中将做进一步介绍。

表5-2 A、B系列的链板厚度（单位：mm）

对于自行车链的链板厚度亦可根据标准按照上述方法进行计算并加以确定。

链板厚度的公差应根据制造厂的实际工艺水平确定，太小，冷扎精度达不到，太大，则内节外宽的公差太小，装配难以保证。通常，对于传动用链条，根据轧制工艺的特点，板厚的极限偏差为h₁₂。若板厚小于3mm，其极限偏差也可取为h₁₁。对于输送用链条，其板厚精度可适当放宽。

2.内链节外宽b2

内节外宽b₂是装配时的重要数据之一，虽然标准中规定了，但由于这是单向极值，因而尚需要经过处理。一般取内节外宽的基本尺寸，Δ₂为考虑到链板翘曲的修正量，对于传动用链条，Δ₂=0.05～0.10mm，根据目前的装配工艺水平以及由b₁、b₂、s_N所组成的尺寸链误差分布的限制，通常，内节外宽b₂的极限偏差为h₁₈。

应该指出，在b₁、b₂、s_N所组成的装配尺寸链中，b₂作为组成环中的协调环，其极限偏差的确定应与封闭环b₁的尺寸要求相适应，如果满足不了要求，则应调整b₂的极限偏差，重新进行设计计算。

3.内链节内宽b₁

标准中规定了内节内宽的最小值b_1min，在由b₁、b₂、s_N所组成的沿内节宽度方向的装配尺寸链中，b₁为封闭环，b₂、s_N为组成环，b₂、s_N的基本尺寸与极限偏差给定之后，则可按概率法计算b₁，由于，

b₁=b₂-2s_N（5-4）

式中：分别为b₁、b₂、s_N的算术平均值。则封闭环b₁的误差分布中心为

式中：为b₂的公差带中心；为s_N的公差带中心；为b₂的正态分布曲线的相对不对称系数；为s_N的正态分布曲线的相对不对称系数；为b₂的公差；为s_N的公差。

为了保证b₁满足一定的废品率要求，无论是验算尺寸链还是进行设计计算，都必须使b₁的误差分布中心与其公差带中心相重合，即把看作是要求的b₁的公差带中心。

在实际装配过程和加工过程中，为了保证b₁的误差分布中心，对于b₂和s_N，不应以公差带的中心来调整，而应当按相对不对称系数和计算出的误差分布中心来调整加工和装配的尺寸。

封闭环b₁的均方差为

式中：为b₂的均方差；为s_N的均方差。

设误差符合正态分布的封闭环b₁的废品率为0.27%，它所对应的误差范围系数为6，则封闭环b₁的误差范围为。于是可得出封闭环b₁的公差为

则b₁的上下偏差为：；b₁的极限尺寸为：。

通常，若不考虑正态分布曲线的不对称因素，假定误差分布中心M与公差带中心M重合，则b₁的极限尺寸为：。如果，则需重新调整协调环b₂的尺寸与公差，直至为止。

4.内外链板间的侧向间隙Δ

由于标准中规定了内节外宽b_2max和外节内宽b_3min，因而内外链板间的最小侧向工作间隙Δ_min也就确定了（Δ_min=b_3min^-b2max）。

对于短节距精密滚子传动链（参见GB/T1243—2006和ISO606：2015（E）），对于A系列有Δ_min=0.05min；对于B系列有Δ_min=0.13mm。滚子链内外链板间最大总侧隙可参考表5-3所给出的数值。但节距p=15.875mm的Δ_max值可适当放大。

表5-3 短节距滚子链最大总侧隙（单位：mm）

多排链总侧隙值按表5-3所示数值加上0.6（n-1）Δ_max（式中n为排数）。则侧隙均值可在上述Δ_min与Δ_max之间选取，具体数值可参照表5-4。

表5-4 短节距滚子链侧隙均值（单位：mm）

5.外链板厚度s_W

根据等强度理论，A系列链条和其他型式的滚子链的内外链板通常是等厚的，即s_W=s_N。而B系列链条内外链板则不一定等厚，如16B～72B的内外链板不等厚的。所以，对于B系列链条，其外链板厚度s_W应由下式确定：

式中：P_t为链条排距；为内节外宽b₂的均值；为内外链板侧隙的均值，参见表5-4。则外链板厚度的极限尺寸为：，通常其板厚公差与内链板相同，即。根据冷轧工艺的特点，一般其图样上标注的外链板厚度的基本尺寸应为，而板厚的极限偏差也取为h₁₁。对于输送用链条，其板厚精度可以适当放宽。

A、B系列短节距滚子链和C系列套筒链的外链板厚度参见表5-2。

6.外链节外宽b₃′

外链节外宽b₃′可由概率法设计计算并加以确定，其中取侧隙Δ为封闭环，并按前述的设计要求首先求出侧隙值Δ的极限偏差，则有：

式中：、δ_Δ、、分别为b₃′、Δ、b₂、s_W的公差。外节外宽b₃′是重要的装配尺寸之一，根据装配工艺的特点，一般取其图样上取外节外宽b₃′的公称尺寸为，而其极限偏差取为，并应尽量采取国家标准中所规定的标准公差。通常外节外宽b₃′的极限偏差可取为h₁₃。

与内链节一样，在外链节装配过程中，同样应按相对不对称系数计算出来的误差分布中心来调整装配尺寸b₃′。

7.外链节内宽b₃

用概率法验算由b₃、s_W、b₃′所组成的尺寸链，其中b₃是封闭环，则

由于标准中规定了b_3min，因而若，则符合设计要求，否则需重新调整协调环b₃′的尺寸与公差，直至满足要求为止。

8.销轴长度L_g

标准中规定了单排、双排、三排链条销轴的最大长度b_4max、b_5max、b_6max，销轴双侧露头高度可根据经验公式加以确定。

对于单排链，在由b₃、s_W、ΔL、L组成的尺寸链中，取ΔL为封闭环，并取δ_ΔL=0.15ΔL，设计计算L值，则有

，则符合设计要求，否则应在满足b_3min的前提下重新调整b₃的尺寸与公差，直至为止。同时应重新设计计算b₃′和验算Δ值。

应该指出，在前述的几个不同的装配尺寸链中，b₂、b₃、b₃′、s_W等尺寸参数已构成了尺寸链的公共环，这在设计计算或验算尺寸链时应特别加以注意。

对于多排链也可参照上述方法设计计算销轴长度。

9.滚子高度h_G

滚子与内链板的间隙Δ_G是保证滚子在360°范围内自由转动的必要间隙，其数值可参照表5-5选取，通常也可取Δ_G=0.01b1min

表5-5 滚子与内链板的间隙（单位：mm）

滚子高度的基本尺寸h_G=b_1min-Δ_G，滚子高度h_G的极限偏差为h₁₄。

10.套筒长度L_T

套筒长度L_T的基本尺寸与b₂相同，也可取套筒长度L_T的基本尺寸略小于b₂的基本尺寸，其极限偏差通常取h₁₂。若用户对内链节的套筒与内链板的装配是否露头有特殊要求，则按用户要求设计。

11.销轴直径d₂

销轴直径是影响链条最小极限拉伸载荷的重要因素之一。通常选取标准中所给的销轴直径的最大值d_2max作为销轴直径的基本尺寸，其公差根据不同的精度要求和制作工艺分别予以确定。对于传动用链条，一般销轴都经无心磨床磨削加工，因而其极限偏差通常取h₈或h₉，多排链销轴直径的极限偏差可取h₁₀。

12.销轴与套筒的间隙Δ_Z-T

链条的轴套间隙直接影响其铰链的灵活性和传动中的润滑与承载特性。

应该指出，ISO和各国标准所规定的最小轴套间隙Δ_Z-Tmin也是在不断变化的，GB/T1243.1—1983和ISO 606：1982所规定的A、B系列的最小轴套间隙均为Δ_Z-Tmin=0.05mm，ISO 606：2004（2015）所规定的A系列的最小轴套间隙变为Δ_Z-Tmin=0.02～0.03mm，B系列的最小轴套间隙仍为Δ_Z-Tmin=0.05mm，而德国DIN 8187：1996（B系列）和DIN 8188：1984（A系列）所规定的最小轴套间隙Δ_Z-Tmin见表5-6。

表5-6 最小轴套间隙Δ_Z-Tmin（单位：mm）

建议在产品设计时可参考表5-6所示的Δ_Z-Tmin来选取轴套间隙Δ_Z-T。

13.套筒轴向剖面形状

国内常规设计的套筒轴向剖面形状为标准的内直边圆筒形（见图5-2a），这种设计方法便于套筒的制造（卷制）以及套筒原材料（扁丝）的改制。但是，由于套筒压入链板后的颈缩，导致了链长精度的不稳定性，降低了链条的耐磨损特性。

图5-2 套筒轴向剖面形状

为了克服上述弊端，国外有的企业已将套筒轴向剖面设计成内锥面圆筒形（见图5-2b、图5-2c），试验研究表明，1/4l～1/3l形套筒的链条耐磨损特性较好。

14.套筒内径d₃

套筒内径d_3min=d_2max+Δ_Z-Tmin，其极限偏差通常取为H₁₁。为了更明显地表示套筒与销轴的配合关系，行业内常取套筒内径的基本尺寸d₃等于销轴直径的基本尺寸d₂，而其上偏差为Δ_Z-Tmin+H11，下偏差为Δ_Z-Tmin。

15.滚子外径d₁

通常选取标准中规定的滚子外径的最大值d_1max为滚子外径的基本尺寸，其极限偏差一般可取h₁₀。

16.套筒外径D_T

由于套筒外径不是互换性尺寸参数，一般标准中不做规定，但它却直接影响链条产品的耐磨损寿命等重要内在质量特性。套筒外径D_T=d₃+2s_T。式中，s_T为套筒壁厚，以往行业内曾取s_T=0.1d₁，但通过A、B系列短节距精密滚子链的结构型式和尺寸特性的分析与研究，表明了这种设计方法是不可取的。

对于A系列短节距精密滚子链（ISO 606、GB1243、ANSI B29.1、DIN 8188），销轴直径与滚子外径的比值d₂/d₁=0.5，是一个常数，则每一侧的套筒壁厚与滚子壁厚之和（暂不考虑铰链副的间隙）为

考虑到滚子的耐冲击特性和套筒外径增大时对内链板静强度和疲劳强度的影响因素，为确保链条产品的耐磨损寿命，在分配套筒壁厚和滚子壁厚时，取s_T=0.11d₁、s_G=0.14d₁是合理的。

对于B系列短节距滚子链（ISO606、BS228、DIN8187），当p≤25.4mm时，销轴直径与滚子外径的比值d₂/d₁≈0.5，则可按A系列的设计方法取s_T=0.11d₁，当p≥25.4mm时，d₂/d₁≈0.6，则，按上述设计原则在分配套筒壁厚和滚子壁厚时，则取s_T=0.08d₁、s_G=0.12d₁是合理的，是符合大规格B系列链条结构特点的。有些链条标准和产品样本中已规定了套筒外径，则应按标准和产品样本选取。对于套筒外径，其极限偏差通常可取h₈。

17.滚子内径d_G

滚子内径决定于滚子与套筒间隙Δ_G-T，而Δ_G-T会影响滚子转动灵活性及链传动啮入时的冲击。在保证滚子灵活性的前提下，应尽量减小滚筒间隙，一般可取Δ_G-T=Δ_Z-T，则滚子内径的最小极限尺寸d_G=D_Tmax+Δ_G-Tmin，其极限偏差为H₁₁。与轴套的配合一样，行业内也常取滚子内径的基本尺寸d_G=D_T，而其极限偏差为

18.链板孔径

1）内、外链板孔径d_N、d_W。内、外链板孔径的基本尺寸分别取为套筒外径和销轴直径的基本尺寸，即d_N=D_T，d_W=d₂，其极限偏差可由配合过盈量的计算加以确定。

内、外链板与套筒和销轴的配合过盈量是链条产产品设计的重要参数，它直接影响链条在工作时各配合元件的连接牢固度和工作可靠性，通常采用松动转矩或压出力来衡量链条配合元件间的连接牢固度。设计时，可按式（5-20）首先求出连接表面的比压p_i。

式中：f为摩擦系数，对于外链节，一般取f=0.15，对于内链节，一般取f=0.12；d为销轴或套筒的配合直径（mm）；s为链板厚度（mm）；T_d为松动转矩（N·mm）

也可由压出力F=p_iπdsf求出连接表面的比压p_i。

对于短节距传动用滚子链，套筒与内链板以及销轴与外链板之间的松动转矩，建议，一般不得小于表5-7所示的数值。

双节距传动用滚子链的松动转矩值也可参照表5-7进行选择和设计，只是需将双节距滚子链的节距值除以2，然后再查表5-7。

表5-7 传动用短节距滚子链套筒与内链板及销轴与外链板的松动转矩

对于石油钻机链条，特别是工作在沙漠和海滩上的石油钻机链，其连接牢固度是十分重要的。等同采用美国APISpec7F—2010（第8版）标准修订的我国石油行业标准SY/T5595—2013《油田链条和链轮》明确规定了石油钻机链销轴和套筒的连接牢固度，表5-8所列给出了石油钻机链销轴和套筒的最小压出力以及其他性能指标。

表5-8 标准石油链承载参数表

为便于石油钻机传动用滚子链连接牢固度的设计与分析，现将1987年版的苏联标准（ΓOCT 21835—1987）中有关内、外链节松动转矩的规定列于表5-9，以供设计中研究和借鉴。

表5-9 内、外链节的松动转矩（ΓOCT 21835—1987）

（续）

注：H∏为普通型石油钻机链；T∏为加重型石油钻机链。

关于套筒、销轴与内、外链板的连接牢固度的规定，目前国际上存在着两种不同的测量方法，即松动转矩和压出力，究竟哪种方法更符合连接牢固度的失效形式、检测起来更方便以及松动转矩与压出力的对应关系等问题还有待于进一步深入研究。应该指出，对于链传动的不同工况，其套筒、销轴与内、外链板的连接牢固度的主要失效形式是不同的。

由连接表面的比压值p_i，并运用机械设计的计算方法求出理论上的最小有效过盈量为

式中：d为被包容件外径（D_T或d₂）；E₁、E₂为材料的弹性模量，对于钢，一般取E₁=E₂=2×10⁵N/mm2此外，

式中：μ为泊松比，一般取μ=0.3；d₀为被包容件内径（套筒内径，销轴的内径d₀=0）；D为包容件外径（内外链板高度）。则实际上的最小过盈量为

δ_min=δ′min^+1.2（h₁+h₂）（5-23）

式中：h₁、h₂为包容件与被包容件的表面粗糙度（Ra）。所以有

d_Nmax=Dmin^-δmin（5-24）(www.xing528.com)

d_Wmax=d2min^-δmin（5-25）

一般，对于短节距滚子链（GB/T 1243—2006和ISO 606：2015（E），套筒与内链板和销轴与外链板的最小过盈量为δ_min=0.05～0.07mm。

对于多排链，尤其是石油钻机多排链，销轴固定端采用全周铆固或四点铆固技术，有利于提高多排链销轴的连接牢固度。

其他各种形式的滚子链可按照有关标准的规定参照上述计算方法选择配合过盈量。

应该指出，连接牢固度在很大程度上是随着链条持续工作时间的增加而不断降低的，如：节距为25.4mm的滚子链工作720h之后，销轴与外链板配合的连接牢固度平均降低了16%，而套筒与内链板配合的连接牢固度平均降低了40%，由于内链节在传动啮合时直接承受冲击，因而其连接牢固度衰减较快。同时，连接牢固度还与链条铰链对链轮的冲击速度和冲击频率有关，冲击速度越大、冲击频率越高，配合处的连接失效越快。这在选择与计算配合过盈量时应特别注意，必要时应加大其配合过盈量。

实际上，影响连接牢固度的因素，除配合过盈量之外，还有许多其他因素，链板孔的光亮带、销轴与套筒压入链板后的垂直度以及套筒与内链板孔的配合表面长度等。

2）中链板、连接链板的孔径。中链板、连接链板孔径的基本尺寸与外链板孔径的基本尺寸相同，与销轴、连接销轴的配合为间隙配合。

19.链板孔心距A

1）内、外链板。根据滚子链的结构型式，在设计时暂不考虑套筒和滚子的偏心（内外表面的同轴度误差），可得出内外链板孔心距A_N、A_W的计算公式为

式中：为标准中规定的链长相对偏差的公差带中心，对于短节距和双节距滚子链、套筒链，m=+0.15%，对于石油钻机链，m=0.13%～0.15%。

链板孔心距的公差根据整链的总长和节距精度的要求以及制造厂家的工艺水平来确定，实践表明，追求过小的公差是不经济的。对于短节距精密滚子链，随着其节距的增大，链板孔心距的设计公差。同时工艺实践表明，对于节距较大的链条，其链板孔心距的制造公差容易达到设计公差的要求，甚至可以小于设计公差。但对于节距较小的链条，其链板孔心距的制造公差却难以满足设计公差的要求，因此，应根据企业的实际工艺水平，协调设计精度与工艺精度的关系，力求二者的一致性。

由于链板孔心距有随冲裁的时间序列而逐渐增大的趋势，并且模具的凸凹模的双面间隙越大这种增大的趋势越大，因此，在确定链板孔心距的设计公差以及凸凹模的初始孔心距和双面间隙时应充分注意到这一影响因素。

内链板孔心距的基本尺寸不以其均值来表示，习惯上取为链条的基本节距，即A_N=p，则内链板孔心距的极限偏差为。同样，外链板孔心距的基本尺寸也取为链条的基本节距，即A_W=p，其极限偏差为。同时，也可按下式进行验算。

2）中链板、连接链板。通常，连接链板孔心距的基本尺寸和极限偏差与外链板相同。为提高连接链板的工作可靠性，也可根据连接销轴与连接链板孔的间隙大小，使连接链板孔心距略小于外链板孔心距。同理，为提高中链板的工作可靠性以及多排链销轴的承载特性，可根据其轴孔间隙大小，使中链板孔心距略小于外链板孔心距。

3）过渡链板。过渡链板孔心距的公称尺寸通常也取为链条的基本节距，其上偏差等于内、外链板孔心距上偏差之和的一半，而下偏差等于内、外链板孔心距下偏差之和的一半。

20.节距和链长的尺寸链

节距是链条的基本特征参数，滚子链的测量节距是指相邻链节的滚子同侧母线间的距离，某些文献所给出的尺寸链是建立在单侧一个链板孔心距的基础上的，但实际上测量节距通常是在滚子轴线方向上的中部进行测量的，因此，影响节距和链长的不是单测一个链板孔心距，而是双侧两个链板孔心距的综合效应，由此引出了当量孔心距的概念。所谓当量孔心距是由组成同一链节的两个链板孔心距的平均值所决定，则内外链板的当量孔心距分别为

A_ND=（A_N1+A_N2）/2（5-30）

A_WD=（A_W1+A_W2）/2（5-31）

而当量孔心距的公差分别为

由内外链节的节距和链长的尺寸链可推出节距和链长的计算公式分别为：

式中：p_N、p_W分别表示内外链节节距；A_N、A_W分别表示内外链板孔心距，d₃、D_T分别表示套筒的内外径；d_g、d₁分别表示滚子的内外径；e_T、e_g分别表示套筒及滚子内外表面的同轴度；d₂表示销轴的直径；L表示链长；N表示测量链节数且两端为内链节；T表示公差。

有了以上公式，则可由滚子链产品图样所标注的各零件的尺寸与公差验算其节距和链长的分布，如果超差，则应适当调整有关组成环零件的尺寸公差。但要注意。验算时应根据企业的工艺水平，对上述计算结果分别乘以一个校正系数K，通常，K_L=1.1～1.2。

应该指出，滚子链在预拉强化载荷下的残余伸长，应引起设计人员的足够重视，在链长的尺寸链设计与链长精度计算中应充分考虑这一重要因素。

21.链板高度

由于标准中规定了内外链板和中链板的最大高度h_max，因而，一般可取h_max作为链板高度h的基本尺寸。为了确保留有一定的裕度，最好取链板高度的基本尺寸h略小于h_max，链板高度h的极限偏差为h₁₂或h₁₃。

对于A系列的短节距精密滚子链，其内外链板的高度是不同的，而对于B系列的短节距精密滚子链，除08B、10B之外，其余链号的内外链板的高度可以是相同的。

22.链板形状与腰部尺寸W、R

链板外形对链板孔的应力集中影响很大。腰部过渡平缓，可减轻应力集中，从而提高疲劳强度。

试验研究表明，在强度设计的基础上，将形状系数较为薄弱的内链板腰宽增大40%～50%，外链板腰宽增大20%～30%，疲劳强度明显提高，已接近直板的效果。

通常可取：

图5-3 链板腰部尺寸

W_N=1.4（h₂-D_T）（5-40）

W_W=1.2（h₃-d₂）（5-41）

由图5-3可导出腰部半径的表达式为

图5-4 链板端部尺寸

一般在图样上可将W作为正式尺寸标注，而R则应作为参考尺寸。

由于链板孔的挤压强度的限制，对于传动用直边滚子链（见图5-4），其链板端部尺寸的最佳值为L_K=0.53h-0.03d；对于输送用直边滚子链，其最佳值为，但系数λ增大到1.2以上就没有意义了。而有的文献给出的链板端部的最小尺寸分别为和，通常取Y=1.25。

5.1.1.3形状与位置公差

1.链板

1）链板外形位置度。链板外形位置度影响装配时销轴或套筒与链板孔的对中，因此，应根据销轴或套筒圆角的大小对链板环部与板孔的位置度提出要求（见图5-3），一般可取：

式中：r为销轴或套筒的圆角半径（mm）。

2）链板的平面度。为了保证链条的正常工作侧隙，根据轧制和冲裁以及热处理的工艺水平，链板的平面度可取为11级精度或12级精度。

2.销轴

销轴的直线度影响装配时的对中和装配后外链板的平行度，根据热处理和磨削的工艺水平，销轴的直线度可取为8级精度或9级精度。

3.套筒

套筒内外表面的同轴度对节距精度和链长精度均有较大影响。同轴度大小与套筒的加工工艺有关，由于套筒一般采用卷制方法加工，其同轴度主要取决于卷制前的扁丝厚度差，根据扁丝轧制的工艺水平，套筒内外表面的同轴度一般可控制在9级精度以内。

4.滚子

滚子内外表面的同轴度对链条节距精度和与链轮的啮合精度均有较大影响。由于滚子的加工工艺不同，其同轴度的要求也不同。若滚子为拉伸成形，其同轴度可控制在11级精度以内。由于滚子冷挤技术的不断完善，冷挤滚子的同轴度可控制在9级精度以内。

5.内链节

1）内链板的平行度。如图5-5所示，为了保证链条的正常工作侧隙和内链节受力的均衡，根据装配的工艺水平，其平行度可取为11级精度。

图5-5 内链节的几何公差

1—内链板 2—滚子 3—套筒

2）套筒对内链板的垂直度。如图5-5所示，套筒对内链板的垂直度直接影响链条的节距精度和链条的扭曲量，通常，其垂直度可取为11级精度。

3）套筒的定向设计。滚子链的套筒一般均是卷制成有缝的圆筒形零件，装配时接缝处在链板孔内的位置是随机的，由于套筒接缝处与链板孔的相对位置不同，将对链条的总长精度、节距精度、耐磨损特性、疲劳强度、多排链的排数系数、使用寿命等尺寸参数和性能指标产生较大的影响，因而套筒的定向装配是十分必要的。

图5-6 套筒定向设计

Ⅰ—外链节 Ⅱ—内链节

如图5-6所示，当套筒定心装配时α≥90°，其总长精度明显提高，国内某厂用同一批零件分别上机装配出套筒定向和套筒不定向的长度为1m的08B滚子链各六条，测试结果表明，套筒定向装配的链条（79节），其6条的总长散差在0.45mm内，未定向而随机装配的6条链条的总长散差在1.25mm内，可见，实现套筒定向装配是控制链长精度稳定性的一种有效方法。

相关试验研究表明，对于套筒定向装配的小节距双排链，其可靠寿命提高15%～25%。对于套筒定向装配的双排链，其平均排数系数由1.7提高到1.82，这将有利于提高多排链的承载能力。

对于在不同工况下传动的套筒定向装配的链条，其磨损寿命提高的幅度也不同，开式传动可提高寿命6%左右，油浴润滑下工作的高速传动链可提高寿命14%左右。可见，对于高速传动链，其套筒定向装配尤为重要。

试验研究还表明，套筒定向装配α=180°时，由于内外链节啮合节距磨损伸长的不均匀性所造成的附加动载荷明显减小，并由此可延长其磨损寿命17%以上。

建议，对于高精度链、高强度链、高耐磨链、高速传动链及多排链，应进行套筒的定向设计和定向装配。

6.外链节

1）外链板的平行度。与内链节一样，可取为11级精度。

2）销轴对外链板的垂直度。与内链节一样，可取为11级精度。

5.1.1.4零件表面粗糙度

1.链板

链板表面的粗糙度将直接影响链板的疲劳强度，通常链板坯料是用冷轧钢板再经链条厂进一步精轧而成的，根据链条规格的大小和轧制工艺水平的不同，其表面粗糙度一般可取为Ra为0.8～3.2μm，小规格精密滚子链应取表面粗糙度小者。链板孔径的表面粗糙度将直接影响配合处的连接牢固度，根据链板孔的冲裁方式及其工艺水平，一般可取为Ra为1.6～3.2μm。

2.销轴

销轴的表面粗糙度与装配以及装配后的连接牢固度直接有关，由于销轴通常须经磨削加工，其表面粗糙度一般可取Ra为0.8μm。

3.套筒

如前所述，套筒的表面粗糙度将直接影响套筒与内链板装配后的连接牢固度，通常套筒外表面须经磨削或滚光加工，其表面粗糙度一般可取Ra为0.8～1.6μm，而套筒内表面的粗糙度一般可取为Ra为1.6～3.2μm。

4.滚子

滚子外部表面粗糙度一般可取为Ra为1.6μm，内部表面粗糙度一般可取为Ra为1.6～3.2μm。

5.1.1.5零件材料与热处理

对于短节距精密滚子链，其零件的材料选择。热处理硬度和渗碳零件渗层深度与碳浓度以及零件热处理后的金相组织可参考表5-10～表5-13进行确定。

表5-10 短节距滚子链零件的推荐使用材料

（续）

注：短节距滚子链零件材料选择，应根据链条的规格以及各零件的不同制造工艺与热处理方式来进行确定。

表5-11 短节矩滚子链零件的硬度

注：当链板材料确定后，其硬度值可在表中的范围内选取，但其允许散差应≤7HRC。

表5-12 短节距滚子链渗碳零件渗层深度与碳浓度

注：1.渗层测定应在退火状态下进行。碳素钢测至过渡层一半，合金钢测至心部组织，碳浓度通过金相分析确定。

2.节距38.1mm以上的链条，销轴渗层深度散差不应大于0.3mm，并应注意同一规格的A、B系列的销轴直径

的较大差异。

表5-13 短节距滚子链零件的热处理方式和金相组织

对于双节距滚子链、套筒链的材料选择与热处理亦可参照短节距滚子链的进行确定。

对于开式链传动或在户外工作的各种行走机械所用的传动链条，如农用三轮车传动链、手扶拖拉机传动链等，其链条的套筒和销轴零件的磨损形式是磨粒磨损伴随着应力疲劳磨损，微观分析和链长检测结果证实了套筒和销轴零件的表面硬度越高且两者的硬度差越小时，越有利于改善其磨损表面形貌状态及提高其耐磨性。同时在磨粒磨损为主要形式的磨损过程中，套筒和销轴两零件的表面硬度差越大，表面较软零件所产生的犁切现象越严重，其循环硬化特性也越强。

对于石油钻机传动用滚子链，由于其使用工况对链条的静强度、疲劳强度和耐磨损耐腐蚀特性要求较高，因而其零件的材料选择、制造工艺以及热处理方式与其他链条相比都具有一定的特殊性，其零件的材料选择可参照表5-14进行确定。

表5-14 石油钻机传动用滚子链零件的材料（参考）

应该指出，用新的强韧化处理方法制造的GCr15销轴完全可以替代价格昂贵的高合金优质钢20GrNi4A，而且还可以取得明显的节能效果。试验还表明，对小规格的短节距滚子链的销轴，由于其截面较小、渗层厚度又较大，选用GCr15替代20CrMnMo将会取得良好的效果。对于海洋石油钻机传动链，由于其长期受风浪的侵袭和海水腐蚀等恶劣环境条件的影响，因而对其材料的选择，特别应注意耐腐蚀特性的要求，如优先选用铬镍钢等。

对于普通自行车链条，由于其使用工况与工业链条不同，通常链板采用19Mn、20Mn、20MnSi，销轴、套筒（衬圈）和滚子采用10、08、B₂F或B₃F。一般，链板不进行热处理，销轴渗碳热处理硬度为70～83HRA，套筒和滚子渗碳热处理为62～75HRA。

日本工业标准JIS D 9417—2004给出的自行车链条各零件的选材和硬度指标可分别参见表5-15和表5-16。

表5-15 自行车链零件的材料（参考）