链式销轴基本尺寸及链板固定铰卷孔心距公差确定方案

5.7.2.1尺寸参数

1.销轴

1）销轴直径d₂。销轴直径d₂的大小不仅与链条的抗拉强度有关，同时影响链节的铰接面积，与链条的抗磨损特性相关。标准中所规定销轴直径的最大值d_2max为6.38mm，但通常销轴直径的基本尺寸应略小于最大值d_2max，因此可选取为6.35mm作为销轴的基本尺寸。

销轴外圆通过无心磨床磨削加工，直径尺寸可获得较高的精度，因而其极限偏差通常取为h₈或h₉。

2）销轴长度b₅或b₁₃。平顶链运行时，固定铰卷的两外端面直接接触导轨进行导向，因此销轴两端不可凸出链板固定铰卷两外端面，以防发生运行卡阻。故销轴长度应略小于固定铰卷的外宽尺寸b₃（单铰链式）或b₁₁（双铰链式）。

根据标准对链板固定铰卷外宽所规定的尺寸，单铰链式销轴长度b₅的基本尺寸可取为41.5mm，双铰链式销轴长度b₁₁的基本尺寸可取为80mm，极限偏差可取为h12。

2.链板

单铰链式链板和双铰链式链板的结构分别如图5-165和图5-166所示。

图5-165 单铰链式链板结构图

图5-166 双铰链式链板结构图

1）链板厚度t。相关标准对链板厚度t仅规定了一个最大极限尺寸，但在设计时，应根据强度验算校核对t进行计算。经计算修正得出的t值取为3.1mm，这一数值与REXNORD、IWIS等公司的产品样本中所给出的厚度基本一致。

链板原材料为冷轧钢带，厚度t的极限偏差可选取为js13或更高精度级别。

2）链板铰卷宽度、凹槽宽度。单铰链式链板铰卷宽度、凹槽宽度见表5-76所列。

表5-76 单铰链式链板铰卷宽度、凹槽宽度（单位：mm）

b₁、b3尺寸的极限偏差可取为h12，b₂、b₄尺寸的极限偏差可取为H12。由此可推算出相邻链节铰卷的允许最小轴向移动距离为0.5mm。一方面是确保相邻链节能够相对灵活转动，另一方面是为确保链条具有适宜的侧弯和扭转特性。

双铰链式链板铰卷宽度、凹槽宽度见表5-77所列。

表5-77 双铰链式链板铰卷宽度、凹槽宽度（单位：mm）

b₇、b₉、b₁₁尺寸的极限偏差可取为h12，b₈、b₁₀、b₁₂尺寸的极限偏差可取为H12。双铰链式链板的轴向最小移动距离是单铰链式链板的2倍，其原因是考虑到各铰卷间的位置度误差对轴向实际移动距离的影响。

3）链板宽度b₆、b₁₄。标准对链板宽度规定了最大极限尺寸和名义尺寸，设计时可直接采用其名义尺寸作为链板宽度的基本尺寸，其极限偏差可选取为js13。

4）链板固定铰卷孔径d_G。链板固定铰卷与销轴的配合过盈量是平顶链产品设计中的重要参数，它直接影响链条在工作时配合元件间的连接牢固度和工作可靠性。

为了清晰地表示固定铰卷内孔与销轴的配合关系，可取固定铰卷孔径的基本尺寸d_G等于销轴直径的基本尺寸d₂，其上偏差可取为ZB9，公差带取为标准公差的IT10级。

固定铰卷孔径d_G的尺寸及公差的确定，首要前提是满足其与销轴的压出力指标要求，但由于链板铰卷端呈无约束的开放状态，其材料及硬度的选择也影响压出力数值的大小。因此固定铰卷内孔与销轴的配合过盈量适宜与否，应通过检测其压出力指标来进行评定。链板固定铰卷与销轴间的最小压出力见表5-78。

表5-78 链板固定铰卷与销轴间的最小压出力（单位：kN）

设计验证过程中，在材料确定的情况下，需对尺寸参数及材料硬度处于极端条件下的情况进行验证确认。必要时，可加大其过盈量。

5）链板活动铰卷孔径d₃。活动铰卷孔径d_3min=d₂+Δ_Jmin。标准对活动铰卷的孔径已规定了一个最小极限值，由此推算可得活动铰卷内孔与销轴之间的最小间隙值Δ_Jmin=d_3min-d2=（6.40-6.35）mm=0.05mm。由于铰卷在卷制成形过程中加入心棒校正，可获得较高的尺寸精度和圆度，因此其极限偏差可取为H10。为了更清晰地表示活动铰卷内孔与销轴的配合关系，可取活动铰卷孔径的基本尺寸d₃等于销轴直径的基本尺寸d₂，而其上偏差为Δ_Jmin+H11，下偏差为Δ_Jmin。

6）链板铰卷孔心距A_J。根据平顶链的结构型式，在设计时如暂不考虑铰卷内外表面的同轴度误差及内孔的圆度误差，可得出链板铰卷孔心距A_J的计算式：

式中：m/2为标准中规定的链长相对偏差的公差带中心，对于平顶链而言，经修正，m=+0.30%。链板铰卷孔心距的基本尺寸一般不以其均值来表示，通常取为链条的基本节距，即A_J=p，链板铰卷孔心距的极限偏差为。式中：δ_AJ为链板铰卷孔心距的设计公差，标准公差数值可取IT10级。

链板铰卷孔心距尺寸及公差的确定是基于零件的实际尺寸分布必须符合正态分布特征，并且当正态分布的误差范围按6σ选取时，其误差带中心偏移目标值应不超过±1.5σ。这是上述所涉及的对尺寸链验算和采用概率法进行设计计算的前提条件。

构成平顶链长度尺寸链的环包括销轴直径、活动铰卷孔径及铰卷孔心距尺寸及公差，因此当对产品图样所标注的各零件尺寸与公差进行验算节距和链长的分布时，如果超差，则应适当调整有关组成环零件的尺寸公差。

7）铰卷外径d₁。当铰卷孔径确定后，铰卷外径d₁是一个自动生成的尺寸参数。由于链板在卷制过程中，铰卷处的链板厚度已发生变化，因此铰卷外径会略大于链板厚度与铰卷内孔相加的数据。标准对铰卷外径已规定了一个最大极限值，实际设计时可根据经验确定，其基本尺寸可取φ13mm，极限偏差可选取为h13。

图5-167 单节链板反向弯曲半径

8）链板间隙c、链板长度l。相邻链板间隙的存在，能够保持链条正常运转及适度的侧弯值用于系统调整所需。但对于平顶链而言，影响链板间隙值的大小主要取决于链条的反向弯曲半径，如图5-167所示。链板间隙c、链板长度l是关联尺寸，可根据链条反向弯曲半径不大于310mm要求，计算如下：

l_max=2（tanβ×R_Fmax） （5-152）

式中：β为单节链板反向弯曲角度的一半；R_Fmax为链条反向弯曲半径，取310mm；d₁为铰卷外径，取13mm。

据此计算，链板长度l_max为37.3mm。为确保链条反向弯曲符合要求，链板的长度尺寸需留有一定的裕度，其裕度系数可取为0.97～0.98，则链板长度l的基本尺寸为（0.97～0.98）l_max，极限偏差可选取为js13。链板间隙。

从图5-165和图5-166可以看出，当链板长度l确定后，固定铰卷处的链板间隙c同时确定了固定铰卷轴心线与链板侧边的相对位置。为确保相邻链板间具有一个均匀的间隙，同时避免相邻链板间出现转动干涉，固定铰卷处的链板间隙c需给出一个偏差范围来进行控制。链板间隙c值的基本偏差可取为js，标准公差数值可取IT14级。(www.xing528.com)

9）链板倒边形状及尺寸。链板表面的形状误差、铰卷中心线与链板工作表面之间的误差等，易导致相邻链板间出现高度差。实际运行过程中，由于所输送物品与链传动速度的不同步，链板间的高度差易损坏所输送物品的底部或导致输送物品倒塌。链板工作面处的四周端面的倒边，相邻链板间形成一个斜面或圆弧面过渡，有利于链板与所输送物品间的发生相对位移时，消除卡阻现象。链板端面倒边形状如图5-168所示。

图5-168 链板端面倒边形状

5.7.2.2几何公差

1）销轴。销轴的直线度影响装配时的对中和装配后链板的平行度，销轴的圆度影响与链板间的连接牢固度。根据热处理和磨削的工艺水平，销轴的直线度和圆度可取为8级或9级精度。

2）链板。链板平面度是评定平顶链产品质量的一项非常关键的尺寸参数指标，直接影响链条的使用效果。根据平顶链产品的使用特性，为减少相邻链板间的高度差所带来卡阻现象、提高链条的运行平稳性，链板工作表面仅允许出现中间凸起的单向平面主误差。因此链板平面度精度在图样中标注时，应在精度值后附加“（+）”，以表明链板工作表面出现不平整时，仅允许中间向材料外凸起。

根据轧制和冲裁以及热处理的工艺水平，碳钢类链板的平面度可取为12级精度，不锈钢类链板的平面度可取为11级精度。

5.7.2.3表面粗糙度

1）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相关，由于销轴通常须经磨削加工，其表面粗糙度一般可取Ra0.8μm。

2）链板。链板采用冷轧精密钢带制作，碳钢类链板两平面的表面粗糙度最大值可取为Ra3.2μm，不锈钢类链板其两平面的表面粗糙度最大值可取为Ra0.8μm。

5.7.2.4零件材料与热处理

1.碳钢类平顶链

碳钢类平顶链零件的荐用材料、热处理硬度和渗碳零件渗层深度与碳浓度以及零件热处方式和金相组织可参照表5-79～表5-82内容进行确定。

表5-79 碳钢类平顶链零件的荐用材料

表5-80 碳钢类平顶链零件的热处理硬度

注：允许用其他测量方法，但其换算结果应满足表中的规定。

表5-81 碳钢类平顶链销轴渗碳零件的渗层深度与碳浓度

注：硬化层界限硬度为550HV。

表5-82 碳钢类平顶链零件的热处理方式和金相组织

注：表面渗层组织中的残留奥氏体含量不大于15%。

2.不锈钢类平顶链

不锈钢类平顶链零件的荐用材料、热处理硬度可参照表5-83～表5-84内容进行确定。

表5-83 不锈钢类平顶链零件的荐用材料

注：表内所列链板不锈钢材料均为二级耐蚀钢，目前国内尚无钢厂提供一级耐蚀钢材料。

表5-84 不锈钢类平顶链零件的热处理硬度

注：允许用其他测量方法，但其换算结果应满足表中的规定。

5.7.2.5 零件静强度验算

1）销轴。按剪切强度验算：

式中：d₂为销轴直径（mm）；τ_b为销轴的抗剪强度极限（N/mm²）。

通过对平顶链进行计算求得销轴的验算应力见表5-85。

表5-85 平顶链销轴的验算应力（单位：N/mm²）

从表5-85数据可以看出，平顶链销轴所需的剪切强度要求非常低。销轴表面所需要的高硬度，目的是提高零件的耐磨特性。

2）链板。链板的拉伸强度主要取决于链板材料的屈服强度，同时在卷制过程中链板铰卷处的厚度增加和冷作硬化有助于零件屈服强度的提高。由于链板铰卷端呈无约束的开放状态且受拉条件复杂，因此应根据试验研究结果来选取不锈钢材料的力学性能指标。

不锈钢平顶链链板材料的主要力学性能指标包括抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度等，当链条的抗拉强度不足时，可通过提高原材料硬度来达到抗拉强度的要求。