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链传动:适用高速、大传动比和精度要求高的装置

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:齿形链适宜于高速传动,又适用于传动比大和中心距较小的场合,多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。链条上相邻两销轴中心的距离称为节距,用p表示,节距是链传动的重要参数。

一、链传动的类型

链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图2-19所示,链传动由主动链轮1、从动链轮2和链条3组成。它是靠链条和链轮轮齿的啮合来传递平行轴间的运动和动力的。

图2-19 链传动

1—主动链轮;2—从动链轮;3—链条

根据用途的不同,链传动分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物,其工作速度v≤0.25m/s;牵引链主要用于链式输送机中移动重物,其工作速度v≤4m/s;传动链用于一般机械中传递运动和动力,通常工作速度v≤15m/s。

根据链的结构的不同,链传动又可分为滚子链和齿形链,如图2-20和图2-21所示。

齿形链又称无声链,由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成。每个齿的两个侧面为工作面,齿形为直线,工作时链齿外侧边与链轮轮齿相啮合来实现传动。其特点是工作平稳,噪声小,允许的链速高,承受冲击能力好,传动效率一般为0.95~0.98,润滑良好的传动可达0.98~0.99。但价格较高,质量较大,对安装、维护要求较高。齿形链适宜于高速传动,又适用于传动比大和中心距较小的场合,多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。

图2-20 滚子链

图2-21 齿形链

二、链传动的特点和应用

1.链传动的主要特点

(1)由于链与链轮间没有滑动现象,故链传动能保持平均传动比不变;

(2)传动效率高;

(3)张紧力小,因此作用在轴上的压力较小;

(4)能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作;

(5)和齿轮传动相比,链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低;

(6)只限于传递平行轴之间的同向运动;

(7)传动比存在不均匀性,从动链轮瞬时转速不均匀,运动平稳性差,工作时有噪声,不适合高速传动。

2.链传动的应用

链传动多用在两轴平行且距离较远、功率较大、平均传动比准确及工作条件差的场合,不宜用在急速反向的传动中,其广泛应用在矿山、冶金、起重运输、机床、车辆中。一般适用范围为:传递功率P≤100kW,链速v≤15m/s,传动比i≤7,效率为0.92~0.97。

三、滚子链和链轮的结构

传动链有齿形链和滚子链两种,在工程实际中应用最多的是滚子链。

1.滚子链的结构

滚子链由内链板1、滚子2、销轴3、套筒4和外链板5组成,如图2-22所示。内链板和套筒、外链板和销轴用过盈配合,两两固定连接,分别构成内链节和外链节。销轴和套筒之间为间隙配合,构成铰链,将若干内外链节依次铰接形成链条。滚子松套在套筒上可自由转动,使链轮轮齿与滚子之间获得滚动摩擦。链条上相邻两销轴中心的距离称为节距,用p表示,节距是链传动的重要参数。节距p越大,承载能力越高,但在链轮齿数一定时,链轮尺寸和质量也随之增大。因此,设计时在保证承载能力的前提下,应尽量采取较小的节距。载荷较大时可选用双排链,如图2-23所示,或多排链,但排数一般不超过三排或四排,以免由于制造和安装误差的影响使各排链受载不均。

图2-22 滚子链的结构

1—内链板;2—滚子;3—销轴;4—套筒;5—外链板

图2-23 双排滚子链

链条的长度用链节数表示,一般选用偶数链节,链接头处可采用普通链板,只需用开口销或弹簧卡片来做轴向固定即可,如图2-24(a)和图2-24(b)所示,前者用于大节距链,后者用于小节距链。当链节为奇数时,需采用过渡链节,如图2-24(c)所示,由于过渡链节的链板两端受力不在同一直线上,故会产生附加弯矩,一般应避免采用。

图2-24 滚子链接头方式

GB/T1243—2006规定滚子链分为A、B系列,其中A系列较为常用。链号和相应的国际标准号一致,链号乘以(25.4/16)mm即为节距值。

滚子链的标记为:链号—排数—链节数国家标准号。例如:16A—1—82GB/T1243—2006表示A系列滚子链,节距为25.4mm,单排链,节数为82,制造标准GB/T1243—2006。

2.滚子链链轮

链轮不是标准件,但链轮上的齿形必须按国家标准中规定的参数制作,其结构也要参照国家标准制作。

(1)链轮的结构。

链轮的结构如图2-25所示。直径小的链轮常制成实心式,如图2-25(a)所示;中等直径的链轮常制成辐板式,如图2-25(b)所示;大直径(d>200mm)的链轮常制成组合式,可将齿圈焊接在轮毂上,如图2-25(d)所示,或采用螺栓连接,如图2-25(c)所示。

图2-25 链轮结构

(a)实心式;(b)辐板式;(c),(d)组合式

(2)链轮材料。

由于小链轮轮齿的啮合次数比大带轮的啮合次数多,受冲击也比较大,因此所用材料应优于大链轮。链轮常用的材料有优质碳素钢,如35钢正火、45钢淬火;灰铸铁,如HT150;铸钢,如ZG310-570等。重要场合可采用合金钢,如40Cr、35SiMn、35CrMn渗碳、淬火和回火等。

四、链传动的工作情况分析

1.作用在链条上的力

作用在链上的力如图2-26所示。

(1)圆周力F。

图2-26 链传动受力图

圆周力也就是有效拉力,其计算公式为

式中 F——有效圆周力,N;

P——链传动的功率,kW;

v——链条的速度,m/s。

当链速一定时,传递的功率P越大,则有效圆周力F越大。

(2)离心拉力Fc

绕在链轮上的链条在运动过程中产生的离心拉力,其值为

式中 q——单位长度链条的质量,kg/m。

当链条一旦选定时,链速v越大,则离心拉力Fc越大,链条越易从链轮上脱落。

(3)悬垂拉力Fy。(www.xing528.com)

在链传动过程中,链条保持着适当的垂度,从而产生悬垂拉力,而链条受到的张紧力正是通过悬垂拉力来获得的。悬垂拉力的计算公式为

式中 Ky——下垂量为y=0.02a时的垂度系数;

g——重力加速度(9.81m/s2);

a——链传动的中心距,m。

2.紧边拉力F1和松边拉力F2

紧边的拉力由三部分组成:

松边的拉力由两部分组成:

3.作用在轴上的压力FQ

有冲击和振动时取大值。

五、链传动的失效形式

1.链条的疲劳破坏

链条所受的拉应力是交变应力,当应力达到一定数值,且经过一定的循环次数后,链条会发生疲劳破坏。

2.链条铰链的磨损

链条与链轮啮合传动时,相邻链节之间发生相对转动,使销轴与套筒、套筒与滚子间引起磨损。磨损使链节变长,易造成跳齿或脱链,使传动失效。

3.链条铰链的胶合

当润滑不良或转速很高时,套筒与销轴的工作表面之间直接接触发生胶合。

4.链条的静力拉断

在低速、重载或突然过载时,链条因强度不足而被拉断。

六、链传动的张紧

(1)目的:避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象,同时增加链条和链轮的包角。当两轮中心连线倾斜角大于60°时,通常设有张紧装置。

(2)常用的张紧方法:当中心距可调时,可调大中心距;当中心距不可调时,可拆掉1~2个链节,也可以采用张紧轮张紧。张紧轮应安装在松边外侧靠近小轮的位置上,如图2-27所示。

图2-27 链传动张紧轮的安装

七、链传动的润滑

润滑的作用在于减小磨损、缓和冲击、散热及延长链传动的使用寿命。常用的方法如图2-28所示,图2-28(a)所示为用油刷或油壶人工定期润滑,图2-28(b)所示为滴油润滑,图2-28(c)所示为链浸入油的油浴润滑,图2-28(d)所示为溅油润滑,图2-28(e)所示为压力润滑。

图2-28 链传动的润滑

(a)人工定期润滑;(b)滴油润滑;(c)油浴润滑;(d)溅油润滑;(e)压力润滑

任务实施

任务内容:

试述图2-29所示东方红拖拉机采用链传动而不采用带传动的理由。

图2-29 东方红拖拉机

任务步骤:

1.分析工作环境

拖拉机在重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作,要求工作效率高、运动平稳。

2.任务解析

(1)带传动虽然传动平稳,但带与带轮之间存在弹性滑动,使带传动不能保证准确的传动比(啮合式带传动除外),效率较低;带的寿命短,不宜用于高温及易燃、易爆和尘土飞扬的场合。

(2)由于链与链轮间没有滑动现象,故链传动能保持平均传动比不变,工作中平均速度恒定,运动平稳;传动效率高,能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。

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