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滚子链传动的设计计算

作者:机械圈日期:2022-05-14浏览:210分类:机械设计

一.链传动的失效形式

1.链的疲劳破坏

链在工作时,链轮两边的链条一边张紧、一边松弛。链条不断由松边到紧边周而复始地运动着,所以它的各个元件都在变应力作用下工作,经过一定循环次数后,链板将会出现疲劳断裂,或套筒、滚子表面会出现疲劳点蚀(多边形效应引起的冲击疲劳)。因此,链条的疲劳强度成为决定链传动承载能力的主要因素。试验表明:在润滑良好的中等速度下工作的链条,在链板上首先出现疲劳断裂。链条越短,速度越高,循环快时,疲劳损坏越严重。

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2.链条铰链的磨损

链条在工作时,铰链与套筒间承受较大的压力,传动时彼此又发生相对转动,导致铰链磨损,铰链节距伸长,而轮齿节距几乎不受磨损影响,结果将导致啮合点外移,严重时,产生跳链、脱链现象。

图9-15,铰链磨损后,节距由p增大为p+Δp,啮合点由d增大为d+Δd,链节距的增长量Δp和啮合圆的外移量Δd有如下关系

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,当节距一定时,齿高就一定,即允许的啮合圆外移量就一定。齿数z越多,啮合圆的外移量Δd就越大,链从链轮上脱落的可能性就越大,为保证链条寿命,应使齿数少一些。

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3.销与套筒的胶合

当链轮转速过高时,链节啮入时受到的冲击能量增大,积聚的热量较大,销轴、套筒间的润滑油膜被破坏,使两者的工作表面在很高的温度和压力下直接接触,导致胶合。胶合在一定程度上决定了链传动的极限转速。

4.链条静力拉断

低速(v<0.6m/s)的链条过载,并超过链条静力强度的情况下,链条会被拉断。

二.滚子链传动的额定功率

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链传动的各种失效形式都在一定条件下限制了它的承载能力。因此,在选择链条型号时,必须全面考虑各种失效形式产生的原因和条件,从而确定其能传递的额定功率P0。

右图是通过实验作出的单排链的额定功率曲线图。由图可见:在润滑良好、中等速度的链传动中,链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度;随着转速的增高,链传动的多边形效应增大,传动能力主要取决于套筒和滚子的冲击疲劳强度,转速越高,传动能力就越低,并会出现铰链胶合现象,使链条迅速失效。

图9-13为A系列滚子链的额定功率曲线,它是在标准实验条件下得出的:1)两链轮安装在水平轴上,两链轮共面;2)z1=19;3)Lp=100节;4)载荷平稳;5)按推荐方式润滑;6)能连续15000小时满负荷运转;7)链条因磨损引起的相对伸长量不超过3%。根据小链轮转速,由此图可查出各种链条链速在大于0.6m/s情况下允许传递的额定功率P0。若所设计的链传动与上述实验条件不符时,由图查得的P0值应乘以一系列修正系数。

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式中:KA---工况系数,表9-9。

Kz---小链轮齿数系数。表9-10。

KL---链长系数,表9-10。

Kp ---多排链系数,表9-11。

当不能保证 图9-14中所推荐的润滑方式时,线图中的P0值应降到下列数值:

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,润滑不良时,降至(0.3~0.6)P0;无润滑时,降至0.15 P0(寿命不能保证15000小时)。当

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,润滑不良时,降至(0.15~0.3)P0; 当

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,润滑不良时,传动不可靠,不宜采用。

当要求的实际工作寿命低于15000小时时,按有限寿命设计。这时允许传递的功率可高些。

三.滚子链传动的设计计算

已知;传动用途、工作情况、原动机种类、传递的功率P、链轮转速n1、n2(或i),结构尺寸要求等。

设计内容:链条节距p、列数、链条链节数Lp、传动中心距a;大、小链轮齿数z1 、z2;轴压力Q;润滑方式。

设计步骤:

1.链轮齿数z1 、z2和传动比i

小链轮齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大影响。齿数少,外廓尺寸小,但齿数过少,运动不均匀性加剧,动载荷和冲击加大;链条进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大,铰链的磨损加剧;链传递的圆周力增大,加速了链条和链轮的损坏。

齿数过多,将增大传动尺寸和质量,链条磨损后节距的伸长容易发生跳齿和脱链,同样会缩短链条的使用寿命。

齿数的选取原则:(1)链传动速度高时,齿数多些;(2)为考虑磨损均匀,链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数,并优先选用以下数列:17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。

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(取整),且

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。由表9-8,试选v—选取z1,z1尽量用奇数。

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,推荐=2~3.5。当v<2m/s且载荷平稳时,可达10。过大时,链条在小链轮上的包角过小,将减少啮合齿数,因而易出现跳齿或加速轮齿的磨损,故可用二级或二级以上的传动。

2.确定计算功率Pca

计算功率Pca是根据传递的功率P,并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定,即

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kW

3.初选中心距a0

a小,传动结构紧凑,但a太小,链条总长太短,单位时间里每一链节参与啮合次数过多,加剧链的磨损和疲劳。a过大,承载好,但链条长,横向振动大。一般

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(张紧或托板),中心距不可调时,

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4.链节数Lp

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取整,最好取偶数。

5.节距和排数的确定

一定条件下,节距越大,链传动承载能力越强,但节距越大,链传动的多边形效应越严重,动载荷、冲击、振动越严重。所以,为使链传动结构紧凑、寿命长,尽量取小节距的单排链。

若传动速度高,传递的功率大;或传动中心距小,传动比大,取小节距的多排链。

若传动中心距大而传动比小,取大节距的单排链。

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设计时,先定传动的列数—查表9-11得Kp—由上式计算得P0—由图9-13查得链号—查表9-1得节距p。

6.验算链速

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判断是否与假设符。

7.确定实际中心距

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为保证松边有合适的垂度

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实际中心距

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若传动中心距可调,△a取大值;若中心距不可调,△a取小值。

8.小链轮毂孔最大直径

当确定了链条节距和小链轮齿数后,链轮的结构和各部分尺寸已可定出(表9-3),毂孔的最大直径dkmax也可定出,但dkmax不小于安装链轮处的轴径;若不能满足要求时,可采用特殊结构的链轮(如链轮轴)或重新选择链传动参数(增大z1或p)。

9.计算压轴力Q

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式中:Fe---链传递的有效圆周力,N;

KQ---压轴力系数,对于水平传动,KQ=1.15;对于垂直传动KQ=1.05。

10. 链轮的结构设计材料和尺寸。

11. 链传动的润滑和防护。

四.低速链传动的静力强度计算

对于链速的低速链传动,因抗拉静力强度不够而破坏的几率很大,故常按下式进行抗拉静力强度计算

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式中:Sca ---链的抗拉静力强度的计算安全系数;

Q---单排链的极限拉伸载荷,kN,查表9-1;

n---排数;

KA---工作情况系数,查表9-9;

F1 ---链的紧边工作拉力,kN。

低速链传动,小链轮齿数可少于17,但不能小于9。

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