鏈傳動

特點與帶傳動相比，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比;需要的張緊力小，作用于軸的壓力也小，可減少軸承的摩擦損失;結(jié)構(gòu)緊湊;能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。

與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低;中心距較大時其傳動結(jié)構(gòu)簡單。瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù)，因此傳動平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。

鏈傳動平均傳動比準確,傳動效率高，軸間距離適應(yīng)范圍較大，能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用;但鏈傳動一般只能用作平行軸間傳動，且其瞬時傳動比波動，傳動噪聲較大。 由于鏈節(jié)是剛性的，因而存在多邊形效應(yīng)(即運動不均勻性)，這種運動特性使鏈傳動的瞬時傳動比變化并引起附加動載荷和振動，在選用鏈傳動參數(shù)時須加以考慮。鏈傳動廣泛用于交通運輸、農(nóng)業(yè)、輕工、礦山、石油化工和機床工業(yè)等。

為提高鏈傳動的運動平穩(wěn)性、降低動載荷，小鏈輪齒數(shù)多一些為好。但小鏈輪齒數(shù)也不宜過多，否則 =i 會很大，從而使鏈傳動較早發(fā)生跳齒失效。

鏈條工作一段時間后，磨損使銷軸變細、使套筒和滾子變薄，在拉伸載荷F的作用下，鏈條的節(jié)距伸長。鏈條節(jié)距變長后、鏈繞上鏈輪時節(jié)圓d向齒頂移動。

一般鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)以避免使用過渡接頭。為使磨損均勻，提高壽命，鏈輪齒數(shù)最好與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)，若不能保證互質(zhì)，也應(yīng)使其公因數(shù)盡可能小。

鏈的節(jié)距越大，理論上承載能力越高。但如上節(jié)所述:節(jié)距越大，由鏈條速度變化和鏈節(jié)嚙入鏈輪產(chǎn)生沖擊所引起的動載荷越大，反而使鏈承載能力和壽命降低。因此，設(shè)計時應(yīng)盡可能選用小節(jié)距的鏈，重載時選取小節(jié)距多排鏈的實際效果往往比選取大節(jié)距單排鏈的效果更好。

鏈傳動中心距過小，則小鏈輪上的包角小，同時嚙合的鏈輪齒數(shù)就少;若中心距過大，則易使鏈條抖動。一般可取中心距a=(30~50)p，最大中心距 ≤80p。

鏈條長度用鏈的節(jié)數(shù) 表示。按帶傳動求帶長的公式可導(dǎo)出由此算出的鏈節(jié)數(shù) 須圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)。 運用上式可解得由 求中心距a的公式:

為便于安裝鏈條和調(diào)節(jié)鏈的張緊程度，一般應(yīng)將中心距設(shè)計成可調(diào)節(jié)的;或者應(yīng)有張緊裝置。

鏈傳動是嚙合傳動，平均傳動比是準確的。它是利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動。

鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)來表示。鏈節(jié)數(shù)最好取為偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接頭處可用彈簧夾或開口銷鎖緊。若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則需采用過渡鏈節(jié)。在鏈條 受拉時，過渡鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。

齒形鏈由許多沖壓而成的齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成，為避免嚙合時掉鏈，鏈條應(yīng)有導(dǎo)向板(分為內(nèi)導(dǎo)式和外導(dǎo)式)。齒形鏈板的兩側(cè)是直邊，工作時鏈板側(cè)邊與鏈輪齒廓相嚙合。鉸鏈可做成滑動副或滾動副，滾柱式可減少摩擦和磨損，效果較軸瓦式好。與滾子鏈相比，齒形鏈運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承受沖擊載荷的能力高;但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、也較重，所以它的應(yīng)用沒有滾子鏈那樣廣泛。齒形鏈多用于高速(鏈速可達40m/s)或運動精度要求較高的傳動。

國家標(biāo)準僅規(guī)定了滾子鏈鏈輪齒槽的齒面圓弧半徑 、齒溝圓弧半徑 和齒溝角 的最大和最小值(詳見GB1244-85)。各種鏈輪的實際端面齒形均應(yīng)在最大和最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計有很大的靈活性。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進入和退出嚙合，并便于加工。符合上述要求的端面齒形曲線有多種。最常用的齒形是"三圓弧一直線"，即端面齒形由三段圓弧( )和一段直線( )組成。

鏈輪軸面齒形兩側(cè)呈圓弧狀，以便于鏈節(jié)進入和退出嚙合。

齒形用標(biāo)準刀具加工時，在鏈輪工作圖上不必繪制端面齒形，但須繪出鏈輪軸面齒形，以便車削鏈輪毛壞。軸面齒形的具體尺寸見有關(guān)設(shè)計手冊。

鏈輪齒應(yīng)有足夠的接觸強度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般應(yīng)優(yōu)于大鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼(如Q235、Q275、45、ZG310-570等)、灰鑄鐵(如HT200)等。重要的鏈輪可采用合金鋼。

小直徑鏈輪可制成實心式;中等直徑的鏈輪可制成孔板式;直徑較大的鏈輪可設(shè)計成組合式，若輪齒因磨損而失效，可更換齒圈。鏈輪輪轂部分的尺寸可參考帶輪。

按照用途不同，鏈可分為起重鏈、牽引鏈和傳動鏈三大類。起重鏈主要用于起重機械中提起重物，其工作速度v≤0.25m/s;牽引鏈主要用于鏈式輸送機中移動重物，其工作速度v≤4m/s;傳動鏈用于一般機械中傳遞運動和動力，通常工作速度v≤15m/s。

傳動鏈有齒形鏈和滾子鏈兩種。齒形鏈是利用特定齒形的鏈片和鏈輪相嚙合來實現(xiàn)傳動的，齒形鏈傳動平穩(wěn)，噪聲很小，故又稱無聲鏈傳動。齒形鏈允許的工作速度可達40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或運動精度要求較高的場合。

用于動力傳動的鏈主要有套筒滾子鏈和齒形鏈兩種。套筒滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、套筒、銷軸、滾子組成。外鏈板固定在銷軸上,內(nèi)鏈板固定在套筒上，滾子與套筒間和套筒與銷軸間均可相對轉(zhuǎn)動，因而鏈條與鏈輪的嚙合主要為滾動摩擦。套筒滾子鏈可單列使用和多列并用,多列并用可傳遞較大功率。套筒滾子鏈比齒形鏈重量輕、壽命長、成本低。在動力傳動中應(yīng)用較廣。

齒形鏈是用銷軸將多對具有60°角的工作面的鏈片組裝而成。鏈片的工作面與鏈輪相嚙合。為防止鏈條在工作時從鏈輪上脫落，鏈條上裝有內(nèi)導(dǎo)片或外導(dǎo)片。嚙合時導(dǎo)片與鏈輪上相應(yīng)的導(dǎo)槽嵌合(圖1)。齒形鏈傳動平穩(wěn)，噪聲很小，故又名無聲鏈，常用于高速傳動。套筒滾子鏈和齒形鏈鏈輪的齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能自由進入或退出嚙合，在嚙入時沖擊很小，在嚙合時接觸良好。

鏈傳動的失效形式主要有以下幾種:

(1) 鏈板疲勞破壞 鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件下，鏈板疲勞強度是限定鏈傳動承載能力的主要因素。

(2) 滾子、套筒的沖擊疲勞破壞 鏈傳動的嚙入沖擊首先由滾子和套筒承受。在反復(fù)多次的沖擊下，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，滾子、套筒可能會發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動中。

(3) 銷軸與套筒的膠合 潤滑不當(dāng)或速度過高時，銷軸和套筒的工作表面會發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。

(4) 鏈條鉸鏈磨損 鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒或脫鏈。開式傳動、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時，極易引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。

(5) 過載拉斷 這種拉斷常發(fā)生于低速重載的傳動中。

在一定的使用壽命下，從一種失效形式出發(fā)，可得出一個極限功率表達式。為了清楚，常用線圖表示。為在正常潤滑條件下，對應(yīng)各種失效形式的極限功率曲線。圖中陰影部分為實際上使用的區(qū)域。若潤滑密封不良及工況惡劣時，磨損將很嚴重，其極限功率會大幅度下降。

采用推薦的潤滑方式時，各型號A系列滾子鏈所能傳遞的功率 。若潤滑不良或不采用推薦的潤滑方式時，應(yīng)將圖中 值降低;當(dāng)鏈速v≤1.5m/s時，降低到50%;當(dāng)1.5m/ss時，降低到25%;當(dāng)v>7m/s而又潤滑不當(dāng)時，傳動不可靠。

張緊裝置時，應(yīng)將計算的中心距減小2~5mm使鏈條有小的初垂度。

若要將自行車速度增大，應(yīng)該將牙盤半徑增大，飛輪半徑減小，后輪半徑增大?，F(xiàn)在的變速自行車就是這樣設(shè)計的。

鏈傳動是由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成，見圖1，以鏈作中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。

圖1 鏈傳動簡圖

在鏈傳動中，按鏈條結(jié)構(gòu)的不同主要有滾子鏈傳動和齒形鏈傳動兩種類型:

滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖2。它由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4和滾子5組成。鏈傳動工作時，套筒上的滾子沿鏈輪齒廓滾動，可以減輕鏈和鏈輪輪齒的磨損。

圖2 滾子鏈

把一根以上的單列鏈并列、用長銷軸聯(lián)接起來的鏈稱為多排鏈，圖3為雙排鏈。鏈的排數(shù)愈多，承載能力愈高，但鏈的制造與安裝精度要求也愈高，且愈難使各排鏈受力均勻，將大大降低多排鏈的使用壽命，故排數(shù)不宜超過4排。當(dāng)傳動功率較大時，可采用兩根或兩根以上的雙排鏈或三排鏈。

圖3 雙排滾子鏈

為了形成鏈節(jié)首尾相接的環(huán)形鏈條，要用接頭加以連接。鏈的接頭形式見圖4。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時采用連接鏈節(jié)，其形狀與鏈節(jié)相同，接頭處用鋼絲鎖銷或彈簧卡片等止鎖件將銷軸與連接鏈板固定;當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則必須加一個過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板在工作時受有附加彎矩，故應(yīng)盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。

圖4 鏈節(jié)頭

鏈條相鄰兩銷軸中心的距離稱為鏈節(jié)距，用p表示，它是鏈傳動的主要參數(shù)。

滾子鏈已標(biāo)準化，分為A、B兩種系列。A系列用于重載、高速或重要傳動;B系列用于一般傳動。表1列出了部分滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸。

齒形鏈傳動是利用特定齒形的鏈板與鏈輪相嚙合來實現(xiàn)傳動的。

齒形鏈是由彼此用鉸鏈聯(lián)接起來的齒形鏈板組成(圖5)，鏈板兩工作側(cè)面間的夾角為600，相鄰鏈節(jié)的鏈板左右錯開排列，并用銷軸、軸瓦或滾柱將鏈板聯(lián)接起來。按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同，分為圓銷鉸鏈式、軸瓦鉸鏈式和滾柱鉸鏈式三種，見圖5b。

圖5 齒形鏈式

與滾子鏈相比，齒形鏈具有工作平穩(wěn)、噪聲較小、允許鏈速較高、承受沖擊載荷能力較好和輪齒受力較均勻等優(yōu)點;但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝拆困難、價格較高、重量較大并且對安裝和維護的要求也較高