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文檔簡介
1、第九章 鏈傳動(一)教學要求1、 了解套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)、掌握鏈運動的不均勻性2、 掌握鏈傳動失效形式和設(shè)計計算方法(二)教學的重點與難點1、 鏈運動不均勻性和動載荷2、 失效形式和設(shè)計方法(三)教學內(nèi)容§91 特點及應用一、特點與V帶相似,也是撓性件傳動,但剛?cè)嵯酀磺益溑c鏈輪不靠摩擦而是靠嚙合來傳動。兼有帶傳動和齒輪傳動的一些特點:優(yōu)點:(1)、兩軸中心距可以較大 (amax=8m)(2)、傳動效率高 (可達0.98)(3)、無彈性滑動和打滑現(xiàn)象(4)、平均傳動比準確(瞬時傳動比不恒定,此處指一轉(zhuǎn)中的平均值)(5)、所需張緊力小(6)、作用在軸上的壓力比帶傳動小(7)、制造和安裝精度
2、要求較低(8)、可在高溫、有油污處工作缺點:((1)、瞬時傳動比是變化的,使傳動平穩(wěn)性ê(2)、無過載保護(3)、有一定沖擊和噪聲應用建議:傳遞功率 P100KW(1)、中心距 a56m(2)、傳動比 i8(3)、鏈速 15m/s(無聲鏈Vmax=40m/s)中低速傳動,不適于在沖擊與急促反向等情況下采用§92 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點鏈傳動的主要類型1)按工作特性分:起重鏈用于提升重物V0.25m/s;輸送鏈鏈(又稱曳引鏈)運輸機械V24m/s;傳動鏈用于傳遞運動和動力V1215m/s。常用優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、價廉、適于低速、壽命長、噪音小、應用廣。2)傳動鏈接形式分:套筒滾
3、子鏈屬標準件齒形鏈一、套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)與特點由滾子、套筒、銷軸、外鏈板、內(nèi)鏈板組成套筒與內(nèi)鏈板、銷軸與外鏈板分別用過盈配合(壓配)固聯(lián),使內(nèi)、外鏈板可相對回轉(zhuǎn)。為減輕重量,內(nèi)、外鏈板制成“8”字形,這樣質(zhì)量小,慣性小,具有等強度。磨損:主要指滾子與銷軸截面之間磨損。而內(nèi)、外板之間留有間隙,保證潤滑油進入,此潤滑降低磨損。P越大,承載能力越高。參數(shù):P節(jié)距,b1內(nèi)鏈板間距,C板厚,d1滾子直徑,d2銷軸直徑,P排距當?shù)退贂r也可以不用滾子稱套筒鏈多排鏈單排鏈用銷軸并聯(lián)稱多排鏈(或雙排鏈)排數(shù)承載能力但排制造誤差受力不均一般不超過34列為宜鏈接頭型式:當鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時正好外鏈板與內(nèi)鏈板相接??捎瞄_口銷
4、和彈簧卡固定銷軸當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時需用過渡鏈節(jié)。!最好勿用奇數(shù)鏈節(jié)因過渡鏈節(jié)的鏈板將受附加彎矩作用。滾子鏈標準: A系列常用GB1243.1-83中,將滾子鏈分為 B系列鏈節(jié)距P是一個最重要的參數(shù)國際上鏈節(jié)距均采用英制我國標準規(guī)定:鏈節(jié)距采用米制單位,但從英制折算而來。鏈號與鏈節(jié)距是有關(guān)系的。鏈節(jié)距 P = 鏈號×25.4/16例如:鏈號為12,則該滾子鏈的鏈節(jié)距是12×25.4/16=19.05(mm)滾子鏈標記:鏈號排數(shù)×鏈節(jié)數(shù) 標準號例:12A2×100 GB1243.1-83二、齒形鏈由許多齒形鏈板用鉸鏈連接而成。又稱無聲鏈。傳動平穩(wěn),噪聲小,適用
5、于高速、運動精度要求較高的傳動中,鏈速可達40m/s。但成本高、重量大。各組齒形鏈板要錯排列,通過銷軸聯(lián)接而成。鏈板兩工作側(cè)邊為直邊,夾角為60°或70°,由鏈板工作邊與鏈輪齒嚙合實現(xiàn)傳動。齒形鏈軸可以是圓柱銷軸,也可以是其它形式(滾柱式)齒形鏈設(shè)導板,以防鏈條軸向竄動:內(nèi)導板導向性好;外導板鉸鏈形式:圓銷式;軸互式;滾柱式齒形鏈的齒形特點:傳動平穩(wěn)、承受沖擊好、齒多受力均勻、噪音較小、故稱無聲鏈。允許速度V高,特殊設(shè)計齒形鏈V=40m/s,但結(jié)構(gòu)較復雜、價格貴、制造較困難、也較重。摩托車用鏈應用于高速機運動精度,要求較高的場合,故目前應用較少。三、鏈輪要求掌握:1)鏈輪齒
6、形的設(shè)計要求;2)鏈輪齒形特點;3)鏈輪的主要參數(shù);4)鏈輪的結(jié)構(gòu)型式有哪些;5)對鏈輪的材料要求及適用情況鏈輪輪齒的齒形應便于順利地進入與退出嚙合,且不易脫鏈;還應形狀簡單,便于加工。1、 鏈輪齒形1)、對齒形要求:保證鏈節(jié)平穩(wěn)進入和退出嚙合;減少嚙合時沖擊和接觸應力;鏈條節(jié)距因磨損而增長后,應仍能與鏈輪很好地嚙合;要便于加工。2)、鏈輪齒形及特點端面齒形最常用的是“三圓弧一直線”,弧、和一直線優(yōu)點:接觸應力小、沖擊小、磨損少,不易跳齒與脫鏈軸面齒形:兩側(cè)呈圓弧狀,以利鏈節(jié)的進入和退出嚙合加工方法:標準刀具加工,一般為成型銑刀(只要P相同,Z不同的所有鏈輪均能加工)圖紙中可不畫出端面齒形,而
7、只要注明“齒形按3R GB/T1244-85制造”即可。但軸向齒廓是需要畫出的,以便于加工毛坯,形狀及尺寸見下頁。軸向齒廓滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸(GB/T1244-85)2、鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸1)、鏈輪的基本參數(shù):鏈節(jié)距 P套筒外徑 d1齒數(shù) Z建議:Zmax120, 且宜為奇數(shù) 小鏈輪齒數(shù)17齒(使運動平穩(wěn)) 鏈節(jié)數(shù)宜為偶數(shù)排距 Pt2)、主要尺寸:分度圓直徑(公稱直徑) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 (d滾子直徑) 3、鏈輪材料:應有足夠的強度和耐磨性。 常用:碳素鋼 如Q235、Q275、45、ZG310-570灰鑄鐵 如HT200齒數(shù)50的從動輪用。大負荷時可用合金鋼。注意:1)、小輪
8、材料應優(yōu)于大輪(因嚙合次數(shù)多) 2)、應熱處理!鏈輪常用材料、要求及應用場合具體有普通碳素鋼,優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼,鏈輪較大(要求較低時)可用鑄鐵,小功率傳動也可用夾布膠木。原則:1)有沖擊載荷時一般采用低碳鋼和低碳合金鋼滲碳淬火回火。2)無劇烈沖擊,中等速度較大的鏈輪,一般采用中碳鋼和中碳合金鋼淬火、回火。3)齒數(shù)較多(特大)Z>50的鏈輪采用灰鑄鐵4)中小功率傳動采用普通或優(yōu)質(zhì)碳素鋼 大小功率傳動采用合金鋼5)P<6KW,高速鏈傳動采用夾布膠木,噪音較小,傳動平穩(wěn)4、鏈輪的結(jié)構(gòu)型式1) 同軸式(直徑較小時)2) 整體式(輪齒與輪轂部分成一體),直徑較大時可在膠板上開孔3) 孔板式
9、中等尺寸4) 組合式齒圈與輪轂焊接或齒圈與輪轂螺栓聯(lián)接實心式孔板式組合式(d200mm時)§93 鏈傳動的運動特性及受力分析一、鏈傳動的運動特性分析(為什么鏈傳動不平穩(wěn),噪聲大,且有扇動,i不恒定,不均勻性)鏈運動的運動不均勻性:鏈傳動與撓在正多邊形輪子上的帶傳動極其相似正多邊形邊數(shù)(Z)(齒數(shù))正多邊形邊長(P)(節(jié)距)當鏈輪轉(zhuǎn)過一周,鏈移動距離ZP當鏈輪轉(zhuǎn)速為n1、n2時平均速度為:(m/s)故平均傳動比為: 實際上:鏈速和傳動比在每一瞬時都是變化的,且按每一鏈節(jié)的嚙合過程作周期性變化。進入嚙合后某一位置鏈速 前進速度 垂直速度 式中:V1為A點的圓周速度 為鏈節(jié)進入嚙合后某點鉸
10、鏈中心與輪心聯(lián)線與鉛垂線夾角,(或鉸鏈中心相對于鉛垂線的位置角)。當時,鏈速最??;當(在頂點位置),鏈速最大;即每轉(zhuǎn)過一齒,鏈速 經(jīng)歷過一次“最小è最大è最小”的變化。此稱為“ 多邊形效應 ”。結(jié)論:鏈節(jié)在運動中,作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。這就造成鏈運動速度的不均勻,不恒定作有規(guī)律的周期性的波動。 鏈輪齒數(shù)多,變化范圍較小時,的變化范圍也變小。 y也是周期性變化的,使鏈條抖動。因鏈速變化,故產(chǎn)生振動和動載荷不可避免,所以,鏈傳動不適于高速傳動。二、鏈傳動的受力分析鏈傳動在安裝時,鏈條應有一定的張緊力,張緊力是通過使鏈保持適當?shù)拇苟人a(chǎn)生的懸垂拉力來獲得。目的:使松邊不
11、致過松,以免影響鏈條的正常嚙合和產(chǎn)生振動,跳齒和脫鏈。但張緊力比帶傳動中要小得多。不計動載荷,鏈傳動中主要作用力有:1、圓周力 F(即有效拉力)作用于主動邊2、離心拉力:FC=qV2 q每米鏈長質(zhì)量(kg/mm,查表)V>7m/s時須考慮作用于全鏈長3、 懸垂拉力:Ff作用于鏈全長與松邊垂度和懸垂布置方式有關(guān)。垂度f越小,F(xiàn)f越大(N)對緊邊: 拉力F1=F+Fc+Ff對松邊 拉力F2=Fc+Ff鏈作用在軸上的壓力 FQ 可近似取為FQ=(1.21.3)F§94 滾子鏈傳動的設(shè)計計算一、失效形式1)各元件的疲勞破壞(主要指鏈板、銷軸、套筒、滾子)正常潤滑及速度主要失效形式2)鏈
12、節(jié)磨損后伸長(主要是銷軸鉸鏈磨損),造成脫鏈,跳齒3)沖擊破壞(反復起制動、反轉(zhuǎn)或受重多沖擊載荷時,動載荷大,經(jīng)多次沖擊、銷軸、滾子、套筒最終產(chǎn)生沖擊斷裂,總循環(huán)次數(shù)N=104)4)膠合(重載高速)(破壞驗算nL)極限轉(zhuǎn)速5)輪齒過度磨損6)過載拉斷塑性變形(當?shù)退僦剌dV<0.6m/s,按靜強度設(shè)計)二、功率曲線圖從一種失效形式出發(fā),可得到一個功率曲線表達式,可用線圖表達:1鉸鏈磨損限定的極限功率(正常潤滑時)2鏈板疲勞強度限定的極限功率曲線3套筒和滾子的沖擊疲勞強度限定的極限 功率曲線4鉸鏈膠合限定的極限功率曲線5考慮安全系數(shù)得曲線5(實際使用區(qū)域)6潤滑很差,工況惡劣時,極限功率大幅
13、三、額定功率曲線注意: 功率曲線圖是在一定實驗條件下得到的,而實際工作條件與實驗條件不可能完全符合,所以,應考慮如下系數(shù):KZ齒數(shù)系數(shù)KL鏈長系數(shù)KP多排鏈系數(shù)KA工況系數(shù)許用功率為:P=P0KZ KL KP KA§8-8 鏈傳動的設(shè)計計算已知:P,載荷性質(zhì),工作條件,n1,n2 求Z1、Z2P,列數(shù),a,潤滑方式等。一、鏈傳動的主要參數(shù)選擇及步驟1、鏈的節(jié)距和排數(shù)1)計算功率 Pca=KA.P(KW) KA工況系數(shù)2)要求單排鏈傳遞功率 KZ小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 當工作點在功率曲線圖曲線頂點左側(cè)時,查表,KZ,先假設(shè)!左側(cè)時表示為鏈板疲勞(主要外板)當工作點在功率曲線圖曲線頂點右側(cè)時,查
14、表,K'Z右側(cè)時表示套筒與滾子沖擊疲勞KP多排鏈系數(shù),(當排數(shù)為2時KP=1.7,而非2)KL鏈長系數(shù):曲線1鏈箱疲勞,主要是考慮載荷集中 曲線2滾子套筒沖擊疲勞3)選型:由P0、n1P 定鏈型號A4)討論:當P,結(jié)構(gòu)尺寸,如n一定,承載力,但運動不平穩(wěn)性,動載、噪音也嚴重。結(jié)論;因此,在滿足一定功率條件下,P越小越好,高速鏈尤其如此。如再考慮經(jīng)濟性時:當功率大(CP),V高時,選節(jié)距(P)小,用多排鏈當a小,i大時選節(jié)距(P)小,用多排鏈當a大,i小時選節(jié)距(P)大,用單列鏈2、鏈輪齒數(shù)Z1、Z2及iZ1不能過少,Z1應為奇數(shù)!當Z少外殼尺寸小,重量輕但Z過少1)傳動不均性和動負荷增
15、大;2)P增大后,角增大,功率損失增加,鏈繞進,出輪磨損加??;3)當P一定時,Z少,D小,但Ft(=2T/D)加速輪與鏈的破壞Z2不能過大!Z2過多外殼尺寸大、重量加大。且Z多,承載力降低,且Z過多容易脫鏈(Z2更大) (P小)結(jié)論:齒數(shù)過多,過少均不好,必須限制齒數(shù),兩面限制: 表8-12由VZ1,Z1應為奇數(shù),但未設(shè)計V未知,難選,一般選假設(shè)V設(shè)計后再校核。不能過多,或介紹由iZ1(現(xiàn)實)P傳遞功率(-ps) n1小輪轉(zhuǎn)速 n2大輪轉(zhuǎn)速(rpm)i6一般i=23.5 imax=10 i過大,鏈在小輪上包角過小,同時嚙合齒數(shù)過少,另外Z應取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù),一般為Z1為奇數(shù)傳動比i12
16、3456 >6齒數(shù)Z1312725232117173、鏈節(jié)數(shù)與中心距LP,a通常以節(jié)距倍數(shù)來表示鏈長LP1)初選a0a過小時則過?。ò牵﹨⒓訃Ш淆X數(shù)少,總的LP也少,在一定的V下,鏈節(jié)應力循環(huán)次數(shù)增加,壽命下降,但a過大,除不緊湊外,且使鏈松邊顫動。一般推薦:初選a0=(3050P),amax=80P當有張緊鏈裝置時,可選a0>80Pamin接i定: 當i>3 i3時 當結(jié)構(gòu)要求給定a時,則按給定計算2)算LP(鏈節(jié)數(shù)) 圓整為整數(shù)(最好為偶數(shù)) 3)求中心距a'(實際) 為使安裝后,松邊得到適當?shù)拇苟龋簞t a'實=a-a(a2p),松邊垂度控制在(0.01
17、0.02)aa松邊長度 a=(0.010.02)a當輪用可調(diào)中心距或張緊輪外,亦可用壓板、托板、張緊當兩輪軸線傾斜>60°時,必須張緊,當無張緊裝置,而中心距又不可調(diào)時,必須精算中心距a、4、小鏈輪孔徑dkmax圖示當鏈與輪P與Z一定以后,則鏈輪各部分結(jié)構(gòu)尺寸基本已定,據(jù)此由齒側(cè)凸緣最大直徑DH,再考慮到鍵槽削弱和輪轂強度的影響,則軸孔最大直徑dkmax即可求出,P,Zdkmax必大于安裝輪外軸徑(由強度定),若不夠則采用特殊鏈輪結(jié)構(gòu)或重新設(shè)計。增大Z、P值。5、軸上壓力FQ工作壓力 (N) 離心拉力 (N)離心拉力不作用于軸 當V>7m/s時必考慮垂度拉力 (N) )垂
18、度拉力(按懸索檢力計)當F3過大,則垂度過小,磨損與軸承載荷增大,F(xiàn)3過小,則嚙合情況變壞。緊邊 F=F1+F2+F3松邊 F=F2+F3 FQ可取為總和,不計F2, 則:FQF1+2F3 但垂度拉力并不大,可略去,則:FQ1.2Fe 實例:設(shè)計一鏈傳動驅(qū)動一液體攪拌機,已知電機功率P=5.5KW,轉(zhuǎn)速為n1=1450rpm,載荷平穩(wěn),i=3.2。解:1)確定鏈輪齒數(shù)z1、z2初設(shè)鏈速為=38m/s,查表,選小鏈輪齒數(shù)Z1=21則大鏈輪齒數(shù)為Z2= iZ1=3.2×21=67.2,取為67實際傳動比變?yōu)椋?故允許2)確定鏈條節(jié)數(shù)LP建議:a= 3050 P ,初取中心距a0=40P
19、因最好取為偶數(shù),故取LP=126節(jié)。3)確定計算功率PcaPca= KAP (KA為工況系數(shù)) 查表得: KA=1.0所以: Pca=1.0×5.5=5.5(KW)4)求鏈條節(jié)距特定條件下,單排鏈所能傳遞的功率為:設(shè)鏈傳動工作于額定功率曲線圖的左側(cè)(即可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞) 查表:取齒數(shù)系數(shù) 鏈長系數(shù) 因是單排鏈,故取多排鏈系數(shù)KP=1 查功率曲線圖,按n1=1450和P0=4.67選取08A鏈條,其節(jié)距為12.7mm。5)求實際中心距設(shè)計為中心距可調(diào)形式,故不必詳細計算。取a a0=40P=40×12.7=508(mm)6)驗算鏈速 故可行7)確定潤滑方式已知P=12.7, =6.45m/s,查圖:選擇油浴或飛濺潤滑方式8)計算作用在軸上的力FQ推薦:FQ=(1.21.3)F而 F=1000Pca/V =1000×5.5/6.45 =853(N)?。篎Q=1.3F=1.3×853=1110(N)§95 鏈傳動的布置、
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