滚子链传动的设计计算

　　一、失效形式和额定功率
链传动的失效形式有链的疲劳破环、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合以及链条的静力拉断。
 

　　右图示为润滑良好的单排链的额定功率曲线图。由图可见，在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；随着链轮转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度，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。

　　二、Ａ系列滚子链的额定功率曲线

　　滚子链额定功率曲线

　　 1-由链板疲劳强度限定；
2-由滚子、套筒冲击疲劳强度限定；
3-由销轴和套筒胶合限定

上图所示为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，设计时可根据小链轮的转速n1从图中查出这种型号的链条允许传递的额定功率P0，额定功率曲线适合于链速v＞0.6m/s的场合。 滚子链的额定功率曲线是在以下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.小链轮齿数z1=19；
3.链长Lp=100节；
4.载荷平稳；
5.按推荐的方式润滑；
6.能连续15000h满负荷运转；
7.链条因磨损引起的相对伸长量不超过3%。 当链传动的实际工作条件与标准实验条件不符时，应引入小链轮齿数系数Kz、链长系数KL、多排链系数KP和工作情况系数KA进行修正。
额定功率曲线是在推荐的润滑方式下得到的，当不能满足推荐的润滑方式时，应降低额定功率P0。
 

　　当不能按照推荐的方式润滑时，功率曲线中的功率P0应降低到下列数值：
１、当v≤1.5m/s，润滑不良时，允许传递的功率应降低至(0.3~0.6)P0;无润滑
时，功率应降至0.15P0（寿命不能保证15000h）
２、当1.5m/s＜v＜7m/s，润滑不良时，允许传递的功率应降低至(0.15~0.3)P0;
３、当v＞7m/s，润滑不良时，则传动不可靠，不宜采用。
当要求的实际工作寿命低于15000h时，可按有限寿命进行设计。这时允许传递的功率可提高一些。

　　 三、滚子链传动的设计步骤和方法
１.链轮齿数
小链轮齿数z1少可减小外廓尺寸，但齿数过少，将会导致：
1）传动的不均匀性和动载荷增大；
2）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，铰链磨损加剧；
3）链传动的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。
增加小链轮齿数对传动有利，但如z1选得太大时，大链轮齿数Z2将更大，除增大了传动的尺寸和质量外，还易发生跳齿和脱链，使链条寿命降低。链轮齿数的取值范围为17≤z≤120。
链节距增长量与节圆外移量的关系当销轴和套筒磨损后，链节距的增长量Δp和节圆由分度圆的外移量Δd有如下关系： 当节距p一定时，齿高就一定，也就是说允许的节圆外移量Δd就一定，齿数越多，允许不发生脱链的节距增长量Δp就越小，链的使用寿命就越短。
 

　　小链轮的齿数可根据链速选择。

　　由于链节数通常是偶数，为考虑磨损均匀，小链轮齿数一般应取奇数。
通常限制链传动的传动比i≤6，推荐的传动比i＝2~3.5。
2.确定计算功率
计算功率是根据传递的功率，并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定的

3.链的节距
链的节距越大，承载能力就越高，但传动的多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。所以设计时应尽量选取小节距的单排链或多排链。
考虑到链传动的实际工作条件与标准实验条件的不同，引入修正系数Kz，KL和KP，则链所需传递的功率为：
链条节距P可根据功率P0和小链轮转速n1由额定功率曲线选取。

　　4.链传动的中心距和链节数
链传动的中心距过大或过小对传动都会造成不利影响。设计时一般取中心距a0=(30～50)p，最大取a0max=80p。

　　 中心距过小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链节距的磨损和疲劳。同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，在包角范围内，每个轮齿所受载荷增大，且容易出现跳齿和脱链现象；
中心距过大，会引起从动边垂度过大，传动时造成松边颤动。因此在设计时，若中心距不受其它条件限制，一般可选a0=(30~50)p。 链条的长度以链节Lp数来表示，链节数为：

　　计算出的Lp应圆整为整数，最好取为偶数，链传动的理论中心距为：

为了保证链条松边有一个合适的安装垂度f，实际中心距应比理论中心距小一些。

　　5.小链轮毂孔最大直径
根据小链轮的节距和齿数由链轮毂孔直径表确定链轮毂孔的最大直径dkmax，若dkmax小于安装链轮处的轴径，则应重新选择链传动的参数（增大z1或p）。

6.链传动的压轴力
链传动的压轴力可近似取为：
式中：Fe为链传递的有效圆周力，单位为N；
KFp为压轴力系数，对于水平传动KFp=1.15，对于垂直传动KFp=1.05。

　　7.低速链传动的静力强度计算
对于链速v＜0.6m/s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。
计算安全系数
式中：n为链的排数；
Flim为单排链的极限拉伸载荷，详值查滚子链规格和主要参数表。
Fl为链的紧边工作拉力，单位为kN。