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机械设计第十六章.pptx

机械设计第十六章

孟子73代
2019-03-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《机械设计第十六章pptx》,可适用于高等教育领域

第章链传动 概  述链传动是间接啮合传动,由主、从动链轮和传动链组成(图),通过主、从动链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。图 链传动的组成链传动与齿轮传动相比,制造、安装精度要求较低,成本也低远距离传动时,结构更轻便。与摩擦型带传动比较,由于无弹性滑动、平均传动比恒定,效率更高压轴力较小,结构更紧凑链传动也能在恶劣环境条件下工作。但链传动只能用于平行轴间的同向传动,并且工作时瞬时传动比不恒定当高速工作时,振动噪声大磨损后易发生脱链。链传动按用途可分为传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中。传动链又可以分为齿形链、短节距精密滚子链(简称滚子链)两类。本章主要介绍传动链中的滚子链的设计。滚子链常用于传动系统的低速级,传递功率在kW以下,链速不超过ms,推荐使用的最大传动比imax=。链传动性能设计的主要内容包括:①选择链参数:型号、节数和排数②确定链传动结构参数:链轮直径、中心距及结构尺寸③确定工作条件参数:压轴力等。链传动设计可按图所示的流程图进行。图 齿形链图 链传动设计流程图滚子链的结构如图所示。内链板与套筒间、外链板与销轴间为过盈配合,滚子与套筒间、套筒与销轴间为间隙配合。由于套筒可绕销轴自由转动,这就使内外链板绕上链轮时可产生相对挠曲变形。滚子活套在套筒上,工作时可沿链轮齿廓滚动,减轻齿廓的磨损。链的磨损主要发生在销轴和套筒的接触面上。因此,内、外链板间应留少许间隙,以便润滑油渗入销轴和套筒的摩擦面间。 滚子链的结构特点图 滚子链的结构mdash滚子 mdash套筒 mdash销轴 mdash内链板 mdash外链板图 双排链大功率传递时,可采用双排链(图)或多排链。多排链的承载能力与排数成正比。但由于精度的影响,各排链承受的载荷不均匀,故排数不宜过多。滚子链的接头形式如图所示。当链节数为偶数时,接头处可用开口销(图a)或弹簧卡子(图b)来固定,前者用于大节距链,后者用于小节距链当链节数为奇数时,需采用图c所示的过渡链节。由于过渡链节的链板工作时受附加弯矩作用,易发生疲劳破坏,因此一般情况最好不用奇数链节数。图 滚子链的接头形式链的寿命受元件材料和热处理方法影响很大。链的所有元件均需经过热处理,以提高其强度、耐磨性和耐冲击性。 链传动工作状况分析 链传动运动特性分析由于链条是刚性链节通过销轴铰接而成的,故当链条绕在链轮上时,链与链轮啮合区段的链节间将曲折成正多边形的一部分,如图所示。该正多边形的边长等于链条的节距p,边数等于链轮齿数z。传动时,链轮每转过一圈,链条走过的长度为zp,所以链的平均速度(ms)为式中 z、zmdashmdash主、从动链轮的齿数n、nmdashmdash主、从动链轮的转速(rmin)。链传动的平均传动比为 链传动的动载荷工作过程中由于链速和从动链轮转速的变化,会引起惯性力的变化及相应的动载荷。链前进方向速度变化引起的惯性力为Fd=mac()式中 mmdashmdash紧边链条质量(kg)acmdashmdash链条变速运动的加速度(ms)。若主动链轮匀速转动,则当beta=plusmnphi=plusmndegz时有同理,链条沿垂直方向的速度变化,也会引起动载荷。从动链轮因角加速度引起的惯性力为图 链节和链轮啮合时的冲击式中 Jmdashmdash从动系统转化到从动链轮轴上的转动惯量(kgmiddotm)omegamdashmdash从动链轮的角速度(rads)。由式()和式()可见,链轮的转速越高,节距越大,齿数越少,惯性力就越大,相应的动载荷也就越大。此外,链节和链轮轮齿接触的瞬间,因链节的运动速度和链轮轮齿的运动速度在大小和方向上的差别,也将引起冲击和附加的动载荷。如图所示。 链传动的受力分析为保证工作中松边不致过松,以避免出现链条的不正常啮合、跳齿或脱链现象,安装时应使链条受到一定的张紧力。张紧力是通过使链条保持适当垂度所产生的悬垂拉力获得的。链传动是啮合传动,与带传动相比,所需的张紧力要小得多。链传动在工作时,也存在紧边拉力和松边拉力。如果不计传动中的动载荷,则紧边拉力和松边拉力分别为F=FeFcFfF=FcFf()式中 Femdashmdash有效圆周力(N)Fcmdashmdash离心力引起的拉力(N)Ffmdashmdash悬垂拉力(N)。有效圆周力为Fe=PV()式中 Pmdashmdash传递的功率(kW)vmdashmdash链速(ms)。离心力引起的拉力为Fc=qv()式中 qmdashmdash链条单位长度的质量(kgm)。悬垂拉力Ff为Ff=max(F#f,FPrimef)()其中:Frsquof=KfqaxFrsquorsquof=(Kfsinalpha)qax式中 amdashmdash链传动的中心距(mm)Kfmdashmdash悬垂系数,如图所示。图中f为下垂度,alpha为中心线与水平面的夹角。图 悬垂系数 链传动性能设计 链传动的失效形式链板的疲劳破坏传动中,链条反复经受松边与紧边的变化载荷作用,当达到一定的循环次数时,使链条产生疲劳。实验及实践证明,在润滑良好,中等速度下工作的链传动,其链板首先出现疲劳断裂。套筒、滚子的冲击疲劳链节与链轮齿啮合时,会在滚子与链轮间产生冲击。高速时,这种冲击载荷很大,使套筒或滚子的表面发生冲击疲劳破坏。销轴与套筒的胶合在高速大负荷工况下,链节啮合时受到的冲击能量较大,销轴与套筒间的摩擦热量大、局部温升高、油膜易破裂,导致销轴与套筒工作表面金属的直接接触,产生局部粘着,从而导致销轴与套筒工作表面产生胶合。链条铰链的磨损链工作过程中,铰链中的销轴与套筒间不仅承受较大的压力,而且还有相对转动,导致铰链磨损,结果是导致链节距增大,链条总长增加,从而使链条的松边垂度发生变化,同时增加了运动的不均匀性和动载荷,引起跳齿、脱链。若润滑不良,还有可能出现急剧磨损现象。链条的静力破坏当链速较低时(vms),如果链条负载不增加而变形持续增加,即认为链条正在被破坏。导致链条变形持续增加的最小负载将限制链条能够承受的最大载荷。 链传动的额定功率极限功率曲线链传动的各种失效形式与传递功率和链速的关系称为极限功率曲线,如图所示。该曲线是在特定条件下由实验获得的。由图可见,在润滑良好、中等速度下,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,链传动的动载荷增大,传动能力主要取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度。当转速很高时,胶合将限制链传动的承载能力。图中虚线是在润滑不良时出现过度磨损情况,应予避免,故不作考虑。图 极限功率曲线额定功率曲线为了保证链传动工作的可靠性,采用额定功率来限制链传动的实际工作能力。额定功率曲线以极限功率曲线为基础而得到,如图所示。图所示额定功率曲线的实验条件为:①主动链轮和从动链轮安装在水平平行轴上②主动链轮轮齿数z=③无过渡链节的单排滚子链④链条长个链节⑤传动减速比i=⑥链条预期使用寿命h⑦工作环境温度为~℃⑧两链轮共面,链条保持规定的张紧度⑨平稳运转,无过载、冲击或频繁起动⑩清洁的环境,合适的润滑。图 A系列单排滚子链额定功率曲线链传动的实际工作条件与实验条件不同时,额定功率应予以修正。修正时应考虑:①工作情况②主动链轮齿数③链传动的排数。 链传动的参数选择小链轮齿数z减少,可减小外廓尺寸。但是齿数过少,会加剧多边形效应。小链轮的齿数z,一般取zgezmin=。对于高速传动或承受冲击载荷的链传动,z不少于,且链轮齿应淬硬。小链轮的齿数z也不宜取得太大。在传动比给定时,z大,大链轮齿数z也相应增大,其结果不仅增大了传动的总体尺寸,而且容易发生跳齿和脱链。通常限定大链轮zmaxle。链节数一般取偶数。为使链条和链轮磨损均匀,常取链轮齿数为奇数,并与链节数互质。优先选用的链轮齿数系列为:、、、、、、、、、。传动比i传动比过大,链条在小链轮上的包角减小,导致同时啮合齿数减少,每个轮齿的载荷增大,加剧轮齿的磨损,且易出现跳齿、脱链现象。一般链传动的传动比ile,常取i=~。链轮齿数z和z中心距a中心距太小,增加了单位时间内链条的循环次数,加剧了链的磨损和疲劳,同时将使小链轮上的包角变小。中心距太大,松边垂度加大,造成松边颤动。设计时,若中心距不受限制,可取a=(~)p,最大取amax=p,有张紧装置或托板时,amax可大于p若空间紧张,可取amaxasympp。链的节距p和排数节距p增大,承载能力增大,但总体尺寸增大,多边形效应加剧,振动、冲击和噪声也加重。设计时应在保证承载能力的前提下尽量选取较小节距的单排链。高速、大功率时,可选用小节距的多排链。从经济上考虑,当中心距小、传动比大时,应选小节距的多排链中心距大,传动比小时,应选大节距的单排链。 链传动性能设计链传动性能设计时应已知:链传动的工作条件、原动机类型、传递功率P、主从动链轮转速n、n或传动比i、对传动的尺寸限制要求等。链传动性能设计主要步骤如下:)选择链轮齿数z、z。按zgezmin=选取小链轮齿数。大链轮齿数z=izle())确定单排链计算功率Pca。根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和排数,将所传递的功率折算为单排链计算功率。即式中 KAmdashmdash工况系数,见表Kzmdashmdash主动链轮齿数系数,如图所示Kpmdashmdash多排链系数,双排链时Kp=,三排链时Kp=Pmdashmdash传递的功率(kW)。)确定链条型号和节距p。链条型号根据计算功率Pca和主动链轮转速n由图选定。再由表确定链条节距p。)计算链节数和计算中心距。初选中心距a=(~)p,按下式计算链节数Lp为避免使用过渡链节,链节数Lp应圆整为偶数Lp。链传动的计算中心距为ac=fp(Lpzz)()式中 fmdashmdash中心距计算系数,见表。实际中心距为a=acDeltaa()式中 Deltaamdashmdash中心距调节量,Deltaa=(~)ac。)验算链速v,确定润滑方式。平均链速按式()计算,一般应使vlems。根据链速v,由图选择合适的润滑方式。)计算链传动作用在轴上的压轴力Fp。压轴力Fp可近似取为FpasympKFpFe()式中 Femdashmdash有效圆周力(N)KFpmdashmdash压轴力系数,对于水平传动=对于垂直传动=。图 主动链轮齿数系数Kz图 润滑方式选择图mdash人工定期润滑 mdash滴油润滑 mdash油池润滑或油盘飞溅润滑 mdash压力供油润滑 链传动结构设计 滚子链链轮的结构设计链轮的材料链轮轮齿要具有足够的疲劳强度和耐磨性。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多,所受的冲击也比较大,故小链轮应采用较好的材料制造。链轮常用材料和应用范围见表。链轮的结构链轮的常见结构形式如图所示。小直径的链轮可制成整体式(图a)中等尺寸的链轮可制成孔板式(图b)大直径的链轮,可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上(图c)。图 链轮常见结构链轮齿形滚子链与链轮的啮合是非共轭啮合,链轮齿形的设计比较灵活。国家标准GBTmdash中没有规定具体的链轮齿形,仅规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数,见表。实际齿槽形状取决于加工轮齿的刀具和加工方法,并应使其位于最小和最大齿槽圆弧半径之间。链轮的基本参数和主要尺寸链轮的基本参数是配用链条的节距p、套筒的最大外径d、排距pt和齿数z。链轮的主要尺寸和计算公式见表和表。 链传动的布置、张紧、润滑和防护链传动的布置链传动布置时,链轮必须位于铅垂面内,两链轮共面。中心线可以水平,也可以倾斜,但是尽量不要处于铅垂位置。一般紧边在上,松边在下,避免松边在上时下垂量过大阻碍顺利啮入。链传动的张紧链传动张紧的目的是避免链条下垂度过大,产生啮合不良、链条上下振颤现象,同时也可增大啮合包角。当中心线与水平线夹角大于deg时,通常应设张紧装置。常用张紧方法有:最简单的是通过调节中心距来调整张紧程度当受空间限制中心距不可调时,可设置张紧轮,如图所示。张紧轮可以是链轮,也可以是滚轮。可自动张紧(图a、b),也可定期张紧(图c、d),还可用压板或托板张紧(图e)。当上述措施都难以采用时,也可在链条磨损变长后去掉~个链节,以恢复适宜的张紧程度。图 链传动的张紧装置链传动的润滑链传动的润滑应引起充分重视,避免因润滑不良出现过度磨损情况,对高速重载链传动尤为重要。良好的润滑可减轻摩擦、减缓磨损,延长链条使用寿命。润滑方式根据工作速度由图选择。润滑方式的说明列于表。表 滚子链的润滑方式和供油量链传动的防护为防止操作人员因意外碰触到链传动中的运动部件而受到伤害,应采用防护罩将其封闭。防护罩兼具防尘作用,以保持较佳的润滑状态。

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