链传动的特点和类型

第九章链传动

第一节链传动的特点和类型

一、链传动的类型

链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图9-1所示链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在链轮上并与链轮啮合的链条3组成。

按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度v≤0.25m/s；牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度v≤4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度v≤15m/s。

传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，如图9-2所示。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。本章重点讨论应用最广泛的套筒滚子链传动。

二、链传动的特点

(1)和带传动相比。链传动能保持平均传动比不变；传动效率高；张紧力小，因此作用在轴上的压力较小；能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。

(2)和齿轮传动相比。链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低。

(3)只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。

通常链传动传递的功率P≤100KW，中心距a≤5～6m,传动比i≤8,线速度v≤15m/s,广泛应用于农业机械、建筑工程机械、轻纺机械、石油机械等各种机械传动中。

第二节滚子链和链轮

一、滚子链的结构和规格

滚子链由内链板1、套筒2、销轴3、外链板4和滚子5组成，如图9-3所示。内链板和套筒、外链板和销轴用过盈配合固定，构成内链节和外链节。销轴和套筒之间为间

隙配合，构成铰链，将若干内外链节依次铰接形成链条。滚子松套在套筒上可自由转动，

链轮轮齿与滚子之间的摩擦主要是滚动摩擦。链条上相邻两销轴中心的距离称为节距,

用p表示，节距是链传动的重要参数。节距p越大，链的各部分尺寸和重量也越大,承

载能力越高，且在链轮齿数一定时，链轮尺寸和重量随之增大。因此，设计时在保证承载能力的前提下，应尽量采取较小的节距。载荷较大时可选用双排链（图9-4）或多排链，但排数一般不超过三排或四排，以免由于制造和安装误差的影响使各排链受载不均。

链条的长度用链节数表示，一般选用偶数链节，这样链的接头处可采用开口销或弹簧卡片来固定，如图9-5a、b）所示，前者用于大节距链，后者用于小节距链。当链节为奇数时，需采用过渡链节如图9-5c）所示。由于过渡链节的链板受附加弯矩的作用，一般应避免采用。

GB/T1243-97规定滚子链分为A、B系列，其中A系列较为常用，其主要参数如表9-1所示。表中链号和相应的国际标准号一致，链号乘以25.4/16mm即为节距值。

a) b) c)

图9-5 滚子链接头形式

表9-1 A系列滚子链的基本参数和尺寸 (GB/T1243-97)

链号	节距p (mm)	排距Pt (mm)	滚子外径 d1(mm)	内链节内宽b1(mm)	销轴直径 d2(mm)	内链板高度h2(mm)	单排极限拉伸载荷FQ（KN）	单排每米质量q(kg/m)
08A	12.70	14.38	7.92	7.85	3.98	12.07	13.8	0.60
10A	15.875	18.11	10.16	9.40	5.09	15.09	21.8	1.00
12A	19.05	22.78	11.91	12.57	5.96	18.08	31.1	1.50
16A	25.40离心浓缩	29.29	15.88	15.75	7.94	24.13	55.6	2.60
20A	31.75	35.76	19.05	18.90	9.54	30.18	86.7	3.80
24A	38.10	无心磨床自动上料机45.44	22.23	25.22	11.11	36.20	124.6	5.60
28A	44.45	48.87	25.40	25.22	12.71	42.24	169.0	7.50
32A	50.80	58.55	28.58	31.55	14.29	48.26	222.4	10.10
40A	63.50	71.55	39.68	37.85	19.85	60.33	347.0	16.10
48A	76.20	87.83	47.63	47.35	23.81	72.39	500.4	22.60

滚子链的标记为：链号—排数—链节数标准号。例如：16A—1—82 GB/T1243—97表示：A系列滚子链、节距为25.4mm、单排、链节数为82、制造标准GB/T1243—97。

二、滚子链链轮

1.链轮的基本参数及主要尺寸

链轮的基本参数为：链轮的齿数z、配用链条的节距p、滚子外径d1及排距pt。链轮的主要尺寸及计算公式如表9-2所示。

表9-2 滚子链链轮主要尺寸（mm）

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名称	代号	计算公式	备注
分度圆直径
齿顶圆直径			可在damax、d转轮热回收amin范围内任意选取，但选用damax时，应考虑采用展成法加工时有发生顶切的可能性。
分度圆弦齿高	变压器温控仪		ha是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸（见表9-3） hamax相应于damax hamin相应于damin
齿根圆直径		df = d－d1
齿侧凸缘（或排间槽）直径		h2—内链板高度（见表9-1）

注：da、dg值取整数，其他尺寸精确到0.01mm.

2.链轮的齿形

链轮的齿形应能保证链节平稳而自由地进入和退出啮合，不易脱链，且形状简单便于加工。GB/T1243-97规定了滚子链链轮的端面齿形（表9-3）和轴面齿形（表9-4），由于滚子表面齿廓与链轮齿廓为非共轭齿廓，故链轮齿形设计有较大的灵活性，即在最大、最小范围内均可使用。

若链轮采用标准齿形，在链轮工作图上可不绘制出端面齿形，只须注明按GB/T1243-97制造即可。但为了车削毛坯，需将轴面齿形画出。

3.链轮的结构和材料

链轮的结构如图9- 6所示。直径小的链轮常制成实心式（图a）;中等直径的链轮常制成辐板式（图b）；大直径（ d >200mm）的链轮常制成组合式，可将齿圈焊接在轮毂上（图d）或采用螺栓联接（图c）。

表9-3 滚子链链轮的齿槽尺寸计算公式


名称	单位	计算公式
名称	单位	最大齿槽形状	最小齿槽形状
齿面圆弧半径re	mm
齿沟圆弧半径ri	mm
齿沟角	(°)

注：链轮的实际齿槽形状，应在最大齿槽形状和最小齿槽形状范围内

表9-4滚子链链轮轴向齿廓尺寸


名称		代号	计算公式		备注
			mi.10bt.info p≤12.7	p>12..7
齿宽	单排双排、三排四排以上	bf1	0.93 b1 0.91 b1 0.88 b1	0.95 b1 0.93 b1 0.93 b1	P>12.7时，经制造厂同意亦可使用P≤12.7时的齿宽。 b1—内链节内宽（见表9-1）
倒角宽倒角半径倒角深圆角半径链轮齿总宽		ba rx h ra bfm	ba = (0.1～0.15) p rx ≥ p h = 0.5 p ra≈ 0.04 p bfm = ( m － 1) pt+ bf1 m—排数		仅适用于B型
链轮的材料应有足够的强度和耐磨性，齿面要经过热处理。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，受冲击也比较大，因此所用材料应优于大链轮。链轮所用材料及热处理工艺见表9-5。

a) b) c) d)

图9-6 链轮的结构

表9-5 链轮材料及热处理

材料	热处理	齿面硬度	应用范围
15、20	渗碳淬火、回火	50～60HRC	z≤25有冲击载荷的链轮
35	正火	160～200HBS	z >25的主、从动链轮
45、50 45Mn、ZG310-570	淬火、回火	40～50HRC	无剧烈冲击振动和要求耐磨的主、从动链轮
15Cr、20Cr	渗碳淬火、回火	55～60HRC	z < 30传递较大功率的重要链轮
40Cr、35SiMn、35CrMo	淬火、回火	40～50HRC	要求强度较高又要求耐磨的重要链轮
Q235-A、Q275	焊接后退火	140HBS	中低速、功率不大的较大链轮
灰铸铁（不低于HT200）	淬火、回火	260～280HBS	z >50的从动链轮及外形复杂或强度要求一般的链轮
夹布胶木			P< 6KW, 速度较高，要求传动平稳和噪声小的链轮

第三节链传动的传动比及运动的不均匀性

链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带很相似，如图9-7所示。多边形边长相当于链节距p,边数相当于链轮的齿数z。链轮每转过一周，链条转过的长度为pz，当两链轮的转速分别为n1和n2时，链条的平均速度为：

（m/s） (9-1)

由上式得链传动的平均传动比为：

(9-2)

虽然链传动的平均速度和平均传动比不变，但它们的瞬时值却是周期性变化的。为便于分析，设链的紧边（主动边）在传动时总处于水平位置，图9-7a）中铰链已进入啮合。主动轮以角速度ω1回转，其圆周速度v1=r1ω1，将其分解为沿链条前进方向的分速度v和垂直方向的分速度则：

(9-3)

(9-4)

式中：1为主动轮上铰链A的圆周速度方向与链条前进方向的夹角。

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