链传动结构设计及选型计算

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在自动化设备中，除常用的同步带传动、齿轮传动、V带传动应用较多外，另一种大量使用的传动方式就是链传动，这种传动结构被广泛应用于各种提升、输送、动力传输等工况场合，因此作为机械工程师需要熟练对应用于各种工况的各种链传动进行设计和选型。

链传动是具有中间挠性件的啮合传动，他兼有齿轮传动和带传动的一些特点。链传动在机械设备传动机构中的应用相当广泛，链传动的链速可达40m/s，传动功率可达3600KW，传动比可达15。通常工作范围是：传动功率不大于100KW，链速不大于15m／s，传动比不大于8。

1、链传动的类型

1.1传动用短节距精密滚子链（简称滚子链）

滚子链由外链节和内链节铰接而成，销轴和外链板、套筒和内链板为静配合，销轴和套筒为动配合；滚子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和磨损，并可以缓解冲击，常用于动力传动。

1.2双节距精密滚子链

双节距精密滚子链其链节距为传动用短节距精密滚子链（简称滚子链）的两倍，其他尺寸与滚子链相同，但同等长度情况下重量大大减轻。一般用于中小载荷、中低速、中心距较大的传动装置，也可以用于输送装置。

1.3传动用短节距精密套筒链（简称套筒链）

除无滚子外，结构和尺寸与滚子链相同。重量轻、成本低，并且可以提高节距精度。为提高承载能力，可利用原滚子的空间加大销轴和套筒尺寸，增大承压面积。这种链条一般用于不经常传动、中低速传动或起重装置（如配重、铲车起重装置）等。

1.4弯板滚子传动链（简称弯板链）

无内外链节之分，磨损后链节节距仍较均匀。弯板使链条的弹性增加，抗冲击性能好。销轴、套筒和链板间的间距较大，对链轮的共面性要求较低。销轴拆装容易，便于维修和调整松边下垂量。常用于低速或极低速、载荷大、有尘土的开式传动和两轮不易共面处，如挖掘机等工程机械的行走机构、石油机械等。

1.5传动用齿形链（又名无声链）

由多个齿形链片并列铰接而成。链片的齿形部分和链轮轮齿啮合，有共扼啮合和非共扼啮合两种。传动平稳准确，振动、噪音小，强度高，工作可靠；但重量较重，装拆较困难。常用于高速或运动精度要求较高的传动，如机床主传动、发动机正时传动、石油机械以及重要的操纵机构等。

1.6成形链

链节由可锻铸铁或钢制造，装拆方便，用于农业机械和链速在3m/s以下的传动。

2、滚子链的分类

传动链——一般机械传动，v≤20m/s
起重链—提升重物，V≤0.25m/s
输送链—移动重物，v=2-4m/s

3、链传动的主要零件组成

链传动主要由链轮、链条、惰轮、张力调整器组成，附件有接头链节，有的传动中还会用到链条导轨。

4、链轮材料与热处理

在链传动结构中，除了会应用到链条外，链轮也是传动结构中的一种组成，链条及各零件由碳素钢、合金钢或不锈钢制成，并经过了处理（不锈钢除外），使其具有高强度和耐磨性，但链轮在工作过程中需要承受负载和冲击，尤其是链轮轮齿部位承受的冲击最大，因此链轮的轮齿应具有足够的接触强度和耐磨性，故齿面一般都经过热处理。由于小链轮的啮合次数比大链轮更多，所受冲击也大，故小链轮所用材料应优于大链轮。链轮采用材料与热处理及应用如下（国标）：

5、链传动的特点

与带传动相比：

传动比准确；无滑动，效率高（n=0.95~0.98）；
在同样条件下，结构比较紧凑；（能传递更大的功率）
对轴的压力小；
能在高温、低速及恶劣环境下工作。

与齿轮传动相比：

中心距大；
制造、安装精度低→成本低
链传动的主要缺点
瞬时传动比不是常数，传动平稳性差；
工作时有冲击、振动和噪音；→适用于低速
无过载保护作用。

传动比中心距中等大小布置

垂直布置

中心距较大布置

中心距较小布置

6、应用场合

在自动机械中，主要应用在以下场合：

各种输送线（如皮带输送线、链输送线、滚筒输送线等）的驱动系统。
各种输送线上的顶升旋转模块、顶升平移模块。
大型移栽机构的动力驱动系统（如港口伸缩货叉机构传动）。
各种垂直链式提升设备。

在上述场合，链传动与电机（或液压缸、气缸等）一起组成上述设备的动力驱动系统。

7、链传动的失效形式

链板疲劳破坏：链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下，链板疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。
滚子、套筒的冲击疲劳破坏：链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定循环次数，滚子、套筒可能会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。
销轴与套筒的胶合：润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。
链条铰链磨损：铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或脱链。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。
过载拉断：这种拉断常发生于低速重载的传动中。在一定的使用寿命下，从一种失效形式出发，可得出一个极限功率表达式。若润滑密封不良及工况恶劣时，磨损将很严重，其极限功率会大幅度下降。

8、链传动的张紧

链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。

当链传动的中心距可调整时，可通过调整中心距张紧；当中心距不可调时，可通过设置张紧轮张紧。张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的辊轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。辊轮的直径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张紧轮有自动张紧式和定期张紧两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧。

9、滚子链的设计与选型

设计要求：