滚子链传动的设计计算

滚子链传动的设计计算（经典设计步骤）1、已知条件和设计内容设计链传动的已知条件包括：链传动的工作条件、传动位置与总体尺寸限制，所需传递的功率P，主动链轮转速n1，从动链轮转速n2或传动比i。

设计内容包括：确定链条的型号、链节数Lp和排数，链轮齿数Z1、Z2以及链轮的结构、材料和几何尺寸，链传动的中心距a、压轴力Fp、润滑方式和张紧装置等。

2、设计步骤和方法（1）选择链轮的齿数z1、z2和确定传动比i一般链轮齿数在17~114之间。

传动比按下式计算i =z2/z1(2)计算当量的单排链的计算功率Pca.根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率Pca =K A*K Z*P/Kp式中：K A——工况系数，见表1K Z——主动链轮齿数系数，见图1Kp——多排链系数，双排链时Kp=1.75，三排链时Kp=2.5P——传递的功率，KW（千瓦）。

表1 工况系数KA从动机械特性 主动轮机械特性平稳运动 轻微冲击 中等冲击 平稳运动 1.0 1.1 1.3 轻微冲击 1.4 1.5 1.7 中等冲击1.81.92.1图1 主动链轮齿数系数KZ（3）确定链条型号和节距p链条型号根据当量的单排链的计算功率Pca 和主动链轮转速n1由图2得到。

然后由表2确定链条节距p。

图2 A系列、单排滚子链额定功率曲线表2 滚子链规格和主要参数（4）计算链节数和中心距初定中心距a0=（30~50）p，按下式计算链节数Lp0Lp0=(2*a0/p)+(z1+z2)/2+(p/a0)*[(z2-z1)/2π]^2为了避免使用过渡链节，应将计算出来的链节数Lp0圆整为偶数Lp。

链传动的最大中心距为：a=f1*p*[2Lp-(z1+z2)]式中，f1为中心距计算系数，见表3表3 中心距计算系数f1（5）计算链速v，确定润滑方式平均链速按下式计算v=(z1*n1*p)/(60*1000)=(z2*n2*p)/(60*1000)根据链速v，选择合适的润滑方式。

滚子链传动的设计计算 -工程2019-01-01一、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。

链条长度的计算公式一、链条长度的基本计算公式。

1. 链节数计算。

- 对于滚子链传动，链节数L_p的计算公式为：- 当中心距可调整时：L_p = (2a_0)/(p)+(z_1 + z_2)/(2)+(p)/(a_0)((z_2 -z_1)/(2π))^2- 其中，a_0是初定中心距（mm），p是链条节距（mm），z_1是小链轮齿数，z_2是大链轮齿数。

- 当中心距不可调整且无张紧装置时，首先根据结构要求确定中心距a，然后计算链节数：- L_p=(z_1 + z_2)/(2)+2(a)/(p)+((z_2 - z_1)/(2π))^2(p)/(a)2. 链条长度计算（由链节数转换）- 链条长度L（mm）可由链节数L_p计算得到，公式为L = L_p× p二、公式应用示例。

1. 已知条件。

- 假设初定中心距a_0 = 400mm，链条节距p = 15.875mm，小链轮齿数z_1 = 17，大链轮齿数z_2 = 35。

2. 计算链节数（中心距可调整情况）- 根据公式L_p=(2a_0)/(p)+(z_1 + z_2)/(2)+(p)/(a_0)((z_2 - z_1)/(2π))^2- 计算(2a_0)/(p)=(2×400)/(15.875)≈50.39- (z_1 + z_2)/(2)=(17 + 35)/(2)=26- ((z_2 - z_1)/(2π))^2=<=ft((35 - 17)/(2π))^2=<=ft((18)/(2π))^2≈8.2- (p)/(a_0)((z_2 - z_1)/(2π))^2=(15.875)/(400)×8.2≈0.32- 则L_p = 50.39+26 + 0.32=76.71，取整为L_p = 77（链节数必须取整数）。

3. 计算链条长度。

- 根据L = L_p× p，可得L = 77×15.875 = 1222.375mm。

滚子链传动的设计计算滚子链传动的主要失效形式链传动的主要失效形式有以下几种：（1）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，疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。

（2）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，经过一定的循环次数，滚子、套筒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。

（3）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。

（4）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。

（5）过载拉断这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。

2 滚子链传动的额定功率曲线（1）极限传动功率曲线在一定使用寿命和润滑良好条件下，链传动的各种失效形式的极限传动功率曲线如图1所示。

曲线1是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率；曲线2是链板疲劳强度限定的极限功率；曲线3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线4 是铰链胶合限定的极限功率。

图中阴影部分为实际使用的区域。

若润滑不良、工况环境恶劣时，磨损将很严重，其极限功率大幅度下降，如图中虚线所示。

（2）许用传动功率曲线为避免出现上述各种失效形式，图2给出了滚子链在特定试验条件下的许用功率曲线。

试验条件为：z1＝19、链节数Lp＝100、单排链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命15000h；链条因磨损而引起的相对伸长量Δp/p不超过3%。

当实际使用条件与试验条件不符时，需作适当修正，由此得链传动的计算功率应满足下列要求式中P0--许用传递功率（kW），由图2查取；P--名义传递功率（kW）；KA--工作情况系数，见表1。

KZ--小链轮齿数系数，见表2，当工作点落在图1某曲线顶点左侧时（属于链板疲劳），查表中，当工作点落在某曲线顶点右侧时（属于滚子、套筒冲击疲劳）查表中；KL--链长系数，根据链节数，查表3；Kp--多排链系数，查表4。

第六节滚子链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式1、链的疲劳破坏由于链在运动过程中所受的载荷不断变化，因而链在变应力状态下工作，经过一定的循环次数后，链板会产生疲劳断裂或滚子表面会产生疲劳点蚀和疲劳裂纹。

在润滑条件良好和设计安装正确的情况下，疲劳强度是决定链传动工作能力的主要因素。

2、铰链磨损链节在进入啮合和退出啮合时，销轴与套筒之间存在相对滑动，在不能保证充分润滑的条件下，将引起铰链的磨损。

磨损导致链轮节距增加，链与链轮的啮合点外移，最终将产生跳齿或脱链而使传动失效。

由于磨损主要表现在外链节节距的变化上，内链节节距的变化很小，因而实际铰链节距的不均匀性增大，使传动更不平稳。

它是开式链传动的主要失效形式。

但是近几年来由于链轮的材料、热处理工艺、防护和润滑的状况等都有了很大的改进，因而在闭式传动中链因铰链磨损而失效已不再是限制链传动的主要因素。

3、链条铰链的胶合由于套筒和销轴间存在相对运动，在变载荷的作用下，润滑油膜难以形成，当转速很高时，使套筒与销轴间发生金属直接接触而产生很大摩擦力，其产生的热量导致套筒与销轴的胶合。

在这种情况下，或者销轴被剪断，或者套筒、销轴与链板的过盈配合松动，从而造成链传动的失效。

4、链条静力拉断在低速重载的传动中或者链突然承受很大的过载时，链条静力拉断，承载能力受到链元件的静拉力强度的限制。

5、多次冲击破断工作中由于链条反复启动、制动、反转或受重复冲击载荷时承受较大的动载荷，经过多次冲击，滚子、套筒和销轴最后产生冲击断裂。

它的应力总循环次数一般在以内，它的载荷一般较疲劳破坏允许的载荷要大，但比一次冲击破断的载荷要小。

6、链轮轮齿的磨损或塑性变形在滚子链传动中，链轮轮齿磨损或塑性变形超过一定量后，链的工作寿命将明显下降。

可以采用适当的材料和热处理来降低其磨损量和塑性变形。

通常链轮的寿命为链的寿命2～3倍以上，故链传动的承载能力以链的强度和寿命为依据。

二、滚子链传动的额定功率链传动的工作情况不同，失效形式也不同。

传递功率 P4小链轮转速 n125传动比 i= 1.667通常i≤7；推荐i=2~3.5；当V＜2m/s且载荷平稳时，i可达10小链轮齿数 z1(取奇数>17)3826Zmin=17优先选用齿数17，19，21，23，25，38，57，76，95，114大链轮齿数 z2(取奇数<114)63z2大时，节距(或总长)磨损伸长率许用值（△p/p）减少，链传动的磨损寿命降低，且传动尺寸大。

张紧链轮齿数 zi≈38张紧链抡的布置应根据具体结构情况确定，一般推荐配置在链条松边靠近小链轮处，且在链边的外侧，以增加小链轮的包角。

张紧链轮至少应有3个齿与链条啮合。

小链轮齿数系数 Kz 1.34齿数9=0.446,10=0.5, 11=0.554,12=0.6 09,13=0.664,14= 0.719,15=0.775, 16=0.831,17=0.8 87,18=0.943,19= 1,20=1.06,21=1. 11,22=1.17,23=1 .23,24=1.29,25= 1.34链条排数 m2多排链排数系数 Km 1.7工况系数KA1设计功率 Pd 5.074626866链条节距选用 p15.875根据设计功率Pd和小链轮转速n1。

根据《机械零件设计手册》P577选用合适的节距p。

滚子链传动的设计计算注：为使传动平稳、结构紧凑，特别在高速下，宜选用节距较小的链条，速度高、功率大时，可选用较小的多排链。

选用多排链时应注意传动对脏污和误差是比较敏感的。

验算小链轮轮觳孔径 dk≤dkmax32dkmax查《机械零件设计手册》P580大轮孔径 dk230初定中心距 a0（一般取a0max）1524a0max=35*p1524a0min=321.77355可保持小链轮上的包角不小于120°，且大小链轮不会相碰。

系数c115.83143494a0p（以节数表示的中心距初定值）96链长节数 Lp（圆整取偶数）288242.664911链条长度 L（m） 4.572系数c2237.5理论中心距 a1884.097449△a 5.652292347实际中心距 a'1878链速 v (m/s)0.251354167有效圆周力 Ft15913.80025作用于轴上的拉力 FQ19096.5603润滑方式（P581）小轮 z1大轮 z2链号p dr 链轮齿数384205B85节距 p15.87515.87506B9.525 6.35滚子外径 dr10.1610.1608A12.77.92排距 pt16.5916.5908B12.78.51小轮孔径 dk13210A15.87510.16大轮孔径 dk23010B15.87510.16链轮分度圆直径 d192.2393537212.431154滚子链链轮的基本参数和主要尺寸3R GBT 1244 -1985ri平稳载荷1中等冲击严重冲击水平传动和倾斜传1动接近垂直的传动。