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。图为链在一定寿命下，小链轮在不同转速时由各种失效形式所限定的极限功率曲线(亦称帐篷曲线)。图中： 1是在良好而充分润滑条件下由磨损破坏限定的极限功率曲线； 2是在变应力下链板疲劳破坏限定的极限功率曲线；
3是由滚子套筒冲击疲劳破坏限定的极限功率曲线； 4是由销轴与套筒胶合限定的极限功率曲线；
5是良好润滑条件下的额定功率曲线，是设计时所使用的曲线；
6是润滑条件不好或工作环境恶劣的情况下的极限功率曲线，这种情况下链磨损严重，所能传递的功率甚低。
滚子链的极限功率曲线 推荐的润滑方式
1－人工定期润滑；2－滴油润滑；3－油浴或飞贱润滑；4压力
喷油润滑
注意： 1、
是在特定条件下得到的。
=19；
=100节；单排链；两链轮安装在平行的水平轴上，两链轮
特定条件：是指
共面；载荷平稳；按照推荐的润滑方式润滑；工作寿命为15000小时；链因磨损而引起的相对伸长量不超过3%。
2、当实际情况不符合特定条件时，应对查得的
值进行修正。
值按如下数值降低：
(寿命不能
3、当不能保证按推荐的润滑方式时，则设计时应将 当
1.5m/s，润滑不良时，降至(0.3～0.6)
；无润滑时，降至0.15
保证15000小时)； 当1.5m/s<
7m/s，润滑不良时，降至(0.15～0.3)
；
当>7m/s，若润滑不良时，该传动不可靠，不宜采用。
三、滚子链传动的设计步骤和方法
链传动设计根据链速不同分为一般与低速两种情况：通常，一般(按功率曲线设计计算，低速(<0.6m/s)链传动按静强度设计计算。
0.6m/s)的链传动
1、一般(0.6m/s)的链传动设计方法 (1)确定链轮齿数和速比
链轮齿数的多少对传动平稳性和使用寿命有很大影响。小链轮齿数的选择应适中。若小链轮齿数过少，运动速度的不均匀性和动载荷都会很大；链节在进入和退出啮合时，相对转角增大，磨损增加，冲击和功率损耗也增大。
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。
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。如
选得太大，大链轮齿数
则将更大，除了增大传动尺寸和重量外，也会因链条节距的伸长而发生脱链，导致降低使用寿命。
确定后，从动轮齿数
=
，通常
=120。链传动速比通常小于6，推
可达到10。
荐=2～3.5，但在<3m/s，载荷平稳外形尺寸不受限制时，
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。 当链速很低时，滚子链传动小链轮最小齿数可选到传动比按表选取。
小链轮齿数
传动比 齿数 1~2 27~31 3~4 25~33
5~6 17~21 >6 17 =9，一般小链轮齿数可根据
(2)确定计算功率
链传动所需的额定功率按下式确定：
K AP P ca ?
链传动工作情况系数
原动机种类 载荷情况 电动机 汽轮机 内燃机 有流体机构 无流体机构 平稳的传动 稍有冲击的传动 有大冲击的传动 1.0 1.3 1.5
1.0 1.2 1.4 1.2 1.4 1.7 (3)链的节距
链节距的大小直接决定了链的尺寸、重量和承载能力，而且也影响链传动的运动不均匀性(也称多边形效应)，产生冲击、振动和噪声。为了既保证链传动有足够的承载能力，又减小冲击、振动和噪声，设计时应尽量选用较小的链节距。在高速重载时，宜用小节距多排链；低速重载时，宜用大节距排数较少的链。
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，并且还要结合表9-1查出合适的链节距和排数。
KAP P0?KzKLKP 式中：
为特定条件下链所能传递的功率； Pca为链传动的计算功率；
值较表值要大得多；
为小链轮齿
为工作情况系数，当工作情况特别恶劣时，
数系数，
为多排链系数；
为链长系数，链板疲劳查曲线1，滚子、套筒冲击疲劳查曲线2。
(2)选择型号，确定链节距和排数 链的型号由
和小链轮转速
由图6-7确定链条型号、链节距。
(4)确定中心距和链节数
中心距的大小对传动有很大影响。中心距小时，链节数少，链速一定时，单位时间内每一链节的应力变化次数和屈伸次数增多，因此，链的疲劳和磨损增加。中心距大时，链节数增多，吸振能力高，使用寿命长。但中心距太大时，又会发生链的颤抖现象(尤其在松边上)，使运动的平稳性降低。
设计时如无结构上的特殊要求，一般可初定中心距=(30～50)80
，最小中心距
可按下式取值：
。最大中心距
当3时， ＝(＋)＋(30～50) (mm)
当>3时， 式中：
、
＝(＋) (mm)
分别为小、大链轮的顶圆直径(mm)。
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