鏈傳動工作情況分析

　　

一.鏈傳動的運動分析

　　

1.鏈傳動的運動不均勻性

　　

鏈條進入鏈輪后形成折線，因此鏈傳動的運動情況和繞在正多邊形輪子上的帶傳動很相似，見圖9。邊長相當于鏈節距p，邊數相當于鏈輪齒數z。鏈輪每轉一周，鏈移動的距離為zp，設z1、z2為兩鏈輪的齒數，p為節距（mm），n1、n2為兩鏈輪的轉速（r/min）， 則鏈條的平均速度v（m/s）為

　　

v=z1pn1/60*1000=z2pn2/60*1000             (4)

　　

由上式可得鏈傳動的平均傳動比     i=n1/n2=z2/z1    (5)

　　

事實上，鏈傳動的瞬時鏈速和瞬時傳動比都是變化的。分析如下：設鏈的緊邊在傳動時處于水平位置，見圖6.9。設主動輪以等角速度ω1轉動，則其分度圓周速度為R1ω1。當鏈節進入主動輪時，其銷軸總是隨著鏈輪的轉動而不斷改變其位置。當位于β角的瞬時，鏈水平運動的瞬時速度 等于銷軸圓周速度的水平分量。即鏈速v

　　

v=cosβR1ω1                (6)

　　

　　

角的變化范圍在±φ1/2之間，φ1=360。/z1。當β=0時，鏈速最大，vmax=R1ω1；當β=±φ1/2時，鏈速最小，vmin=R1ω1cos(φ1/2)。因此，即使主動鏈輪勻速轉動時，鏈速v也是變化的。每轉過一個鏈節距就周期變化一次，見圖10。 同理，鏈條垂直運動的瞬時速度v`=R1ω1sinβ也作周期性變化，從而使鏈條上下抖動。

　　

　　

從動鏈輪由于鏈速v≠常數和γ角的不斷變化（圖9），因而它的角速度ω2=v/R2cosγ也是變化的。
鏈傳動比的瞬時傳動比i為     i=ω1/ω2=R2cosγ/R1cosβ          (7)
顯然，瞬時傳動比不能得到恒定值。因此鏈傳動工作不穩定。

　　

2．鏈傳動的動載荷

　　

鏈傳動在工作時產生動載荷的主要原因是：

　　

(1)鏈速和從動鏈輪角速度周期性變化，從而產生了附加的動載荷。鏈的加速度愈大，動載荷也將愈大。鏈的加速度為

　　

　　

可見，鏈輪轉速愈高、鏈節距愈大、鏈輪齒數愈少，動載荷都將增大。

　　

（2）鏈沿垂直方向分速度 也作周期性地變化，使鏈產生橫向振動，這也是鏈傳動產生動載荷的原因之一。

　　

(3)鏈節進入鏈輪的瞬時，鏈節與鏈輪輪 齒以一定的相對速度嚙合，鏈與輪齒將受到沖擊，并產生附加動載荷。如圖6.11所示，根據相對運動原理，把鏈輪看作靜止的，鏈節就以角速度-w進入輪齒而產生沖擊。這種現象，隨著鏈輪轉速的增加和鏈節距的加大而加劇。使傳動產生振動和噪聲。

　　

(4)若鏈張緊不好、鏈條松弛，在起動、制動、反轉、載荷變化等情況下，將產生慣性沖擊，使鏈傳動產生很大的動載荷。

　　

　　

由于鏈傳動的動載荷效應，鏈傳動不宜用于高速。

　　

二.鏈傳動的受力分析

　　

安裝鏈傳動時，只需不大的張緊力，主要是使鏈松邊的垂度不致過大，否則會產生顯著振動、跳齒和脫鏈。若不考慮傳動中的動載荷，作用在鏈上的力有：圓周力（即有效拉力）F、離心拉力FC和懸垂拉力Fy。如圖所示。

　　

　　

鏈在傳動中的主要作用力有：

　　

（1）鏈的緊邊拉力為  F1=F+FC+Fy  （N）     （8）
（2）鏈的松邊拉力為  F2=FC+Fy   （N）     （9）

　　

（3）圍繞在鏈輪上的鏈節在運動中產生的離心拉力FC=qv2  （N）  （10）
式中：q為鏈的每米長質量，Kg/m，見表6.1；
   v為鏈速m/s。

　　

（4）懸垂拉力
可利用求懸索拉力的方法近似求得    Fv=Kvqga    （N）  （11）
式中： a為鏈傳動的中心距，m；
    g為重力加速度，g=9.81m/s2；
    Kv為下垂量y=0.02a時的垂度系數，與安裝角β有關（圖12），見表3。

　　

鏈作用在軸上的壓力FQ可近似地取為FQ=(1.2~1.3)F，有沖擊和振動時取大值。