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项目五 车床主轴箱套筒滚子链的安装
一、教学目标
1. 了解链传动的概念。
2. 熟悉链传动分类与维护。
3. 掌握链传动数据计算。
二、课时分配
安排6课时。
三、教学重点
通过本项目的学习，可以掌握链传动相关知识，具备对机器中的链传动进行结构、运动分析及拆装的能力。
四、教学难点
1．熟悉链传动分类与维护。
2．掌握链传动数据计算。
五、教学内容
如图5-1所示，车床是进行轴类零件加工的金属切削机床。工作时，工件在主轴的带动下做旋转运动，车刀移动做进给运动。车床由主轴箱、溜板箱、进给箱等部件组成。主轴箱的作用是安装主轴和实现主轴的变速，其中链传动起了非常重要的作用。
图5-1车床主轴箱链传动
一、链传动概述
1.链传动的组成和工作原理
如图5-2所示，链传动是由主动链轮、从动链轮、链条及机架组成的。链轮具有特定的齿形，链条套装在主动链轮和从动链轮上。工作时，通过链条的链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。
图5-2链传动
2.链传动的类型
按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链如图5-3所示，主要用于起重机械中提起重物，其工作速度v≤0.25 m／s。牵引链如图5-4所示，主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度v≤4 m／s。传动链用于一般机械中传递运动和动力，其工作速度v≤15 m／s。
图5-3起重链
图5-4牵引链
常用的传动链按照结构不同，有滚子链和齿形链两种。
齿形链是由铰链连接的齿形板组成的，根据铰接的结构不同，分为圆销铰链式、轴瓦铰链式和滚子铰链式三种。圆销铰链式齿形链如图5-5所示，主要由套筒、齿形板、销轴和导片组成。与滚子链相比，齿形链传动平稳，传动速度高，且噪声小，因而又叫无声链；但摩擦力较大， 易磨损，成本较高。
(a)齿形链传动
(b)链轮
(c)链条
图5-5齿形链传动
3.链传动的特点和应用
（1）链传动的特点
1)在传递相同动力时，链传动结构比带传动紧凑，承载能力大。
2)链传动是啮合传动，可获得准确的平均传动比。
3）由于链节是刚性的，故瞬时传动比不稳定，传动平稳性差，工作时有噪声且链速不宜过高。
4)由于链传动不需要初拉力，因此链轮作用在轴和轴承上的径向压力比带传动小，效率高。
5)链传动可在温度较高、灰尘较多、湿度较大和有油污的环境工作，但安装精度要求较高，制造成本也较贵。
（2）链传动的应用
二、套筒滚子链和链轮
1.套筒滚子链的结构和标准
（1） 套筒滚子链的结构
套筒滚子链的结构如图5-6所示，是由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。销轴与外链板、套筒与内链板分别采用过盈配合连接，销轴与套筒、滚子与套筒之间为间隙配合连接，当链节屈伸时，内链板与外链板之间就能产生相对转动。内链板紧压在套筒两端，销轴与外链板铆接，分别称为内、外链节，内外链节构成一个铰链。当链条与链轮啮合时， 滚子与轮齿之间是滚动摩擦，从而减少了链条和链轮齿的磨损。内、外链板均制成8字形，以减轻重量并保持链板各横截面的强度大致相等。
图5-6套筒滚子链结构
传动链使用时总是首尾相连成环形。当链节总数为偶数时，内链板和外链板首尾相接，可用开口销或弹簧卡将销轴锁紧，如图5-7(a)、(b)所示。当链节总数为奇数时，则应采用过渡链节进行连接，如图5-7 (c) 所示。过渡链节的弯链板在工作时易产生附加弯曲应力，故应尽量避免采用。因此，链节总数最好为偶数。
(a)开口销接头
(b)弹簧卡接头
(c)过渡链节
图5-7滚子链的接头形式
（2）链条标准
滚子链已经标准化，GB／T 1243-2006规定了滚子链的基本参数和尺寸。
1）滚子链基本参数
①节距p
滚子链上相邻两滚子中心的距离称为链的节距，用p表示。链条的节距p越大，链条各零件的尺寸越大，链条所能传递的功率也越大；但当链轮齿数一定时，节距增大将使链轮直径增大。
②排数
在承受较大载荷，传递功率较大时，可用小节距的双排链或多排链，如图5-8所示。多排链的承载能力与排数成正比，但排数越多，越难使各排受力均匀，故排数不宜过多，常用双排链或三排链，四排以上的很少用。
图5-8多排链
2）滚子链的标准
我国目前使用的滚子链的标准分为A、B两个系列。A系列用于重载、高速的重要传动，B系列用于一般的传动。常用的是A系列，其主要参数见表5-1。
表5-1 A系列滚子链的基本参数和尺寸（GB／T 1243-2006）
滚子链标记为：链号、排数、链节数、标准号。其中，链号数乘以25.4／16 mm即为节距值。
链传动标记示例如下：
2.链轮
图5-9链轮齿形
（1）链轮的齿形
链轮的齿形应满足下列要求：链条滚子能平稳、自由地进入和退出啮合；不易脱链；啮合时滚子与齿面接触良好；允许链条节距有较大的增量；齿形简单，便于加工。
如图5-9所示，国家标准GB／T 1243-2006规定，滚子链链轮端面的齿形为“三圆弧一直线”的标准齿形，由弧、、和直线bc组成，其中abcd为齿廓工作段。
（2）链轮的主要参数及几何尺寸的计算
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见表5-2。
表5-2 滚子链链轮的主要尺寸及计算公式
（3）链轮的结构
链轮的结构由轮毂、腹板、轮缘三部分组成，具体结构型式由链轮直径大小而定。直径较小的链轮制成整体式或腹板式，如图5-10（a）所示；直径中等的链轮制成腹板式，如图5-10（b）所示；直径较大 (d＞200 mm)的链轮制成组合式，如图5-10（c）所示，通过焊接、螺栓连接或铆接等方法将轮缘和轮毂联成一体。
图5-10链轮的结构
三、链传动的运动特性
1.平均传动比
如图5-11所示，链条和链轮啮合传动时，链轮每转一周，链条随其绕过的链长为齿数z与链节距p之积，则链条的平均速度为
v=n1z1p/(60×1000)=n2z2p/(60×1000)
式中：n1、n2——主、从动链轮的转速，r／min；z1、z2——主、从动链轮齿数。
图5-11链传动的运动特性
链传动的平均传动比为
i12=n1/n2=z2/z1
由于z1、z2不变，所以链传动可保持恒定的平均传动比。
2.运动不均匀性
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。如图5-11所示，主动轮以等角速度ω1转动时，链条销轴中心的圆周速度v1=r1ω1，链条的瞬时速度v应等于v1在水平方向上的分速度，即v=v1cosα。每一链节从进入啮合到脱离啮合，v1与水平方向的夹角α在±180°/z1范围内变动，从而引起链速v经历“最小—最大—最小”的周期性变化。与此同时，从动链轮角速度ω2也产生变化，所以链传动的瞬时传动比i=ω1ω2是变化的。
由于链速和从动轮角速度作周期性变化，产生加速度a，在链条链节与链轮轮齿啮合的瞬间，产生惯性冲击，引起较大的动载荷，使链条呈周期性上下抖动，造成链传动运动的不均匀性。链轮齿数越少，节距越大，影响越大。链传动工作时不可避免地会产生振动、冲击，因此一般将链传动安排在低速级。
四、链传动的失效形式
链传动的失效通常是由链条的失效引起的，链条的主要失效形式有铰链磨损、疲劳破坏、铰链胶合、套筒、滚子疲劳点蚀和链条拉断。
（1）铰链磨损
（2）疲劳破坏
（3）铰链胶合
（4)套筒、滚子疲劳点蚀
（5）链条拉断
五、链传动的布置、张紧与润滑
1.链传动的布置
通常情况下链传动两链轮的两轴线应平行布置，回转平面应在同一平面内，否则易引起脱链和不正常磨损；应使链条主动边(紧边)在上，从动边(松边)在下，以免松边垂度过大时链与轮齿相干涉或松、紧边相碰；如果两链轮中心的连线不能布置在水平面上，其与水平面的夹角应小于45°；应尽量避免中心线垂直布置，以防止下链轮啮合不良。链传动的合理布置见表5-3。
表5-3链传动的布置
2.链传动的张紧
链传动正常工作时，应保持一定的张紧程度。链传动的张紧程度，合适的松边垂度推荐为f=(0.01～0.02) a，a为中心距；对于重载、经常启动、制动、反转的链传动以及接近垂直的链传动，松边垂度应适当减小。链传动的张紧可采用以下方法：
（1)调整中心距。增大中心距可使链张紧，对于滚子链传动，其中心距调整量可取为2p，p为链条节距。
（2)缩短链长。当链传动没有张紧装置而中心距又不可调时，可采用缩短链长(即拆去链节)的方法将因磨损而伸长的链条重新张紧。
（3)使用张紧轮。如图5-12所示，张紧轮应设在松边，靠近小链轮处。
图5-12链传动的张紧
3.链传动的润滑
良好的润滑可以减少链传动的磨损，提高工作能力，延长使用寿命。
（1）润滑方式
链传动的润滑方式是根据链速和链节距来选定，常用的润滑方式见表5-4。
表5-4链传动的润滑
（2）润滑油
车床主轴箱套筒滚子链的安装
项目工单：参照图5-6所示车床主轴箱套筒滚子链结构图，安装套筒滚子链。
一、套筒滚子链结构分析
如图5-13所示，套筒滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。销轴与外链板、套筒与内链板分别采用过盈配合连接；销轴与套筒、滚子与套筒之间为间隙配合连接。
图5-13套筒滚子链结构分析
二、工具选择
手锤、手钳。
三、工作实施
1.安装外链节
用手锤将销轴装入外链板，如图5-14所示。
图5-14安装外链节
2.安装内链节
用手锤将套筒装入下内链板，将滚子套在套筒外，将上内链板装入套筒，如图5-15所示。
图5-15安装内链节
图5-16连接内、外链节
3.连接内、外链节
将内链节套入外链节，如图5-16所示。
4.安装过渡链板
将过渡链板装入销轴，如图5-17所示。
图5-17安装过渡链板
图5-18安装开口销
5.安装开口销
用手钳安装开口销，如图5-18所示。
六、课后作业
1. 链传动的失效通常是由 的失效引起的， 的主要失效形式有铰链磨损、 、铰链胶合、 和 。
2. 链轮的齿形应满足下列要求：链条滚子能平稳、自由地 啮合； ；啮合时滚子与 良好；允许 有较大的增量；齿形简单，便于加工。
3. 链传动是由 、 、 及 组成的。
4.链传动的张紧可采用以下方法： 、 、 。

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