链传动

本计算用于普通滚子链传动进行几何和强度设计。

程序可以解决以下问题:

  1. 选择适合功率的链的类型;
  2. 根据功率,几何参数及重量选择最佳设计方案;
  3. 计算几何参数,强度及工作参数;
  4. 计算功率参数及轴上载荷;
  5. 提供二维绘图及三维建模。

程序与CAD系统一起工作,包括滚子链对应的数据库。本计算引用了以下标准或参考文档中的程序、算法及数据。

标准列表: ANSI/ASME B29.1M (Dec2001), ANSI/ASME B29.3, DIN 8187, DIN 8181, DIN 8181, DIN 8164, DIN 8150, ISO R606, ISO 1275, BS 228, JIS B1801, JIS B1803.

提示:您可以参照比较文档"传动选择"选择一个合适的传动类型。

控制结构及语法.

相关控制结构与语法部分的内容请查看 "控制结构与语法"。

项目信息.

本项目的相关信息请查看 "项目信息".

计算过程

典型的滚子链传动设计计算包含以下步骤:

  1. 输入传动的功率参数(传递功率,速度); [1]
  2. 设置载荷方式、设计工作参数(驱动类型等); [1]
  3. 选择链的类型或标准; [2.2]
  4. 在[2.3]中选择轴距的设计方法并点击按钮“自动设计”[2.4];
  5. 如果结果不能满足需要,请从表[2.8]中根据其他条件选取另一个方案;
  6. 校核或者手动修改行[3.1,3.3,3.5和3.7]中的传动;
  7. 校验功率,速度系数和安全系数; [3.8 - 3.17]
  8. 校验计算系数 [4.2 to 4.9]或者修改不合适的参数并重新进行计算;
  9. 以新的文件名保存当前工作簿。
备注:计算基于标准条件进行,其中使用寿命为15000小时,工作温度最多为80 °C / 175 °F。如果在非标准条件下使用,请修改章[4]中的各系数,并与产品制造商联系。

载荷方式及工作参数 [1]

本段中可以设置计算单位,输入功率参数,载荷方式及其他用于计算的参数。

1.1 计算单位

从弹出列表中可以选择单位系统,已输入的值将自动进行转换。

1.2 传递功率

输入主动轮(轮1)所需的功率,从动轮的功率将自动根据滚子链传动的效率(一般在98%左右)进行计算。

备注:对于套筒滚子链,传递的功率范围为0.2 to 300kW / 0.3 to 450 HP。
提示:不同类型链的效率可以在表“Table”中进行修改。

1.3 链轮速度 (需求值).

输入主动轮的速度及从动轮所需的速度,所需传动比及实际传动比将据此进行计算[1.5]。根据需求的传动比,链轮的齿数将被进行设计,并最终决定实际传动比及从动轮速度。[1.4]

备注:最大转速根据链的理论速度决定。[3.9]

1.4 链轮速度 (实际值).

根据输入速度及链轮的齿数进行计算。

1.5 需求传动比/实际传动比

所需的传动比将根据所需的输入和输出速度决定,实际的传动比根据两个链轮的齿数进行计算。红色数值表示传动比超过了推荐范围。

备注:链传动的传动比最佳为1到6,最大可以到10到12。

1.6 扭矩

根据实际速度[1.4]和传递功率[1.2]进行计算。

1.7 主动机类型 (载荷).

选择最适合你的设计的主动机类型:

  1. 低启动力矩的电动机;

  2. 中启动扭矩的电动机, 高速多缸引擎 (2到6缸);

  3. 内燃机(低速, 1到2缸)。

1.8 从动机类型 (载荷).

选择最适合你的设计的从动机类型:

  1. 办公机械,定量装置,木工机械;

  2. 二冲程离心压缩机,粉料输送机,车床,钻床等;

  3. 专用机床,水压机,泵,块料输送机;

  4. 偏心压缩机,多冲程压缩机,碾碎机。

1.9 润滑类型

计算建立在预定的润滑条件[4.10和4.11]的基础上,可以从弹出列表中选择其他润滑类型。

1.10 链节数

通过开关控制链节数为偶数或随机数,对于奇数链节,需要使用特殊的链节来链接两个端部,将使得链的破坏力[3.2]下降大概20%,因为我们推荐使用偶数链节。

提示:降低链的破坏力的系数可以在链的表格中进行设置,见列22。
备注:建议您使用制造商推荐的系数。

1.11 链轮齿数

通过开关控制在“自动设计”中设计链轮使用奇数齿数或者随机齿数,一般情况下,推荐链轮齿数使用奇数,链节数使用偶数。

自动设计 [2]

自动设计将完成一系列选定链的尺寸设计,包括小链轮齿数范围[2.4]。 自动设计在任何改动后都将自动进行,最适合所需输入输出参数的方案将被保存在结果列表中,其中总重量最轻的方案将被作为最佳方案,并被导入到计算[3]中。

过程:

自动设计的过程如下:

  1. 输入段[1]中所需的各数据;
  2. 设置段[2]中用于自动设计的参数;
  3. 点击行[2.5]中的按钮“自动设计”,计算的状态将以文本显示。

2.1 链类型

列表中包含一系列根据ANSI/AGMA,DIN,ISO,BS标准的常用套筒滚子链,并在名称后面的括号中包含其所用标准,您可以按照以下参考标准能进行选择:

2.3 自动设计用轴距

如果您不知道如何具体轴距或者队轴距没有特殊要求,点击列表中的“优化”,则自动设计将提供一个推荐的最佳轴距。

如果您知道具体轴距,点击列表中的“手动”并输入所需值。

备注:如果选择的轴距不适合(太小),那么自动设计可能将无法得到任何解决方案。

2.4 链轮齿数取值范围

此处设置“自动设计”选择的解决方案的范围,齿数的推荐值见[3.3]。

备注:如果选择的范围较宽,可能需要计算较长时间。

2.5 自动设计 - 点击按钮

点击“自动设计”按钮开始初始化自动设计过程,具体过程将有指针显示。

2.6 根据参数对结果分类

方案列表中的结果可以在任意时刻通过弹出菜单中选择的条件进行重新分类。

2.7, 2.8, 2.9 解决方案列表

对于自动设计,表格中包含了所有可能的设计方案,这样可以手动根据某些条件进行选择并修改,选定某方案后,其中的数据将自动被导入计算[3]中。

解决方案列表中包含以下值:

符号 说明
z1 主动轮齿数
z2 从动轮齿数
n2 从动轮速度
i 传动比
A 轴距
Pp 给定条件下不同尺寸的链的额定功率
v 链的理论速度
SD 动态安全系数
p 链节处计算压力
SP 链节处安全等级
Pp% 链的功率利用的百分比
m 近似总重量(所有链轮 + 链)

设计及计算 [3]

自动设计的结果[2.5]或用户手动选择的方案[2.7]在本段中进行校验。

3.1 链选择 - 标准链标号(节距)

在列表中选择用于计算的链的尺寸,该列表中的数据根据选定的链的类型[2.2]而定。 链的规格在破折号后加以说明并在括号中给出链的节距。

3.2 链节距/链节数

选定链的间距及链节数的相关信息。

3.3 链轮 - 齿数 / 推荐值

在行中输入从动轮的齿数,右侧的绿色单元格中为推荐值,采用以下规则:

备注:在低速下可以选择更小的z1(可达7),主要用于传递运动而不是功率。最大限值为120齿。

3.4 节距直径

两个链轮的间距。

3.5 所需轴距 / 推荐值

输入所需轴距,根据链的间距得到的推荐值显示在右侧的绿色单元格中,一般为节距的40倍。

例图: 轴距, 间距, 链的松弛

3.6 实际轴距 / 取值范围

实际轴距由链的齿数及链节数决定,其中链节数根据所需轴距及链轮齿数计算而定并取整,同时实际轴距因此而定,右侧的绿色单元格为轴距的取值范围。

3.7 链节数

链节数必须满足轴距要求,如果复选框被选中,该值将被用于计算,如果您希望输入自己的数据,请取消复选框并输入数据。

3.8 链长度

该单元格给出了链的实际长度。

3.9 链速 / 最大值

左侧单元格为链的实际理论速度,右侧绿色单元格为给定类型的链在当前条件下的理论最大速度,超过该值的数值将以红色显示,达到临界时单元格将改变背景色。

提示:通过减少齿数或者选择更短的间距可以减少理论速度。
备注:链的最大速度可以通过结构调整及工作参数设置获得,此时建议您从制造商处获得技术支持。

3.10 设计功率 / 额定功率

设计功率根据需求功率进行计算,并根据一系列系数[4.2 到 4.8]进行调整,然后根据各链的额定功率进行选择。额定功率根据功率方程进行计算,如果设计功率超过额定功率,数值将以红色显示,如果超出1.5倍,则单元格背景将变为红色。

备注:本计算中链的额定功率根据各自的标准而定(ANSI B 29.1M,ISO 10823)。不同制造商的链的额定功率可能不同,因此建议您参考产品技术目录进行比较。

计算常用功率

功率方程用于计算额定功率,其中包含一系列对计算结果有影响的系数,为了更准确地对于特殊链所使用的系数的进行计算,我们可以向有需要的注册用户提供程序“功率方程编辑器”。

功率方程: 变量Exp1 ... Exp6为特定链的参数定义。

3.11 张力 / 离心力

张力是链传动中链轮直径及速度计算、传递功率的重要助成部分,张力作用来轴及轴承上,离心力一般出现在告诉链传动中,与张力共同作用在链上。

3.12 破坏力 (表格) / 链上作用力

当作用在链上的力不断增大时,导致链断裂时的值称为破坏力,为拉力和离心力的合力。

3.13 静态安全系数

左侧为实际值,右侧为通常条件下的推荐值,低于推荐值将以红色数值表示,达到临界时,整个单元格将成为红色。

提示:在轻载,低冲击,干净的工作条件下,安全系数可以取6到8。

3.14 动态安全系数

工作状态下的安全系数,类似于静态安全系数。

3.15 链节处计算压力/许用压力

左侧为链的实际压力值,右侧为最大值,不允许超过最大值,否则将以红色数字显示,表示超出了推荐值的范围。

3.16 链节处安全等级

此为链节处计算压力与许用压力的比率,一般应该大于1,否则将以红色数值显示。

3.17 链传动的总重量。

总重量是所有链轮及链的估计重量之和,默认材料为铸铁,链的重量根据额定值进行计算。

虽然估计重量可能与最终实际重量有一定的区别,但在设计中仍然可以起到优化设计作用。

链轮的重量根据右边的简单例图进行计算。

计算结果及系数 [4]

本段中给出用于计算“设计功率”[3.10]的相关系数及用于传动设计的其他参数。

4.1 功率调整系数

标准条件下,额定功率已经在功率图表中进行了定义,默认使用寿命为15000小时。

因此,需要根据实际工作条件,考虑一系列参数对所需传递功率进行修正。

4.2 齿数系数

齿数系数考虑了链轮齿数小于标准值的情况,本计算中取“K1=1.0”,齿数的影响在计算额定功率[3.10]已经包含在内。

备注:该系数仅仅用于比较设计功率与产品技术目录中的额定功率。

4.3 传动比系数

该系数考虑了不同于1:3的传动比的影响。

4.4 冲击系数(使用因数)

冲击系数考虑了不同于标准无冲击状态,根据预置在行[1.7,1.8]中的段[1]插入计算中。

4.5 轴距系数

该系数考虑了不同于最佳方案的轴距。

4.6 润滑系数

润滑方式和质量将影响链的使用寿命,该系数同时考虑了预设润滑质量下“设计功率”的计算。

4.7 温度系数

一般情况下K6=1.0,高温或低温环境请联系制造商,以下数据仅供参考:

温度
小于80 °C
小于175 °F
80 到 150 °C
175 到 300 °F
150 到 250 °C
300 到 480 °F
1.0 1.1 1.2

4.8 使用寿命系数

考虑传动日利用状况,本计算中取K7=1.0.您可以联系制造商获得该系数,以下数据仅供参考:

传动的日常利用时间 [小时]
8 16 24
1.0 1.1 1.2

4.9 计算及设置系数的依据

设计功率的计算根据标准的不同或制造厂商的不同而不同,本工作簿中的计算可以在ANSI/ISO两种标准中进行选择,或者根据制造商的建议自行进行选择。

4.10 推荐润滑方式

根据链的速度及其间距进行推荐。

4.11 许用润滑方式

润滑对于链传动的使用寿命及质量都有重要影响,因此需要加以注意。红色的文字表示选定的润滑方式组合无法使用。

备注:高速链不允许工作在润滑不足或者没有润滑的条件下。

4.12 链的最大松弛

给出了链轮在并行状态下链的最大松弛的推荐值。

4.13 链轮2速度的最小值/最大值

见[4.14]

4.14 速度变化系数

链传动中,由于链缠绕链轮运动的不规则,因此也将产生速度变化。从动轮的理论速度介于最小值和最大值之间,这种差异说明运动的不平稳并用百分比表示。

备注:这些冲击能够被大部分机器接受。

尺寸 [5]

本段提供两种类型的尺寸:

润滑方式

一般情况下推荐使用制造商建议的润滑方式,我们同样给出了一个润滑的推荐表。


链的规格


环境温度范围

-10 - 0°C

14 - 32°F

0 - 40°C

32 - 105°F

40 - 50°C

105 - 120°F

50 - 60°C

120 - 140°F

ANSI/AGMA

ISO/DIN

50及更低 10A/B及更低

SAE10

SAE20

SAE30

SAE40

60 - 80

12A/B-16A/B

SAE20

SAE30

SAE40

SAE50

100

20A/B

SAE20

SAE30

SAE40

SAE50

120及更高 24A/B及更高

SAE30

SAE40

SAE50

SAE60

 

图形输出及CAD系统.

关于如何导出二维或三维图形及与CAD系统进行交互的内容请查看 "图形输出及CAD系统"。

备注:用于CAD模型的链轮尺寸是许用最小值和许用最大值的平均值。

设置及语言选项.

关于计算参数设置及语言选择请查看 "设置及语言选项".

工作簿修改 (计算).

关于计算修改或扩展的相关内容请查看 "工作簿修改".

补充 - 当前计算:

所有可用链的参数都在页“Table”中给出,计算的基本数据被保存在表格“链类型-主表格”中,其中每一行代表一种链类型,表中的每一列给出了简单的定义描述。

为了更准确地对于特殊链所使用的系数的进行计算,我们可以向有需要的用户提供程序“功率方程编辑器”。