30t/h鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)輸送鏈系統(tǒng)鏈輪齒數(shù)優(yōu)化

趙俊天，胡升陽(yáng)，董亞亞

（蘭州理工大學(xué)，甘肅蘭州 730050）

1 鏈輪齒數(shù)優(yōu)化選用

（1）鏈輪的齒數(shù)奇偶選擇

由于30 t/h 鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)的鏈節(jié)數(shù)為10 段構(gòu)成，30 節(jié)9 段，40 節(jié)一段，共計(jì)310 節(jié)，為偶數(shù)，而鏈輪齒數(shù)通常應(yīng)取為奇數(shù)，以使磨損均勻[3]，減少磨損量。

（2）主從鏈輪齒數(shù)的確定

鏈輪齒數(shù)的多少對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性和使用壽命有很大的影響。

從動(dòng)鏈輪齒數(shù)不宜過(guò)多或者過(guò)少，當(dāng)從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)過(guò)少時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度的不均勻性和動(dòng)載荷會(huì)很大;鏈節(jié)在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，相對(duì)轉(zhuǎn)角會(huì)增大，導(dǎo)致銷(xiāo)軸和套筒的磨損增加，鏈與鏈輪的沖擊能量、鏈的拉力都相應(yīng)地增加，因而傳動(dòng)的功率也會(huì)提高。

在一般情況下，滾子鏈傳動(dòng)從動(dòng)鏈輪最少齒數(shù)Zmin>9，滾子鏈輪傳動(dòng)從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z1可根據(jù)鏈速按表（1）選取[3]。

表1 從動(dòng)鏈輪齒數(shù)選擇表

現(xiàn)已知鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的鏈條速度范圍在v<8 m/s，故選用的從動(dòng)鏈輪齒數(shù)在17～25 之間。

同時(shí)，依據(jù)機(jī)械原理[2]，可知主動(dòng)鏈輪鏈條的嚙合情況，如圖1 所示。

圖1 主動(dòng)鏈輪鏈條嚙合示意圖

鏈條的速度：

鏈輪分度圓半徑：

鏈條速度不均勻程度：

式中，Mmin為鏈條最小速度；Mmax為鏈條最大速度 ；Mm為鏈條平均速度 ；P為鏈條節(jié)距 ；Z2為主動(dòng)鏈輪齒數(shù)。

故鏈條不均勻系數(shù)與齒數(shù)有直接關(guān)系。

圖2 鏈輪鏈條嚙合角位置示意圖（α=180°/Z1,β=0°）

圖3 鏈輪鏈條嚙合角位置示意圖（α=0°,β=180°/Z2)

從動(dòng)鏈輪的角速度vx是不斷變化的，其平均速度為v=n1Z1P。

主動(dòng)鏈輪的角速度:

瞬時(shí)傳動(dòng)比：

由于鏈傳動(dòng)時(shí)，角度是變化的，所以瞬時(shí)傳動(dòng)比也是變化的。

當(dāng)主動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)到圖（2）位置時(shí)（α=180°/Z1,β=0°)：

瞬時(shí)傳動(dòng)比imax：

當(dāng)主動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)到圖（3）位置時(shí)（α=0°,β=180°/Z2）：

瞬時(shí)傳動(dòng)比imin：

角速度的不均勻系數(shù)：

2 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 計(jì)算結(jié)果

由此可知，當(dāng)選用從動(dòng)鏈輪Z1=23，主動(dòng)鏈輪Z2=29 時(shí)較以往選用Z1=16，Z2=20 有很大的提升改進(jìn)，角速度的不均勻系數(shù)有明顯的降低，鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)也將更加趨于平穩(wěn)。

同時(shí)，鏈傳動(dòng)是利用中間撓性件鏈條和鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。它具有帶傳動(dòng)和齒傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是瞬時(shí)傳動(dòng)比變化，因?yàn)殒湽?jié)與鏈輪相嚙合時(shí)，可看成是鏈節(jié)繞在多邊形的鏈輪上。鏈的節(jié)距P越大，鏈輪齒數(shù)Z越少，則鏈輪的不均勻性以及附加的動(dòng)載荷越大。

設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，在滿(mǎn)足鏈傳動(dòng)傳遞功率的前提下，應(yīng)盡可能選用較小的節(jié)距和較多的齒數(shù)[3]。

現(xiàn)已知鏈節(jié)距的大小和鏈條的傳動(dòng)速度，故綜合考慮選用從動(dòng)鏈輪齒數(shù)為Z1=23，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)為Z2=29。其較以往的鏈輪傳動(dòng)系統(tǒng)減小了磨損量[3]，同時(shí)不均勻系數(shù)減少了52.045 3%。

3 結(jié)論

本論文通過(guò)對(duì)鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)鏈輪齒數(shù)的研究，為提高輸送鏈平穩(wěn)性提供一些依據(jù)。由于鏈傳動(dòng)是利用中間撓性件鏈條和鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。具有帶傳動(dòng)和齒傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但瞬時(shí)傳動(dòng)比變化，其鏈節(jié)與鏈輪相嚙合時(shí)，視為是鏈節(jié)繞在多邊形的鏈輪上。30 t/h 鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)的鏈條節(jié)距P較大，且鏈輪齒數(shù)少，鏈輪的不均勻性以及附加的動(dòng)載荷都較大。本文在設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，在滿(mǎn)足鏈傳動(dòng)傳遞功率的前提下，由于鏈條的節(jié)距現(xiàn)已確定，故盡可能選用較多的齒數(shù)[3]。在綜合考慮最后通過(guò)計(jì)算，設(shè)計(jì)選用了從動(dòng)鏈輪齒數(shù)為Z1=23，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)為Z2=29。其較以往的鏈輪傳動(dòng)系統(tǒng)不但減小了磨損量[3]，同時(shí)不均勻系數(shù)減少了52.045 3%，對(duì)改善鋁錠表面“水波紋”提供了改進(jìn)方法。

[1]孟繁忠等.齒形鏈嚙合原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)山版社，2008：142.

[2]鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1997：153-228.

[3]彭文生，李志明，黃華梁.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2002：229-241.

[4]千嚴(yán)興，榮發(fā)，趙塞良.滾子鏈傳動(dòng)嚙合機(jī)理的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2003，23(5)：146-148.

[5]芮執(zhí)元，周金良.鑄造機(jī)輸送鏈穩(wěn)定性分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2008（10）.