鋁型材冷卻臺的主鏈輪設計

梁廣銘， 伍偉杰

（順德職業技術學院，廣東 順德 528300）

鋁型材冷卻臺的主鏈輪設計

梁廣銘， 伍偉杰

（順德職業技術學院，廣東 順德 528300）

鏈傳動是鋁型材生產線的主要傳動方式。文中介紹了鋁型材生產線中冷卻臺的主鏈輪設計過程，如鏈條選型、鏈輪結構設計，滿足了冷卻臺的工作傳動要求。

冷卻臺；鏈傳動；鏈輪

0 引 言

鋁型材具有質量輕、成型優、強度高、耐腐蝕、壽命長、少污染、可再生、散熱性較好等多種優點，因此廣泛應用于機械設備、軌道交通與汽車制造、工程建筑、計算機配件、電器、家具、日用文體、醫療設備等各行各業中。鋁型材自動生產線能夠實現自動量產，滿足市場非常大的需求量，且保證鋁型材的品質、減小資源的消耗。鋁型材自動生產線由前端的加熱爐、擠壓機及后部的輔線組成。輔線包括：滑出臺、牽引機及牽引臺、停料臺、取料臺、冷卻臺（冷床）、拉直機及拉直臺、送料臺、鋸切臺、疊料臺等。輔線同時采用優質高溫毛氈輸送帶和無級調速高溫毛氈滾筒輸送，能有效防止鋁型材二次刮傷、變形，具備較高的傳送和生產效率。

鋁型材自動生產線采用鏈傳動作為主要的傳動方式，如圖1。本文以其中最典型的冷卻臺鏈傳動中的主鏈輪設計為例，介紹其設計要點及過程。

圖1 鋁型材的生產輔線

1 主鏈輪的設計要求與關鍵參數確定

冷卻臺的主傳動結構是：采用額定轉速為1480 r/min的三相交流異步電動機作為動力電機，采用速比為1:87的擺線減速器進行減速，采用鏈傳動連接減速器與冷卻臺主鏈輪，主鏈輪帶動鋁梁鏈條及高溫毛氈帶，從而將毛氈帶上的鋁型材傳動到下一工序。

鏈輪和鏈條的關鍵參數是節距和齒數，節距決定齒形大小及傳動承載力，齒數決定鏈輪的直徑大小。關鍵參數的確定如下：

1）確定鏈條在主鏈輪上的包角大小，如圖2結構示意圖，主鏈輪與兩側凹輪之間距離為140 mm，鏈條在鏈輪的包角為180°，為避免鏈條和毛氈帶撓曲過大，包角應略小于180°，同時為保證嚙合齒數則包角也不宜過大，通過主鏈輪與兩側凹輪的位置、松緊機構進行調整。

2）鏈條初選型，根據傳送的鋁型材的不同規格和類似設備，鋁型材的承重由多達28個鋁梁機構分擔，故初步選擇ISO鏈號為10A的雙排帶蓋鏈條，其節距P為15.875 mm，排距Pt為18.11 mm，具體參數見表1；雙排鏈輪傳動穩定，傳動力是單排鏈的1.6～1.8倍，適合作勻速力矩的傳動，如輸送帶，同步勻速傳遞作用等。

表1 10A鏈條結構參數 mm

3）根據主鏈輪和兩側凹輪的位置布局，確定鏈輪齒數及鏈輪直徑大小。考慮如圖1主鏈輪和兩側凹輪的位置，水平距離約為140 mm，豎直距離約為95 mm，確定鏈輪直徑大小約為φ160 mm；而10A鏈條節距為15.875 mm，根據鏈輪分度圓d的計算公式，得鏈輪齒數z為29，分度圓直徑d為146.82 mm，符合傳動機構的尺寸要求。

圖2 主鏈輪傳動機構示意圖

2 主鏈輪結構設計過程

依照以上鏈條和鏈輪主要參數的確定：節距為15.875 mm、雙排鏈的排間距為18.11 mm，鏈輪齒數為29，可以參照國家標準計算確定主鏈輪的各種結構參數，如徑向結構參數、軸向齒形參數、輪圈結構參數。

2.1 軸向結構參數

徑向結構參數包括分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df、齒側凸緣（或排間槽）直徑dg、齒槽形狀參數等，如圖3。

齒頂圓直徑的取值范圍為156.50 mm≥da≥151.66 mm，則取較大的直徑并圓整為155 mm。取值da=154.69 mm。

齒根圓直徑df=d-d1=146.82-10.16=136.66 mm。齒側凸緣直徑dg：

（內鏈板高度h2取值見表1）。

分度圓弦齒高的取值范圍為5.28 mm≥ha≥2.86 mm，取值ha=4.38 mm。

齒槽形狀參數包括齒側圓弧半徑re、滾子定位圓弧半徑ri,滾子定位角α。

圖3 鏈輪的徑向結構參數

齒側圓弧半徑re：

齒側圓弧半徑的取值范圍為：82.99mm≥re≥37.795mm，取值re=80 mm。

滾子定位圓弧半徑ri:

滾子定位圓弧半徑的取值范圍為：5.89 mm≥ri≥5.13 mm,取值ri=5.10 mm。

圖4 主鏈輪主要結構參數

滾子定位角取值范圍為136.89°≥α≥116.89；取值α=126.90°。

依據以上的計算結果，可繪制主鏈輪結構如圖4所示。

2.2 徑向齒輪廓結構參數

徑向齒輪廓結構參數如圖5所示，包括齒寬bf1、鏈輪齒總寬bf2、齒側倒角ba、倒角直徑rx、齒側凸緣（或排間槽）圓角半徑ra。齒寬bf1=0.93b1=0.93×9.4=8.742 mm（內鏈節內寬b1取值見表1）;齒側倒角ba=0.13p=0.13×15.875=2 mm;倒角直徑rx公稱=p=15.875 mm;鏈輪齒總寬bf2=(2-1)pt+bf1=(2-1)×18.11+8.742=26.66 mm；齒側凸緣（或排間槽）圓角半徑ra≈0.04p=0.04×15.875=0.635 mm。

根據計算參數設計主鏈輪徑向齒輪廓參數如圖6所示。

2.3 輪圈結構參數

圖5 徑向齒輪廓結構參數示意

圖6 主鏈輪的徑向齒輪廓參數

圖7 焊接輪圈的主鏈輪

圖7 主鏈輪三維造型

為了帶動毛氈帶時增大接觸面，所以鏈輪兩側焊接輪圈。為了焊接時定位好，在鏈輪的兩端面增加φ112 mm、寬2.5 mm的圓柱位，如圖7所示。為避免輪圈刮碰毛氈帶，輪圈最高點應比鏈條蓋低約2 mm，鏈條蓋尺寸參照所選擇廠家的結構參數。主鏈輪的內孔配直徑30 mm的軸，鍵的尺寸可參考機械設計手冊。輪轂尺寸dh=dk+2h=60 mm，取值dh=60 mm。2.4 3D造型

經過以上結構參數的計算與設計，使用設計軟件SolidWorks繪制主鏈輪的三維造型如圖7所示。

3 結語

主鏈輪的設計基于冷卻臺的性能要求，同時結合所選型的帶蓋鏈條的結構尺寸，設計了鏈輪與輪圈一體的主鏈輪結構，獲得了良好的傳動效果。

[1] 成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2010.

Main Sprocket Design of Section Aluminum Cooling Machine

LIANG Guangming,WU Weijie
(Shunde Polytechnic,Shunde 528300,China)

Chain transmission is the main transmission way of section aluminum production line.This paper introduces design process of main sprocket used in cooling machine,including chain selection,sprocket design.This design satisfies the cooling machine working requirement.

cooling machine;chain transmission;sprocket

TH 132.45

A

1002－2333（2018）01－0117－03

（編輯黃 荻）

梁廣銘（1996—），男，專科在讀，數控技術專業。

收稿子日期：2017-03-28