六、滚子链传动的设计计算
1、链传动的失效形式
1）链的疲劳破坏
链在工作时，链轮两边的链条一边张紧、一边松弛。链条不断由松边到紧边周而复始地运动着，所以它的各个元件都在变应力作用下工作，经过一定循环次数后，链板将会出现疲劳断裂，或套筒、滚子表面会出现疲劳点蚀（多边形效应引起的冲击疲劳）。因此，链条的疲劳强度成为决定链传动承载能力的主要因素。试验表明：在润滑良好的中等速度下工作的链条，在链板上首先出现疲劳断裂。链条越短，速度越高，循环快时，疲劳损坏越严重。
2）链条铰链的磨损
链条在工作时，铰链与套筒间承受较大的压力，传动时彼此又发生相对转动，导致铰链磨损，铰链节距伸长，而轮齿节距几乎不受磨损影响，结果将导致啮合点外移，严重时，产生跳链、脱链现象。
图9-15，铰链磨损后，节距由p增大为p+Δp，啮合点由d增大为d+Δd，链节距的增长量Δp和啮合圆的外移量Δd有如下关系
，当节距一定时，齿高就一定，即允许的啮合圆外移量就一定。齿数z越多，啮合圆的外移量Δd就越大，链从链轮上脱落的可能性就越大，为保证链条寿命，应使齿数少一些。
。
3）销轴与套筒的胶合
当链轮转速过高时，链节啮入时受到的冲击能量增大，积聚的热量较大，销轴、套筒间的润滑油膜被破坏，使两者的工作表面在很高的温度和压力下直接接触，导致胶合。胶合在一定程度上决定了链传动的极限转速。
4）链条静力拉断
低速(v<0.6m/s)的链条过载，并超过链条静力强度的情况下，链条会被拉断。
2、滚子链传动的额定功率
链传动的各种失效形式都在一定条件下限制了它的承载能力。因此，在选择链条型号时，必须全面考虑各种失效形式产生的原因和条件，从而确定其能传递的额定功率P0。
右图是通过实验作出的单排链的额定功率曲线图。由图可见：在润滑良好、中等速度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于套筒和滚子的冲击疲劳强度，转速越高，传动能力就越低，并会出现铰链胶合现象，使链条迅速失效。
图为A系列滚子链的额定功率曲线，它是在标准实验条件下得出的：1）两链轮安装在水平轴上，两链轮共面；2）z1=19；3）Lp=100节；4）载荷平稳；5）按推荐方式润滑；6）能连续15000小时满负荷运转；7）链条因磨损引起的相对伸长量不超过3%。根据小链轮转速，由此图可查出各种链条链速在大于0.6m/s情况下允许传递的额定功率P0。若所设计的链传动与上述实验条件不符时，由图查得的P0值应乘以一系列修正系数。
式中：KA---工况系数，表9-9。
Kz---小链轮齿数系数。表9-10。
KL---链长系数，表9-10。
Kp ---多排链系数，表9-11。
当不能保证 图中所推荐的润滑方式时，线图中的P0值应降到下列数值：
当
，润滑不良时，降至（0.3~0.6）P0；无润滑时，降至0.15 P0（寿命不能保证15000小时）。
当
，润滑不良时，降至（0.15~0.3）P0；
当
，润滑不良时，传动不可靠，不宜采用。
当要求的实际工作寿命低于15000小时时，按有限寿命设计。这时允许传递的功率可高些。
3、滚子链传动的设计计算
已知；传动用途、工作情况、原动机种类、传递的功率P、链轮转速n1、n2（或i），结构尺寸要求等。
设计内容：链条节距p、列数、链条链节数Lp、传动中心距a；大、小链轮齿数z1 、z2；轴压力Q；润滑方式。
设计步骤：
1）链轮齿数z1 、z2和传动比i
小链轮齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大影响。齿数少，外廓尺寸小，但齿数过少，运动不均匀性加剧，动载荷和冲击加大；链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，铰链的磨损加剧；链传递的圆周力增大，加速了链条和链轮的损坏。
齿数过多，将增大传动尺寸和质量，链条磨损后节距的伸长容易发生跳齿和脱链，同样会缩短链条的使用寿命。
齿数的选取原则：（1）链传动速度高时，齿数多些；（2）为考虑磨损均匀，链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数，并优先选用以下数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。
（取整），且。由表9-8，试选v—选取z1，z1尽量用奇数。
，推荐=2~3.5。当v<2m/s且载荷平稳时，可达10。过大时，链条在小链轮上的包角过小，将减少啮合齿数，因而易出现跳齿或加速轮齿的磨损，故可用二级或二级以上的传动。
2）确定计算功率Pca
计算功率Pca是根据传递的功率P，并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定，即
kW
3）初选中心距a0
a小，传动结构紧凑，但a太小，链条总长太短，单位时间里每一链节参与啮合次数过多，加剧链的磨损和疲劳。a过大，承载好，但链条长，横向振动大。一般
（张紧或托板），中心距不可调时，
。
4）链节数Lp
取整，最好取偶数。
5）节距和排数的确定
一定条件下，节距越大，链传动承载能力越强，但节距越大，链传动的多边形效应越严重，动载荷、冲击、振动越严重。所以，为使链传动结构紧凑、寿命长，尽量取小节距的单排链。
若传动速度高，传递的功率大；或传动中心距小，传动比大，取小节距的多排链。
若传动中心距大而传动比小，取大节距的单排链。
设计时，先定传动的列数—查表9-11得Kp—由上式计算得P0—由图9-13查得链号—查表9-1得节距p。
6）验算链速 
判断是否与假设符。
7）确定实际中心距
为保证松边有合适的垂度 
实际中心距 
若传动中心距可调，△a取大值；若中心距不可调，△a取小值。
8）小链轮毂孔最大直径
当确定了链条节距和小链轮齿数后，链轮的结构和各部分尺寸已可定出（表9-3），毂孔的最大直径dkmax也可定出，但dkmax不小于安装链轮处的轴径；若不能满足要求时，可采用特殊结构的链轮（如链轮轴）或重新选择链传动参数（增大z1或p）。
9）计算压轴力Q
式中：Fe---链传递的有效圆周力，N；
KQ---压轴力系数，对于水平传动，KQ=1.15；对于垂直传动KQ=1.05。
10）链轮的结构设计，材料和尺寸。
11）链传动的润滑和防护。
4、低速链传动的静力强度计算
对于链速的低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的几率很大，故常按下式进行抗拉静力强度计算
式中：Sca ---链的抗拉静力强度的计算安全系数；
Q---单排链的极限拉伸载荷，kN，查表9-1；
n---排数；
KA---工作情况系数，查表9-9；
F1 ---链的紧边工作拉力，kN。
低速链传动，小链轮齿数可少于17，但不能小于9。
七、链传动的布置、张紧和润滑
1、链传动的布置
链传动一般应布置在铅垂平面内，尽可能避免布置在水平或倾斜平面内。如确有需要，则应考虑加托板或张紧轮等装置，并且设计较紧凑的中心距。
2、链传动的张紧
目的：避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时增加链条和链轮的包角。当两轮中心连线倾斜角大于600时，通常设有张紧装置。
张紧的方法：链传动中心距可调时，调节中心距以控制张紧程度；中心距不可调时，可设置张紧轮或在链条磨损变长后取掉1~2个链节，以恢复原来的长度。张紧轮一般紧压在松边靠近小链轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的滚轮。张紧轮的直径与小链轮的直径接近。张紧轮有自动张紧（用弹簧、吊重等自动张紧装置）及定期调整（用螺旋、偏心等调整装置）。另外还可用压板和托板张紧。
3、链传动的润滑
链传动的润滑十分重要，对高速、重载的链传动更为重要。良好的润滑可缓和冲击，减轻磨损，延长链条寿命。滚子链的润滑方法和要求参表。
