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

趙俊天，胡升陽，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)鑄造機的鏈節(jié)數(shù)為10 段構(gòu)成，30 節(jié)9 段，40 節(jié)一段，共計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)的多少對傳動平穩(wěn)性和使用壽命有很大的影響。

從動鏈輪齒數(shù)不宜過多或者過少，當(dāng)從動鏈輪的齒數(shù)過少時，運動速度的不均勻性和動載荷會很大;鏈節(jié)在進入和退出嚙合時，相對轉(zhuǎn)角會增大，導(dǎo)致銷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，因而傳動的功率也會提高。

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

表1 從動鏈輪齒數(shù)選擇表

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

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

圖1 主動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)

從動鏈輪的角速度vx是不斷變化的，其平均速度為v=n1Z1P。

主動鏈輪的角速度:

瞬時傳動比：

由于鏈傳動時，角度是變化的，所以瞬時傳動比也是變化的。

當(dāng)主動鏈輪運轉(zhuǎn)到圖（2）位置時（α=180°/Z1,β=0°)：

瞬時傳動比imax：

當(dāng)主動輪運轉(zhuǎn)到圖（3）位置時（α=0°,β=180°/Z2）：

瞬時傳動比imin：

角速度的不均勻系數(shù)：

2 計算結(jié)果

計算結(jié)果如表2 所示。

表2 計算結(jié)果

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

同時，鏈傳動是利用中間撓性件鏈條和鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運動和動力的。它具有帶傳動和齒傳動的優(yōu)點，其缺點是瞬時傳動比變化，因為鏈節(jié)與鏈輪相嚙合時，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載荷越大。

設(shè)計鏈傳動時，在滿足鏈傳動傳遞功率的前提下，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速度，故綜合考慮選用從動鏈輪齒數(shù)為Z1=23，主動鏈輪齒數(shù)為Z2=29。其較以往的鏈輪傳動系統(tǒng)減小了磨損量[3]，同時不均勻系數(shù)減少了52.045 3%。

3 結(jié)論

本論文通過對鋁錠連續(xù)鑄造機鏈輪齒數(shù)的研究，為提高輸送鏈平穩(wěn)性提供一些依據(jù)。由于鏈傳動是利用中間撓性件鏈條和鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運動和動力。具有帶傳動和齒傳動的優(yōu)點，但瞬時傳動比變化，其鏈節(jié)與鏈輪相嚙合時，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載荷都較大。本文在設(shè)計鏈傳動時，在滿足鏈傳動傳遞功率的前提下，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計算，設(shè)計選用了從動鏈輪齒數(shù)為Z1=23，主動鏈輪齒數(shù)為Z2=29。其較以往的鏈輪傳動系統(tǒng)不但減小了磨損量[3]，同時不均勻系數(shù)減少了52.045 3%，對改善鋁錠表面“水波紋”提供了改進方法。

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

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

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

[4]千嚴(yán)興，榮發(fā)，趙塞良.滾子鏈傳動嚙合機理的研究現(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.鑄造機輸送鏈穩(wěn)定性分析[J].起重運輸機械，2008（10）.