應用ISO 606：2015和ASME B29.28-2015開發(fā)HE系列高強度滾子鏈的研究與探討

邵慧敏（杭州東華鏈條集團有限公司技術中心）

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應用ISO 606：2015和ASME B29.28-2015開發(fā)HE系列高強度滾子鏈的研究與探討

邵慧敏（杭州東華鏈條集團有限公司技術中心）

1 ISO 606：2015與ASME B29.28-2015的聯(lián)系

在ISO 606：2015和ASME B29.28-2015發(fā)布之前，中國的鏈條生產(chǎn)廠家對于HE系列滾子鏈產(chǎn)品由于無標準可循還鮮有生產(chǎn)，這兩項標準發(fā)布后，就可依據(jù)標準開展相關重載型高強度滾子鏈新產(chǎn)品的開發(fā)和使用領域推廣等工作，滿足國內(nèi)外市場的需求。本文就應用ISO 606：2015和ASME B29.28-2015及有關鏈傳動標準的相關規(guī)定來對設計開發(fā)HE系列滾子鏈的有關問題做一些探究。ISO 606：2015《傳動用短節(jié)距精密滾子鏈、套筒鏈、附件和鏈輪》（Short-pitch transmission precision roller and bush chains，attachments and associated chain sprockets），是對ISO 606：2004進行修訂后的版本，是ISO 606標準自1982年正式發(fā)布以來的第4版。ISO 606：2015與ISO 606：2004相比較，主要修訂內(nèi)容之一是在精密滾子鏈產(chǎn)品中增加了美國標準中超級重載系列的鏈條規(guī)格，標準中這類鏈條的鏈號以“HE”作為后綴來命名，涉及鏈號分別為60HE、80HE、100HE、120HE、140HE、160HE、180HE、200HE、240HE等27個規(guī)格的單排、雙排、三排滾子鏈，所以超級重載系列鏈條也稱作為HE系列滾子鏈。

ISO 606：2015中，HE系列滾子鏈的英文名稱為“ANSI extra heavy series chains”，說明HE系列滾子鏈源于美國ANSI/ASME標準。HE系列滾子鏈產(chǎn)品在ISO 606：2015發(fā)布之前，歐美、日本等發(fā)達國家和地區(qū)的一些鏈條制造企業(yè)已有生產(chǎn)，并在自己的鏈條產(chǎn)品樣本中介紹HE系列滾子鏈屬于ANSI/ ASME標準范疇，但正式出版的ASME B29系列標準中，我們沒有看到過有關60HE～240HE鏈條產(chǎn)品的相關規(guī)定，現(xiàn)行ASME B29.1-2011《精密動力傳動滾子鏈、附件和鏈輪》（Precision power transmission roller chains，attachments，and sprockets）標準中只有“普通標準型滾子鏈及套筒鏈（鏈號為25～240）”和“重載型滾子鏈（鏈號為60H～240H）”這兩種鏈條產(chǎn)品的規(guī)定。直至2015年12月，美國機械工程師學會B29委員會正式發(fā)布/出版了ASME B29.28-2015 High-strength chains for power transmission and tension linkage（注：美國機械工程師學會ASME標準屬于美國ANSI國家標準的組成部分），ASME B29.28-2015規(guī)定了鏈號分別為60HE-1、80HE-1、100HE-1、120HE-1、140HE-1、160HE-1、180HE-1、200HE-1、240HE-1的9個規(guī)格單排高強度鏈條產(chǎn)品的尺寸參數(shù)和技術指標要求等內(nèi)容，這是ASME B29系列標準中第一次出現(xiàn)有關HE系列滾子鏈產(chǎn)品的內(nèi)容；ASME B29.28-2015 的HE系列單排滾子鏈是在ASME B29.1標準規(guī)定的ANSI重載型滾子鏈(也稱：H系列滾子鏈)基礎上的強度要求更高的鏈條升級產(chǎn)品。所以，盡管ISO 606：2015中新增的HE系列滾子鏈源于美國ANSI/ASME標準，但標準文本的正式發(fā)布、ISO標準先于ANSI/ASME標準，且ISO 606：2015涉及HE系列滾子鏈的單排、雙排、三排鏈條，而ASME B29.28-2015還僅僅只是HE系列單排滾子鏈的產(chǎn)品標準。

ISO 606：2015對HE系列滾子鏈稱作“ANSI超級重載系列鏈條（ANSI extra heavy series chains）”，而ASME B29.28-2015將HE系列滾子鏈稱作“動力傳動和拉曳用高強度鏈條（High-strength chains for power transmission and tension linkage）”，兩項標準對鏈條名稱的文字表達不完全一致，但通過查看ISO 606：2015和ASME B29.2-2015的相關內(nèi)容，我們得出的結論是：兩項標準中鏈號為60HE-1～240HE-1的9個規(guī)格的HE系列單排滾子鏈，盡管鏈條的一些尺寸參數(shù)、技術指標要求等存在著小差異，但兩項標準規(guī)定的HE系列單排鏈條應該屬于同一種類的重載型高強度鏈條，從而也印證了ISO 606：2015規(guī)定的HE系列滾子鏈源于ANSI/ASME標準。

2 綜合應用ISO 606：2015和ASME B29.28 -2015設計開發(fā)HE系列單排滾子鏈產(chǎn)品

對照ISO 606：2015和ASME B29.28-2015兩項標準，可以知道兩項標準對各鏈號規(guī)格HE系列單排滾子鏈產(chǎn)品的結構型式、滾子直徑尺寸和最小內(nèi)節(jié)內(nèi)寬尺寸(與鏈輪嚙合的互換性尺寸參數(shù))，以及銷軸直徑尺寸、鏈條最小抗拉強度指標值等尺寸參數(shù)、產(chǎn)品性能要求等諸多尺寸和技術指標要求是基本一致的，所以這些尺寸參數(shù)及技術指標要求等可按ISO 606：2015的相關規(guī)定設計。

在鏈條測量力、鏈長精度要求、單排鏈條最小動載強度指標要求等方面，兩項標準的規(guī)定略有差異，如表1所示。

表1 ISO 606：2015和ASME B29.28-2015標準對HE系列滾子鏈產(chǎn)品要求的主要不同點

續(xù)表1

設計開發(fā)HE系列單排滾子鏈時應綜合應用ISO 606：2015和ASME B29.28-2015的技術條款內(nèi)容，靈活（選擇）采用表1所示標準中的一些相關規(guī)定，從而實現(xiàn)所設計的產(chǎn)品既滿足ISO 606：2015的要求，又符合ASME B29.28-2015的規(guī)定。如：設計HE系列單排滾子鏈時，鏈條鏈長尺寸按照ASME B29.28-2015的要求設計；而進行單排滾子鏈疲勞試驗（動載試驗）時，鏈條的最小動載強度指標要求按照ISO 606：2015的規(guī)定。至于鏈長尺寸檢測時對被測鏈條所施加的測量力要求，可按具體產(chǎn)品訂單中明確的執(zhí)行ISO 606：2015或ASME B29.28-2015哪項標準的約定條款來確定，確保鏈條制造商與使用方的檢測條件一致；鏈條使用方對執(zhí)行標準沒有明確規(guī)定時，推薦按照ASME B29.28-2015規(guī)定的測量力來檢測鏈條的鏈長尺寸。另外，ASME B29.28-2015的表1中列出了每個鏈號HE系列單排滾子鏈的鏈板零件厚度的名義尺寸值，可作為設計鏈板零件及鏈節(jié)尺寸的參照尺寸。

滾子鏈傳動選擇，一直是鏈條生產(chǎn)商和使用方關注的問題。ISO 606：2004發(fā)布時，ISO/TC 100同時發(fā)布了ISO 10823：2004《滾子鏈傳動選擇指導》（Guidelines for the selection of roller chain drives） 這項指導滾子鏈傳動選擇和滾子鏈使用的國際標準，ISO 10823：2004提供的指導適用于由符合ISO 606：2004的鏈條和鏈輪組成的用于工業(yè)用途的傳動鏈，即：ISO 10823：2004中的“鏈條典型承載能力圖（滾子鏈功率曲線圖）”等內(nèi)容適用于常規(guī)標準型A、B系列精密滾子鏈及套筒鏈、H系列重載型精密滾子鏈這些標準鏈條產(chǎn)品用于傳動時的選擇；ISO 606：2015發(fā)布后，ISO 10823：2004未有修訂、更新，所以在ISO/TC 100發(fā)布的系列鏈傳動國際標準中還缺少HE系列滾子鏈用于傳動時的選擇指導方面的標準及技術文獻，即：到目前為止，HE系列滾子鏈傳動選擇指導還沒有國際標準可循。ASME B29.28-2015的表A-1～表A-9等附錄內(nèi)容中有60HE-1～240HE-1各規(guī)格HE系列單排滾子鏈的額定功率表[表中含：各規(guī)格HE系列單排滾子鏈在3種工況（潤滑方式）等條件下進行傳動時的小鏈輪轉速與對應的額定功率及小鏈輪最大轉速限制等規(guī)定]，可指導HE系列單排滾子鏈傳動選擇及使用。ASME B29.28-2015的附錄A、附錄B等內(nèi)容中還有較多指導HE系列單排滾子鏈的安裝、維護等使用方面的技術指導條款，也是設計開發(fā)HE系列滾子鏈產(chǎn)品可借鑒的好資料。

3 應用ISO 606：2015設計開發(fā)HE系列雙排、三排滾子鏈產(chǎn)品

從本文前面的敘述可知，ASME B29.28-2015只規(guī)定了HE系列單排滾子鏈產(chǎn)品的要求，所以設計開發(fā)HE系列雙排、三排滾子鏈產(chǎn)品需遵循ISO 606：2015的 規(guī) 定。60HE-2～240HE-2和 60HE-3～240HE-3各個鏈號規(guī)格的雙排、三排滾子鏈的結構型式、鏈節(jié)及各零件的有關尺寸、鏈長尺寸檢測時的測量力、鏈條最小抗拉強度指標值可按ISO 606：2015的表2所列技術參數(shù)設計，鏈長尺寸應符合ISO 606：2015的3.4.4條款規(guī)定的鏈長精度要求。

ASME B29.28-2015是 在ASME B29.1-2011基礎上發(fā)展起來的標準，ASME B29.28-2015對HE系列單排滾子鏈鏈長精度的要求與ASME B29.1-2011中同一節(jié)距尺寸規(guī)格H系列滾子鏈的鏈長精度要求是相同的，而ASME B29.1-2011中H系列單排、雙排、三排滾子鏈的鏈長精度要求是一致的，所以如果ASME B29.28-2015進行修訂，在標準中增加HE系列雙排、三排滾子鏈的鏈條規(guī)格時，也勢必會規(guī)定HE系列雙排、三排滾子鏈的鏈長精度要求與單排鏈條的要求相一致。這樣設計開發(fā)HE系列雙排、三排滾子鏈時，鏈長尺寸也可以直接采用高于ISO 606：2015要求的ASME B29.28-2015的2.6.2條款規(guī)定的要求，使得開發(fā)的產(chǎn)品更有利于占領歐美發(fā)達國家市場。

ISO 606：2015的附錄F，提供了“可用于計算（確定）多排鏈動載系數(shù)和最小動載強度指標值（Fd）”的參考方法，使得確定雙排、三排標準滾子鏈等鏈條產(chǎn)品的疲勞試驗（動載試驗）參數(shù)有了標準依據(jù)，所以確定HE系列雙排、三排滾子鏈產(chǎn)品的最小動載強度指標值，可以采用附錄F中的“方法2”進行設計計算。

ISO 606：2015的附錄F中的“方法2”是起源于美國的設計計算方法，比較適合源于ANSI/ASME標準的精密滾子鏈及套筒鏈產(chǎn)品，包括HE系列雙排、三排滾子鏈產(chǎn)品；“方法2”提出：對于所有節(jié)距的鏈條，多排鏈與單排鏈之間存在一個通用的系數(shù)0.67，其適用的條件是：間隙配合的中間鏈板動載強度至少是過盈配合的外鏈板動載強度的80%以上；多排鏈的最小動載強度指標值=通用系數(shù)×鏈條排數(shù)×對應鏈號單排鏈的最小動載強度指標值。這樣很容易得出：雙排鏈最小動載強度指標值=1.34×對應鏈號單排鏈的最小動載強度指標值，三排鏈最小動載強度指標值=2.01×對應鏈號單排鏈的最小動載強度指標值。

這樣根據(jù)ISO 606：2015標準的表2所列的HE系列單排滾子鏈最小動載強度指標值，采用“方法2”就可計算出HE系列雙排、三排滾子鏈的最小動載強度指標值如表2所示。

表2 HE系列雙排、三排滾子鏈的最小動載強度指標值

通過ISO 606：2015的附錄F中“方法2”確定的雙排鏈、三排鏈的最小動載強度指標值（Fd），用于鏈條疲勞驗證試驗時，其循環(huán)次數(shù)要求為3×106，與單排鏈要求一致。

4 設計開發(fā)HE系列單排、雙排、三排滾子鏈的一些共性問題探討

HE系列滾子鏈與鏈輪嚙合的互換性技術參數(shù)跟H系列滾子鏈與鏈輪嚙合的互換性技術參數(shù)相同，不同的是：HE系列滾子鏈的最小抗拉強度技術指標要求比普通系列及H系列滾子鏈提高了很多，HE系列滾子鏈的最小抗拉強度指標值（Fu）≈普通系列滾子鏈最小抗拉強度指標值×（HE系列滾子鏈鏈板厚度/普通系列滾子鏈鏈板厚度），具體數(shù)值可通過ISO 606：2015的表2查到。

HE系列滾子鏈除了最小抗拉強度明顯提高外，鏈條的疲勞強度同樣比H系列滾子鏈提高了很多；如前所述，對 HE系列單排、雙排、三排滾子鏈進行疲勞試驗，應遵照ISO 15654：2015或ASME B29.26-2013的規(guī)定；ISO 606：2015和ASME B29.28—2015規(guī)定的HE系列鏈條疲勞驗證試驗的循環(huán)次數(shù)應≥3×106，只能作為驗證產(chǎn)品性能的最低要求，歐美、日本等發(fā)達國家的許多鏈條廠家對鏈條疲勞試驗的循環(huán)次數(shù)已普遍要求達到1×107水平，這是我們在滾子鏈新品開發(fā)中也需努力追趕的目標。

由于HE系列滾子鏈最小抗拉強度指標值有了較大幅度的增加，但銷軸直徑尺寸與H系列滾子鏈一樣，所以必須采取有效措施大力提高HE系列滾子鏈銷軸零件的抗剪切能力，還需要借鑒開發(fā)同類高強度鏈條的成功經(jīng)驗，通過優(yōu)化產(chǎn)品和工藝設計大力提高鏈條的疲勞性能，這些都是設計開發(fā)HE系列滾子鏈須重點關注和解決的關鍵難題之一。

另外，由于受鏈條結構尺寸和使用場合等諸多限制，HE系列滾子鏈不宜采用彎板結構的過渡鏈節(jié)。

5 結束語

正如ISO 606：2015和ASME B29.28-2015對HE系列滾子鏈產(chǎn)品名稱的定義表明，HE系列滾子鏈屬于超級重載型高強度鏈條，所以HE系列滾子鏈比H系列滾子鏈更適合使用在重載荷的較低速傳動的場合，如：作為驅動鏈應用在大型禾草打捆機、大功率旋耕機等重型農(nóng)業(yè)機械上，作為高強度曳引鏈用于重載起重、提升及輸送設備上?，F(xiàn)在HE系列滾子鏈已有國際標準和發(fā)達國家標準（美國標準）可循，所以中國鏈傳動企業(yè)應加大HE系列滾子鏈新品開發(fā)力度，進一步滿足國內(nèi)外市場的需求、促進產(chǎn)品轉型升級。

本文系作者學習ISO 606：2015和ASME B29.28—2015，對應用標準條款進行HE系列滾子鏈設計開發(fā)的一些心得體會和想法，旨在能對鏈傳動行業(yè)開展高強度鏈條新品開發(fā)起到一些拋磚引玉作用，難免會有不成熟的觀點、甚至會有錯誤之處，為此特敬請行業(yè)專家和本文讀者批評指正。

[1]ISO 606：2015(E) Short-pitch transmission precision roller and bush chains，attachments and associated chain sprockets[S].

[2]ASME B29.28-2015 High-strength chains for power transmission and tension linkage[S].

[3]邵慧敏，許樹新. ISO 606：2015《傳動用短節(jié)距精密滾子鏈、套筒鏈、附件和鏈輪》新變化及新增條款的應用探討[J]. 中國標準導報，2016（7）：24-27，34.