引言 密封家用電爐生產(chǎn)線上的一臺攪拌泥料的攪拌機(jī)，投產(chǎn)三個月后，機(jī)上使用的WPO-15型蝸輪減速器完全損壞，不能工作。電機(jī)功率7.5kw，轉(zhuǎn)速 1440r/MIN，電機(jī)與蝸輪減速器間，用傳動比為 1:2的皮帶傳動。該減速器傳動比為1:40的WPO-15型蝸輪減速器，在輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min時，許用功率為5.5kw，在連續(xù)工作時，負(fù)荷不能超過65%。在生產(chǎn)任務(wù)比較重時，該攪拌機(jī)經(jīng)常10多天24小時不間斷工作，在此種情況下工作，明顯可看出蝸輪減速器的許用功率遠(yuǎn)小于電機(jī)的功率，屬過載損壞。 該攪拌機(jī)是針對生產(chǎn)要求設(shè)計的非標(biāo)設(shè)備。攪拌機(jī)的攪拌部分，全部使用不銹鋼制造，機(jī)械傳動部分安裝在攪拌器的下部?？臻g較小，不宜選用齒輪減速器或擺線針輪減速器。如選用功率與電機(jī)匹配 WPO-20型蝸輪減速器，一是體積過大，二是價格過高。鑒于此情況，專門為該陶瓷攪拌機(jī)設(shè)計了鏈輪減速器。該鏈輪減速器的制造成本是WPO-15型蝸輪減速器的50%，經(jīng)過1年多的使用，目前仍運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 1 鏈輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 鏈輪減速器采用二級傳動的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示。一級傳動由61A、8齒的一級鏈輪1和49節(jié)的一級滾子鏈盤2組成，其傳動比為8:49;二級傳動由24A、6齒的二級鏈輪 3和 39節(jié)的二級滾子鏈盤 4組成，其傳動比為6:39，總傳動比約為1:40。 2 鏈輪減速器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.1 工作原理 鏈輪減速器的工作原理如圖1所示。其傳動過程為:一級鏈輪 1的軸為輸入軸，通過一級鏈輪與一級滾子鏈盤2的嚙合，實(shí)現(xiàn)一級減速。二級鏈輪與二級滾子鏈盤4的嚙合，實(shí)現(xiàn)二級減速。 [align=center]1 一級鏈輪；2 一級滾子鏈盤；3 二級鏈輪；4 二級滾子鏈盤 圖1 鏈輪減速器的結(jié)構(gòu)示意圖[/align] 2.2 創(chuàng)新之處 一般的鏈條傳動是由分別安裝在彼此平行的主、從動軸上的兩個鏈輪，和跨繞兩鏈輪的閉合鏈條組成的。而在鏈輪減速器設(shè)計中，采用了鏈輪與鏈盤嚙合傳動，將鏈條變成了鏈盤，取代了鏈條和從動鏈輪，設(shè)計了新型的鏈輪減速器。 鏈輪減速器和齒輪減速器都是通過嚙合來傳遞動力和運(yùn)動，其傳動比的計算相同。但鏈輪減速器的嚙合是鏈輪的輪齒與鏈盤的滾子的嚙合，屬非共軛嚙合;而齒輪減速器的嚙合是輪齒間的嚙合，屬共軛嚙合。 2.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 鏈輪減速器將鏈條的傳動變成了鏈輪與鏈盤間的嚙合傳動，但其并不具有齒輪的傳動特性，鏈輪減速器和齒輪減速器有著本質(zhì)上的不同: （1）由于鏈輪減速器的嚙合是非共軛嚙合，因此，鏈輪減速器的加工、安裝精度要求較低，對工作條件要求不高。 （2）鏈輪減速器的瞬時傳動比不精確但平均傳動比準(zhǔn)確，而齒輪減速器的傳動比為固定值。因此，鏈輪減速器的傳動不平穩(wěn)，產(chǎn)生動載荷，噪聲較大，傳動速度不高。 （3）鏈輪減速器只能在平行軸之間傳遞運(yùn)動和動力。 （4）鏈輪減速器的鏈輪最小齒數(shù)為6齒，而齒輪減速器的鏈輪最小齒數(shù)為17齒。因此，在傳遞同等的功率下，鏈輪減速器比齒輪減速器的結(jié)構(gòu)更緊湊。鏈輪減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了鏈輪減速器不能象齒輪減速器那樣廣泛使用，只適用于安裝空間受限，工作條件較差或較惡劣、瞬時傳動比不精確但平均傳動比準(zhǔn)確、平穩(wěn)性和噪聲要求不高、低速、載荷變化不劇烈、兩軸平行轉(zhuǎn)動，例如攪拌、物料輸送等場合。鏈輪減速器的嚙合是鏈輪的輪齒與鏈盤滾子的嚙合，與鏈傳動中鏈輪輪齒與鏈節(jié)滾子的嚙合的工作原理相同，因此，鏈輪減速器具有鏈傳動的大部分優(yōu)點(diǎn): （1）速度無滑動損失，傳動效率可達(dá)98%一卯%。 （2）允許較大傳動比。 （3） 能在低速下傳遞較大的動力。 （4） 能在較高溫度或其他惡劣的條件下工作（受氣候條件變化影響?。?。 （5）結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞同樣的功率，輪廓尺寸較小。 鏈輪減速器也具有鏈傳動的部分缺點(diǎn): （1）傳動比不是常數(shù)，圓周速度有波動，不平穩(wěn)（鏈輪齒數(shù)越少，波動越大），在高速下易產(chǎn)生較大的沖擊載荷。 （2）傳動有噪聲。 （3） 只能用于平行軸之間的傳動。 如圖2所示，鏈條變成了鏈盤后，沒有了鏈板及套筒，只有兩輪輻間銷軸和滾子，沒有了鏈板伸長后節(jié)距變大所引起的失效形式，在同等規(guī)格的鏈輪下，其軸銷直徑可以比鏈條的軸銷做得更大，鏈輪齒寬不受鏈條寬度的限制，因此，鏈輪減速器具有鏈條傳動所不具有的優(yōu)點(diǎn): （1）結(jié)構(gòu)更緊湊，在相同的鏈輪規(guī)格下傳遞更大的功率。 （2）維修成本低，鏈輪減速器磨損失效后只需要更換小鏈輪、銷軸和滾子。 （3）鏈輪減速器既可以做成開式傳動，也可以很方便設(shè)計成封閉裝置。 3 鏈輪減速器設(shè)計時需考慮的一些因素 3.1 小鏈輪的齒數(shù)和節(jié)距 小鏈輪的齒數(shù)對鏈輪減速器的工作壽命有很大的影響。齒數(shù)過少時，傳動的不均勻性和動載荷增大，同時，鏈輪的直徑小，鏈輪軸的直徑也小，鏈輪軸的許用功率就小，鏈盤所傳遞的圓周力隨著鏈輪的齒數(shù)減少而增大，加速了鏈輪鏈盤的磨損。 小鏈輪的齒數(shù)增大，鏈盤所傳遞的圓周力減小，多邊效應(yīng)減少，鏈輪嚙人鏈盤節(jié)間的轉(zhuǎn)角減小，磨損減小。但尺寸大，重量增大。 鏈輪減速器是為了更緊湊的傳動空間而設(shè)計的，因此鏈輪的最小齒數(shù)可以取zmin=06鏈輪減速器的第一級由于小鏈輪的轉(zhuǎn)速高，小鏈輪齒數(shù)可以為812齒，鏈輪減速器的第二級由于小鏈輪的轉(zhuǎn)速相對較低，小鏈輪齒數(shù)一般可取68齒。如果鏈輪減速器的安裝空間允許，可以選取更大一些的小鏈輪齒數(shù)，以提高鏈輪減速器的使用壽命。 鏈輪減速器適合于單件產(chǎn)生，為了便于加工，鏈輪一般采用偶數(shù)齒，鏈盤采用奇數(shù)齒，以使鏈輪鏈盤磨損均勻。 節(jié)距ρ的大小決定著鏈盤鏈輪尺寸大小，節(jié)距越大，鏈輪減速器各部分尺寸越大，承載能力也隨之提高，但傳動的不均勻性、動載荷也越嚴(yán)重。 要選取合適的節(jié)距，首先要進(jìn)行鏈輪減速器設(shè)計功率的計算，在計算出設(shè)計功率后，按圖3選取相應(yīng)的鏈輪節(jié)距，如果所選取鏈輪節(jié)距的額定功率與設(shè)計功率有較大偏差，可以改變鏈輪的齒數(shù)重新計算設(shè)計功率，再選取相應(yīng)的鏈輪節(jié)距，在滿足傳遞功率的情況下，盡可能取得較小的鏈輪節(jié)距，以求得最緊湊的鏈輪減速器結(jié)構(gòu)。 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=（z1/19）1.08 因此，小鏈輪齒數(shù)越少鏈輪減速器的設(shè)計功率就越大，所需的節(jié)距就越大。 小鏈輪要選取不同的齒數(shù)反復(fù)計算，以求得較少的小鏈輪齒數(shù)和較小的鏈輪節(jié)距。 3.2 鏈輪的轉(zhuǎn)速 由于鏈輪減速器具有鏈傳動的運(yùn)動特性，因此，鏈輪的極限轉(zhuǎn)速受到動載荷的限制。圖3為滾子鏈的額定功率曲線圖，圖中為01種型號單列套筒滾子鏈的額定功率曲線，從圖中可以看出，套筒滾子鏈的額定功隨著小鏈輪的轉(zhuǎn)速增加而增加，當(dāng)鏈輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到某個數(shù)值后，套筒滾子鏈的額定功率隨著小鏈輪的轉(zhuǎn)速增加而迅速下降。因此，鏈輪減速器鏈輪的轉(zhuǎn)速不宜超過套筒滾子鏈額定功率曲線中高峰值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 3.3 鏈輪的齒寬 由于不受鏈條的限制，理論上，鏈輪可以做成任意寬度，隨著鏈輪齒寬的增加，鏈輪鏈盤的磨損減小，壽命增加，傳遞功率增大。但銷軸也隨著鏈輪齒寬的增加而增長，過長的銷軸會使其剛度下降，易使鏈盤的銷軸、滾子發(fā)生疲勞破壞。 由于鏈輪減速器的鏈輪齒數(shù)少，直徑小，往往需要和鏈輪軸加工成一體，如圖4所示。為了延長軸的使用壽命，一般推薦鏈輪減速器鏈輪的齒寬為標(biāo)準(zhǔn)鏈輪齒寬的2倍。 3.4 鏈輪的齒形 鏈輪減速器鏈輪與鏈盤的嚙合和鏈傳動中鏈輪與滾子鏈條的嚙合一樣，屬非共軛嚙合。其輪齒形的設(shè)計可以有較大的靈活性，BG/T1243-1997中沒有規(guī)定具體的鏈輪齒形，僅規(guī)定了最大和最小的齒槽形狀及其極限參數(shù)。在鏈輪減速器中，鏈輪是易損件，往往又和軸做成一體，因此，推薦使用GB/T1243-58規(guī)定的三圓弧一直線齒形，它具有接觸應(yīng)力小，磨損輕，沖擊小，齒頂較高等優(yōu)點(diǎn)。 4 鏈輪減速器的設(shè)計計算 4.1 鏈輪減速器的失效形式 （1）鏈盤上的銷軸、滾子在潤滑良好情況下，疲勞破壞是其主要的失效形式;潤滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時，發(fā)生膠合破壞。 （2）鏈輪的齒面過渡磨損 （3）低速重載或受沖擊載荷時，鏈盤的銷軸、滾子破損。 4.2 鏈輪減速器的額定功率 鏈輪減速器的失效形式與鏈傳動的失效形式相比，少了鏈條因磨損而引起的節(jié)距變長的失效形式外，其他失效形式相同，因此，可以采用如圖3的滾子鏈的額定功率曲線圖來確定鏈輪減速器的額定功率。根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速，按圖3選取相應(yīng)的鏈輪節(jié)距，使鏈輪減速器的各級額定功率大于或等于設(shè)計功率。 Pd = KaP / KzKm （1） 式中，Pd為設(shè)計功率，kW；P為傳遞功率，kW；Kz為工況系數(shù)；Kz為小鏈輪齒數(shù) Kz=（z1/19）1.08；Km為鏈輪齒寬系數(shù)，鏈輪齒寬為標(biāo)準(zhǔn)鏈輪齒寬時：Km=1；鏈輪齒寬為標(biāo)準(zhǔn)鏈輪齒寬的2倍時：Km=1.7；鏈輪齒寬為標(biāo)準(zhǔn)鏈輪齒寬的3倍時：Km=2.5；鏈輪齒寬為其它倍數(shù)時，可采用插入法求出Km。 4.3 鏈盤軸銷剪切強(qiáng)度的校核 鏈盤圓周速度 5 鏈輪減速器的另一結(jié)構(gòu)形式 在一些低速的傳動機(jī)構(gòu)中，可以采用如圖5所示的結(jié)構(gòu)，將主動輪設(shè)計成鏈盤，將從動輪設(shè)計成鏈輪的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)最大優(yōu)點(diǎn)是維修成本較低。主動鏈盤的銷軸和滾子是易損件，一旦損壞，可以借助簡單工具，迅速更換。 但由于這種結(jié)構(gòu)的鏈輪減速器只有一個滾子與鏈輪的鏈齒嚙合，一旦軸銷斷裂，會使從動鏈輪失去動力，在設(shè)計時必須予以考慮。 6 鏈輪減速器的推廣價值 （1）在一些安裝空間受到限制、低速重載、工作環(huán)境較差的場合，適用鏈輪減速器。 （2）鏈輪減速器的設(shè)計簡單、加工方便、維修容易、成本較低，適用單件生產(chǎn)。 （3）可形成新的鏈輪減速器系列。