链传动方式探讨论文（共9篇）
链传动方式探讨论文 篇1
中国地域辽阔, 可用耕地约8 000万hm2, 是传统的农业大国, 农业在国民生产中一直占据着非常重要的地位[1]。中国耕地质量不高, 土壤有机质平均含量仅为1.0%~1.5%, 而世界最高含量达5%左右[2];同时多年大量施用化肥 (年化肥施用量约0.6亿t, 居世界首位) , 造成土壤板结、地力下降等土壤退化问题, 制约了中国农业向高产、高效方向发展。美国等西方国家为了解决这类问题, 大量施用有机肥。据统计, 化肥工业发达国家有机肥的施用量已占肥料总用量的70%~80%, 而中国施用有机肥的比例还不到10%, 其主要原因是中国生产有机肥技术水平低, 产业化规模小。近年来, 随着农业结构调整、政府的大力支持、绿色食品及无公害食品产业的发展, 有机肥已逐步成为中国肥料业生产和销售的热点, 有机肥的生产工艺也取得了很大的进步。
有机肥的原料有多种, 如畜禽粪便、农作物秸秆、风化煤、海藻、糠醛、污泥、沼气、酒糟、泥炭、蚕沙等, 不同的原料有不同的生产方法。但目前有机肥的主流生产原料为畜禽粪便和农作物秸秆, 其制备工艺过程如图1所示。
有机肥通常需要进行造粒, 这是由于经过发酵处理后的堆肥, 大多为粗粉状或不规则的小块状, 有一定的含水率和杂质, 使用起来很不方便, 而且粉状肥料运输不便, 在生产及运输过程中容易造成粉尘污染[3]。目前有机肥造粒设备普遍采用以往的肥料造粒设备, 或对设备稍加改进, 有机肥造粒效果不理想。
对有机肥的应用现状以及制备工艺原理进行介绍, 总结常用造粒设备的主要技术参数、工作原理、基本组成、传动方式、结构特点、适用范围等, 同时, 对各种选粒设备的优缺点进行分析, 重点对造粒的球形度、压实度 (强度) 、生产效率, 以及设备所需的驱动功率、转速、传动链的长短、运动平稳性进行了探讨, 从而为有机肥造粒设备的发展提供依据。
1 有机肥的造粒方式及其设备
现有的有机肥造粒方法有多种, 依据成形原理, 可分为团粒法和挤压法两大类。转鼓、圆盘造粒采用团粒法, 而对辊、平模与环模造粒均采用挤压法。
1.1 团粒法
这种方法又被称为搅拌—滚动造粒法, 所用设备以转鼓和圆盘造粒机为代表, 还有一些由此衍生出的新型造粒设备。转鼓造粒机结构如图2所示。电动机通过皮带传动和减速器减速, 将动力传至主动轴, 主动轴上的小齿轮与固定在转筒上的大齿轮圈相啮合, 相向工作, 带动转筒转动。转筒有一定倾角 (2~5°) , 物料从进料端加入, 经筒体内部特殊结构及喷入蒸汽[4]的作用而成为颗粒, 从出料口流出[5]。
为了增加物料在转鼓内的滞留时间, 并对团粒进行筛分, 改进的转鼓内部配置了一些挡板, 有矩形和锥形[6]2种形式, 还有的改变了转鼓的整体外部结构, 如图3所示。
转鼓造粒性能可靠, 操作稳定, 维修方便, 生产成本低, 所造颗粒外观质量好;广泛适用于冷、热造粒以及高、中低浓度复混肥的大规模生产, 是复合肥行业的关键设备之一。部分厂家生产的转鼓造粒机参数如表1所示。
另一种常用团粒法设备, 是圆盘造粒机, 结构如图4所示。电动机通过皮带传动和减速器减速, 将动力传至主动轴上的小齿轮, 小齿轮与固定在盘底的大齿轮相啮合, 从而带动造粒盘旋转, 再加上喷雾装置, 使物料均匀地粘合在一起, 造成圆球状, 颗粒从造粒盘下端溢出。
造粒盘常采用整体圆弧结构, 倾角一般取40~60°;升降装置可对造粒盘的倾角进行调整, 以满足不同的颗粒要求;刮刀装置位于造粒盘的中上部, 可防止物料粘壁, 提高设备的使用寿命[7]。在实际生产中, 还可对造粒盘挡板进行改造, 如将挡板做成阶梯形、加大挡板高度或者使用锥台形转鼓等, 以增加颗粒的强度。
圆盘原料适应性广, 生产配方弹性大, 易控制, 调节灵活。目前使用此种方法造粒的, 氮源有尿素、氯化铵、硫酸铵、碳铵等, 磷源有普钙、重钙、磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥, 钾源有氯化钾、硫酸钾等。部分厂家生产的圆盘造粒机参数如表2所示。
转鼓和圆盘造粒机是较早出现的肥料造粒设备, 适合普通的肥料生产。两者相比而言, 圆盘造粒机所制备颗粒的粒度均匀性、球形度、颗粒密度较好, 但在处理量、设备投资及运转率上不如转鼓造粒机效果好。这2种设备均可生产有机肥, 但往往需要先将发酵后的原料进行干燥处理, 造粒过程中还要加入粘结剂, 并且还要找到合理的配方, 才可成功造粒。针对有机肥高湿、纤维多的特点, 已有不少有机肥设备生产厂家研制了新型的有机肥造粒机, 这些造粒机利用微粒间因受打击而相互镶嵌的原理, 有机肥发酵后的高湿物料可直接造成球状颗粒, 而且造粒过程中不用添加粘结剂。
有机肥强力造粒机[8], 外观及结构如图5所示。其外形与转鼓造粒机相识, 不同之处在于, 工作部分分为粉碎区、造粒区、夯实区和圆整区, 集粉碎、造粒和整形于一体;转筒偏心地装有1根造粒轴, 造粒轴上按一定排列方式装有钉齿, 钉齿有尖钉、柱棒、平板或刀形板等形式;系统有2套动力输入装置, 除了转筒旋转外, 造粒轴也要转动。
生物有机肥湿法造粒机[9], 结构如图6所示。工作部分主要分为挤压机构、造粒机构、滚圆抛光机构3部分。挤压机构中具有一螺旋叶片, 物料经此结构后, 粒子紧密靠近, 结合成团状;造粒机构中的造粒轴上按一定顺序安装有造粒棒, 滚圆抛光机构中的中心轴上安装有抛光叶片;系统具有3套动力输入装置, 3个电动机经减速器减速后, 分别驱动螺旋叶片、中心轴 (造粒棒和抛光叶片) 、滚筒旋转, 完成压实、造粒和抛圆工序。
新型有机肥造粒机[10], 又称内转搅齿造粒机或有机肥湿法造粒机, 结构如图7所示。这种造粒机广泛适用于有机肥的造粒, 深受有机肥生产厂家的喜爱。由图7可知, 其结构及机械传动均比较简单, 电机通过减速器或皮带传动, 驱动造粒轴高速旋转, 仅此1个动力装置, 即可将高湿物料从粉状制成颗粒状。此设备的核心部件是造粒轴及其安装上面的螺旋叶片和搅齿, 二者在轴上按同一顺序排列。由于长时间使用, 搅齿难免会磨损或者损坏, 经常需要堆焊等操作对其修复;为了减少维修时间, 延长造粒轴的使用寿命, 一些可调的搅齿造粒轴应运而生, 如图8a所示, 搅齿和搅齿杆通过螺纹连接[11], 可有效调整搅齿的高度;搅齿杆排列展开图如图8b所示, 图中星号即为搅齿杆位置, 图中搅齿杆按五头螺旋排列, 搅齿杆越多造粒效果越好, 但前端较多的搅齿杆会造成堵料, 因而某些搅齿杆排列还采取了前端三头螺旋、后端六头螺旋排列的方式[12]。目前此种设备主要有φ600、φ800、φ1 000 3种规格, 所造颗粒球形度≥0.7, 成利率≥80%, 粒径一般为0.3~3.0 mm。
1.2 挤压法
挤压法主要有螺杆式和辊式2种, 螺杆式挤出造粒结构如图9所示, 电机经减速器减速后, 驱动螺杆旋转, 螺杆在旋转工程中将物料推向挤压筒端部或侧壁上的模孔[13], 从而实现挤出造粒, 此种造粒方式应用于有机肥上的并不是很多。有机肥的挤压造粒目前普遍采用的是辊式挤出设备, 如对辊、平模、环模造粒机等。
对辊挤压造粒机结构如图10所示, 电动机通过皮带和减速器, 将动力传至主动轴, 并通过对开式齿轮与被动轴同步相向工作。物料由喂料机导入2个压辊之间, 经对辊挤压成型, 脱模造球[14]。对辊挤压造粒产品成粒率高、无需任何添加剂、直接制粒;颗粒强度可以调整, 通过改变辊面开槽形式, 可得到片状、条状、扁球状物料。可用于复混肥料、饲料、煤炭、等各种原料的造粒, 并能生产各种浓度、多种类型 (包括有机肥、无机肥、生物肥、磁化肥等) 复混肥。部分对辊挤压造粒机参数如表3所示。
平模挤压造粒机结构如图11所示。主电动机通过减速器将动力传递给水平轴, 通过锥齿轮啮合, 动力传至竖直轴, 带动平模或压辊旋转, 从而使压辊与环模相对转动, 压辊既可以作为动力输入, 其又可以绕自轴旋转, 利于将粉料挤入平模中。平模下面的切刀低速旋转, 将圆柱长条切成所要求的长度[15]。平模挤压造粒结构简单、适应性强、占地面积小、噪音低;颗粒成分均匀, 形状整齐, 只需更换平模即可生产不同大小的颗粒。适用于粗纤维造粒如木屑、稻壳、杂草等各种农作物秸秆, 黏合率低、难以成型的物料造粒;还可用于生物菌肥、有机肥、复混肥等低温造粒。部分平模挤压造粒机参数如表4所示。
环模挤压造粒机结构如图12所示, 强制喂料器在电机带动下将粉料送入压辊与环模之间, 并对粉料产生一定的压实作用, 环模或压辊由电机和减速器带动高速旋转, 从而对粉料产生强烈挤压, 粉料经过模孔被出后呈圆柱形[16], 切刀将圆柱长条切成所需尺寸。压辊可采用单辊、双辊或多辊的形式, 为使物料能顺利压入模孔, 并防止压辊与物料之间打滑, 压辊通常做成不同形式的粗糙表面, 可选择拉丝辊面。环模上按照一定规律开有特制模孔, 压辊与环模之间的间隙可调[11]。环模挤压造粒机广泛适用于大、中、小型水产养殖, 粮食饲料加工厂, 部分厂商也用于有机肥的生产。部分环模挤压造粒机参数如表5所示。
挤压法可以顺利将有机肥加工成颗粒, 但形状并非圆球形, 大部分为圆柱状, 对辊挤压造粒机还可生产扁球状颗粒, 颗粒的不规则造成了施肥困难, 不便使用。为了解决上述问题, 不少有机肥生产厂家, 在挤压造粒机后配备了有机肥抛圆机, 已将不规则的颗粒磨成圆球状, 平模造粒机与有机肥抛圆机组合如图13所示。
2 有机肥造粒设备的发展趋势
有机肥的造粒对许多企业来说是一个难以解决的问题, 因为有机物料堆肥发酵处理后含水率一般为30%~40%, 杂质和纤维较多[17], 传统的造粒设备无能为力或造粒效果很差。
目前有机肥造粒虽然有不少新型设备的出现, 采用团粒法造粒的设备, 机械传动往往比较复杂, 经常出现皮带传动和齿轮传动机构, 传动链较长;团粒法设备机构一般都有滚筒或者圆筒, 由表1、2也可看出, 机构十分庞大, 占地面积较大, 并且制备的颗粒粒径分布范围较宽。采用挤压法造粒的设备, 所制备颗粒大小比较均匀, 但一般为柱状或扁球状, 不是圆球形的, 不方便使用, 并且模具容易损坏, 增加了成本。依据目前的有机肥造粒设备现状, 新型有机肥造粒设备应该满足以下要求。
一是常温下造粒, 颗粒一次成型, 无需任何添加剂, 由有机肥原料直接制粒。二是无需配备抛圆机, 颗粒呈圆球形, 成分均匀, 大小一致, 表面光洁, 产品的养分、水分、粒度、强度、水溶性磷等各项指标符合国家标准。三是成球强度适中, 加工过程中温度低, 较好地保持了原料内部各营养成分和微生物。四是操作简单、稳定, 机械传动简单, 易于控制, 调节灵活。五是生产效率高, 成本低, 性能可靠, 经济效益好。六是适应性广, 可加工多种粉状物料, 占地面积小, 噪音低。
为了满足上述要求, 新型有机肥造粒机应该是采用团粒法与挤压法相结合的方式, 机械传动优先选用交流伺服直驱技术, 简化传动链, 降低故障率;内部部件应由低速转动向高速转动发展, 利于造粒的模具还有待进一步发展;挤压法能够保证颗粒的大小均匀, 而团粒法利于确保颗粒的球形度, 因而将二者有机结合在一起才可制备出理想的有机肥颗粒。
3 结论与讨论
(1) 中国施用肥料中有机肥的比例远小于化肥工业发达国家, 随着农业结构调整、政府的大力支持、绿色食品及无公害食品产业的发展, 有机肥已逐步受到中国的重视, 有机肥的生产工艺也取得了很大的进步, 造粒这一工序在有机肥生产中占有十分重要的位置。
(2) 转鼓、圆盘造粒机出现较早, 对有机肥造粒效果较差;有机肥强力造粒机和生物有机肥湿法造粒机, 与转鼓造粒机相识, 滚筒均要旋转, 机构庞大;内转搅齿造粒机, 只有造粒轴高速旋转, 运转平稳, 结构比较紧凑, 是目前比较受欢迎的有机肥造粒设备。
(3) 螺杆式挤压设备, 结构简单, 所造颗粒强度较差, 用此方法制备有机肥的并不是很多。辊式挤压设备有对辊、平模、环模等造粒设备, 挤压强度较好。挤压法所造颗粒均不是圆球形颗粒, 使用不方便。
(4) 新型有机肥造粒设备应该具有常温造粒、一次成型、无添加剂、所造颗粒球形度好、强度适中等优点, 优先选用交流伺服直驱技术、团粒法和挤压法有机结合的方式。
摘要：该文简介有机肥的应用现状以及制备工艺原理, 指出对有机肥造粒是有机肥制备过程中很重要的环节;介绍常用造粒设备的主要技术参数、工作原理、基本组成、传动方式、结构特点、适用范围等, 进一步论述了各自的优缺点;重点对造粒的球形度、压实度 (强度) 、生产效率, 以及设备所需的驱动功率、转速、传动链的长短、运动平稳性进行了探讨, 进一步指出了有机肥造粒设备的发展方向。
关键词：有机肥,造粒,团粒法,挤压法,机械传动
链传动方式探讨论文 篇2
链的紧边拉力为：
链的松边拉力为：
其中：有效圆周力
离心拉力
悬垂拉力Ff的大小与链条的松边垂度及布置方式有关（参见右图），Ff应取和中较大者，
式中：a－链传动的中心距，单位为mm；
q－单位长度链条的质量，单位为kg/m；
Kf－垂度系数（见下图），图中f为下垂度；
链传动方式探讨论文 篇3
钻井泥浆泵在钻井过程中随着井深的变化需要改变其流量压力, 最早大庆型钻机是靠柴油机经过减速箱, 然后通过多根皮带带动的皮带轮来驱动泥浆泵的, 其转速是不可以改变的, 改变其流量需要通过更换泥浆泵的缸套直径大小来调节的, 其方式笨拙, 费时费力, 不易操作, 停泵时间长, 又耽误钻井过程, 因此产生了对泥浆泵带泵传动方式改变的要求。
2 目前状况
根据目前已经有的泥浆泵带泵传动方式有以下几种:一是上述所讲的直接皮带轮传动方式;二是最近又有了二级变速齿轮箱通过调节其转速来改变泥浆泵的转速, 来改变其流量, 其方式是经过柴油机来通过双气胎离合器再到变速箱再通过皮带轮来带动泥浆泵;三是通过液力调速偶合器或液力变矩器然后通过皮带轮传动来带动泥浆泵的;四是变频电动机多根皮带轮通过调速来直接驱动泥浆泵的。
3 链传动方式的探讨
以上传动方式各有其优缺点, 本人提出的方式是通过链条传动方式来带动泥浆泵运转的, 其方法是通过柴油机来与减速箱连接, 然后通过气囊离合器再到可调链轮组来带动泥浆泵的运转, 如图1所示, 其泥浆泵的运转速度可以通过不同齿数的主动链轮来改变其传动比来实现的, 其方式简易操作。
注:1.泥浆泵底座, 2.泥浆泵, 3.被动链轮, 4.底座, 注:1.泥浆泵底座, 2.泥浆泵, 3.被动链轮, 4.底座, 5.轴承座, 6.链轮Z1, 7.链轮Z2, 8.链轮Z3, 9、10.half定位套, 11.离合器, 12.减速器, 13.万向联轴器, 14.柴油机, 15.链条
1.泥浆泵, 2.被动链轮, 3.链条, 4.主动链轮组, 5.轴承座, 6.滑轮, 7.节链钩, 8.立柱, 9.底座, 10.可调张紧过渡链轮, 11.泥浆泵底座
4 链传动的设计计算
1) 参数:本方案选用2000型12V 190柴油机, 其额定功率为1 000kW, 额定转速为1 500r/min, 来带动兰石产的3NB-1300泥浆泵, 其额定功率为960kW, 额定泵速120r/min, 泵传动轴转速为457r/min, 最大排出压力35.6MPa, 减速器为JS3-1000型, Z1=28, Z2=43;
2) 滚子链传动的设计计算
(1) 链条的静强度计算式为:
上式中, n-静强度安全系数;Q-链条极限拉伸载荷 (N) ;KA-工况系数;F-有效拉力 (N) ;
FC-离心力引起的拉力 (N) ;FF-悬垂拉力 (N) ;[n]-许用安全系数
根据计算选用ISO链条号为36A的2英寸三排滚子链条
(2) 滚子链的使用寿命计算
上式中, T为使用寿命 (h) ;Km为多排链排数系数;KA为工况系数;Lp为链长
(3) 链轮的设计计算
根据计算选用2英寸三排滚子链轮选用主动链轮齿数分别为Z1=23, Z2=31, Z3=35, 泥浆泵上的被动链轮齿数Z=49, d=p/sin (180/z) , 当然根据泥浆泵流量压力的需要还可以设计出其他齿数直径的主动链轮来实现泵速的改变。
(4) 链传动方式简介
通过2000型12V190柴油机提供动力由万向联轴器与JS3-1000减速器连接再通过Φ600气囊离合器与多组三排滚子链轮连接, 再通过三排滚子链与钻井泵NB-1300的传动轴上的被动三排链轮连接, 由此来带动泥浆泵的工作。
(5) 调速方式
改变主动链轮的齿数来改变其传动比来实现泥浆泵的根据不同流量压力要求的转速, 主动链轮与主动轴之间的连接是通过间隙配合的花键方式来连接的, 通过更换half定位套与主动链轮之间的轴向不同位置来实现不同齿数的链轮来传动。由于每个档位齿轮传动时链条长度不一, 所以工作状态时用可调高度的张紧过渡链轮来调节链条的松紧已保证合适的运转状态。
5 传动效率的比较
传动效率为η, 多组皮带轮的η=0.90, 齿轮η=0.98, 液力变矩器η=0.85, 链传动η=0.95, 1) 直接多组皮带轮传动方式的η=0.90×0.98=0.88;2) 二级齿轮变速箱多组皮带轮的传动效率η=0.98×0.98×0.90=0.86;3) 液力变矩器多组皮带轮传动方式η=0.85×0.90=0.76;4) 变频电机多组皮带轮传动效率η=0.99×0.90=0.89;5) 链传动方式η=0.95×0.98=0.93, 所以链传动方式是一种效率相对较高的一种带动方式。
6 制造成本的比较
变频电机制造最昂贵, 液力变矩器次之, 齿轮变速箱第三, 多组皮带轮传动方式第四, 链传动方式最经济。
7 体积重量的比较
体积由小到大分别为:1) 链传动;2) 直接多根皮带轮;3) 直接变频电机多根皮带轮;4) 液力变矩器多根皮带轮;5) 变速箱多根皮带轮。重量由小到大分别为:1) 链传动;2) 直接多根皮带轮;3) 直接变频电机多根皮带轮;4) 液力变矩器多根皮带轮;5) 二级变速箱多根皮带轮
8 现场安装空间和操作的比较
直接皮带轮安装多根皮带时需要拆卸轴承座, 安装比较麻烦, 齿轮变速箱体积、重量较大, 安装也比较麻烦, 液力变矩器安装需要找正, 链传动方式安装比较简单, 易操作, 只需松开张紧过渡链轮, 将节链钩把链条提起, 然后打开定位套, 将链轮组在花键轴上轴向移动改变其位置顺序就可以达到调速的目的, 另外其安装空间比皮带轮更紧凑。
9 维修方式的比较
变频电机的现场维修比较复杂, 液力变矩器次之, 齿轮变速箱也比较麻烦, 皮带轮重量比较大, 链传动的链轮体积、重量比较小, 便于维修。
1 0 结论
通过以上几种传动方式的比较, 可以看出链传动方式是一种比较折中的带泵方式, 与其它传动方式比较有比较明显的优点, 其制造成本低、体积小、重量轻, 被动链轮比之前的被动皮带轮重量至少减少一半, 安装空间紧凑, 由于链轮传动不需要皮带轮那样远的中心距, 所以安装空间紧凑, 还有其传动效率较高, 能耗相对低, 现场更换链条时不需要像更换皮带那样, 不需要拆卸轴承座, 易安装操作, 进厂易维修, 所以是一种可以采取的方式, 尤其是在链传动钻机中应用更加合适。
参考文献
[1]机械设计手册.机械工业出版社, 2004, 8.
[2]中国石油天然气行业标准SY5138-92.三缸单作用钻井泵.
全国链传动标准化技术委员会 篇4
2005年11月7～11日
武义
全国链传动标准化技术委员会第三届六次全体会议，于2005年11月7~11日在浙江省武义县举行。参加会议的代表共85人（名单见附件1），全国链条行业有58家企业派代表出席了会议。到会的标委会委员（或委员代表）共33人。全国链传动标准化技术委员会主任委员、吉林大学孟祥宾教授参加了会议。吉林大学主管科研工作的领导、会议举办地方政府的领导也出席了会议。
会议开幕式由孟祥宾主任委员主持。武义县副县长吕文革、金华市质监局支队长贾仁秋、吉林大学科研处高级工程师邵铭康、杭州东华链传动集团公司总经理张世强、武义东风链条有限公司董事长兼武义县链条协会会长陈洪华先后致辞。西北工业大学教授王帆、苏州特种链条厂高级工程师包伟烈、北京机械科学研究院高级工程师丁宝平分别作了“技术制图简化表示法国际动向”、“MAS公司制链设备”、“基础件七大行业标准检测工作概况”等专项技术讲座。代表们深受启发。
本次会议的主要议程是对六项标准制修订送审稿进行审查。提交会议审查的标准有：
国家标准GB/T 1243—200X 《传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮》
（送审稿）
国家标准GB/T 6074—200X 《板式链、连接环和槽轮——尺寸、测量力和抗拉强度》（送审搞）
国家标准GB/T 18150—200X 《滚子链传动选择指导》（送审稿）
国家标准GB/T XXXX—200X 《传动用精密滚子链条疲劳试验方法》（送审稿）
国家标准GB/T 3579—200X 《自行车链条—技术条件和试验方法》（送审稿）
行业标准JB/T 5397—200X 《滚子链和套筒链图形简化表示法》（送审稿）
大会听取了六项标准主要起草人的制修订工作汇报后，与会代表分成二组对标准制修订送审稿进行审查，分别由章观浩高级工程师、包伟烈高级工程师任召集人。分组审查后，再进行大会审查。会议指定夏国利委员主持六项标准审查，刘洪亮委员担任标准审查会秘书长。大会审查综合了到会委员和委员代表的审查意见，作出了会审结论（详见附件2~6）。六项标准审查表决结果如下：
GB/T 1243 到会委员和委员代表33人，参加表决33人，赞成33人，全票通过。
GB/T 6074 到会委员和委员代表33人，参加表决33人，赞成33人，全票通过。
GB/T 18150 到会委员和委员代表33人，参加表决33人，赞成33人，全票通过。
GB/T XXXX 到会委员和委员代表33人，参加表决33人，赞成33人，全票通过。
GB/T 3579 到会委员和委员代表33人，参加表决33人，赞成33人，全票通过。
JB/T 5397 到会委员和委员代表33人，参加表决33人，赞成33人，全票通过。
在本次会议的大会上，孟祥宾主任委员对标委会2005的工作进行了总结，并提出了标委会2006的工作计划。经过讨论，一致通过2006标委会工作计划(详见附件7)。与会代表对一年来标委会的工作表示满意，更为我国链传动标准化工作已与工业发达国家并驾齐驱而深受鼓舞。
会议期间，代表们参观考察了会议协办单位金华八方链条有限公司和武义东风链条有限公司，并进行了技术座谈。代表们对武义链条企业的蓬勃发展，产品质量的稳步提高留下了深刻印象。
本次会议在金华八方链条有限公司和武义东风链条有限公司的大力支持下，取得了圆满成功，全体与会代表对东道主提供的热情和周到的服务表示由衷的谢意！
链传动多边形效应的实验研究 篇5
链传动是重要的机械传动之一,它是以链条为中间挠性件的啮合传动,广泛应用在工农业及国民生产各部门。
链传动工作时,由于链绕在链轮上形成正多边形而导致的运动不均匀性,称为多边形效应[1]。由于多边形效应,链条的线速度和从动轮的角速度呈现周期性变化,从而使链条与链轮产生冲击、振动和噪声。不但使传动速度下降,磨损严重,还对链条具有破坏作用,使链传动在有运动平稳性要求和转速较高的场合的使用受到了限制[2]。因此,研究链传动的多边形效应具有重要的意义。
1 链传动的运动学特性
由于链传动存在多边形效应,即使主动轮以等角速度ω1回转,传动链条的线速度和从动轮的角速度也是变化着的,同时这种变化是周期性的[3]。
1.1 链条的速度变化
假设主动轮以等角速度ω1回转,则链轮分度圆的圆周速度为:
v1=r1ω1 。 (1)
式中:r1——小链轮分度圆半径。
将v1分别沿链条的紧边方向与垂直于链条的紧边方向分解,如图1所示。链条沿中心线方向的速度(链条线速度)为:
vx1=r1ω1cosα 。 (2)
垂直于中心线方向的速度为:
vy1=r1ω1sinα 。 (3)
其中:α为啮入过程中链节铰链在主动轮上的相位角,其变化范围为:
因此,即使ω1为常数,主动轮链速v1也是变化的,且作周期性变化,每转过一个节距就周期性变化一次。链条速度随相位角的变化关系如图2所示。
1.2 从动轮角速度变化
由于链传动的多边形效应,也使得从动轮角速度呈现周期性的变化。所以,在链传动中只有平均传动比i是定值,瞬时传动比is也是周期性变化的。分析图1可知:vx=r1ω1cosα=r2ω2cosβ,所以:
其中:r2为大链轮分度圆半径;ω2为从动轮(大链轮)角速度;β为链节铰链在从动轮上的相位角;z2为从动轮齿数。
瞬时传动比为:
图3为多边形效应机理图,图3(c)、图3(d)描述的是同相位状态,当处在图3(c)的位置时,vx=r2ω2,所以:
此时的瞬时传动比为:
当主、从动轮的位置处在图3(d)的状态时,vx=r2ω2cos(180o/z2),所以:
图3(a)和图3(b)是链传动处于最大不同相位的情况。当主动轮与从动轮的位置如图3(a)所示,即α=π/z1、β=0时:
ω2=ω1r1cosα/(r2cosβ)=ω1r1cos(π/z1)/r2=ω2min 。 (9)
而当主、从动链轮的位置如图3(b)所示,即α=0、β=π/z2时:
ω2=ω1r1cosα/(r2cosβ)=ω1r1/[r2cos(π/z2)]=ω2max 。 (10)
1.3 从动轮角速度不均匀系数
从动轮角速度的变化用从动轮角速度不均匀系数表示为:
δ=2×(ω2max-ω2min)/(ω2max+ω2min) 。 (11)
由于链传动过程中有同相位与不同相位两种情况,因此,要满足同相位情况,必须要满足以下3种情况:①r1=r2,即主、从动轮的分度圆半径相等;②紧边长度等于节距的整数倍;③主、从动链轮同步变化,即每一时刻的瞬时值都相等。
以上3种情况对于一般的链传动装置来说,很难达到,因此,本文只讨论不同相位的情况。
当主、从动链轮位于最大不同相位时,将式(9)、式(10)代入式(11)中,得到从动轮角速度不均匀系数为:
2 数据采集
该实验数据是在西南交通大学自主研发的ZJS50系列综合设计型机械设计实验台上,借助图形化编程语言LabVIEW8.5编程采集得到。链速越高,链传动的不稳定性增加,因此,本实验在低速状态下测试,主动轮的转速n1≤300 r/min。实验链条型号08A,节距p=12.7 mm,分别采用了以下几种链轮组合:①z1=z2=21;②z1=21,z2=29;③z1=21,z2=40;④z1=29,z2=40。
图4为从动轮角速度随角位置变化曲线图。图5为从动轮角速度不均匀系数曲线图。
3 实验数据分析
3.1 从动轮角速度变化曲线分析
图4中的4个图形分别为主、从动链轮齿数不同时测得的从动轮角速度随角位置变化关系曲线。其中,角位置以旋转编码器的脉冲数表示。两者之间的转换关系如下:链轮转一圈360o,即2π弧度,对应旋转编码器的5 000个脉冲。因此有:5 000/(2π)=x/φ。其中,x为横坐标值,即从动轮转过的脉冲个数;φ为x个脉冲对应的弧度数。
比较图4中的4个图得出:从动轮的角速度ω2随转动角位置的变化不断变化,即使主动轮角速度ω1为常数,从动轮的角速度ω2也呈周期性变化,其变化曲线类似一条余弦曲线。排除链传动组装中不可避免的误差等因素,该实验值与理论值基本吻合,从而以实验验证了链传动从动轮角速度变化的理论分析。
虽然图4(a)中,z1=z2=21,但是ω2≠ω1。要使ω2=ω1,还必须满足链传动过程中的主、从动链轮时刻保持同相位,但是在链传动过程中要保证时刻同相位的状态很困难,仅作理论解释。
3.2 从动轮角速度不均匀系数曲线分析
图5是不同相位状态下,从动轮的角速度不均匀系数曲线,即δ-z曲线。该δ-z曲线表明,当主动轮的齿数一定时,表征多边形效应的从动轮的角速度不均匀系数仅与从动轮的齿数有关。不均匀系数δ随从动轮齿数z2的增大而减小。当齿数较少时,从动轮上的角速度变化幅度较大,随着从动轮齿数的增加,不均匀系数逐渐变小,因此从动轮的齿数不宜取得过小。通过测试可以看到,实验值在理论值附近上下跳动,任取某一时刻暂停并保存数据,将得到的一系列点连线便得图5中的虚线,从实验值和理论值的比较可以看出,两者基本上吻合。从而以实验的形式验证了从动轮角速度不均匀系数的理论分析。
4 结束语
本文利用理论分析与实验的方法对链传动多边形效应进行了深入研究。通过研究可知,链条在水平方向的瞬时速度不断发生如下变化[4]:r1ω1cos(π/z1)→r1ω1→r1ω1cos(π/z1)。由于链条运动速度的不均匀性,使得从动链轮的角速度不恒定,瞬时传动比不稳定。同时,链轮齿数、链条节距等参数对链传动的多边形效应也有着显著的影响。
本文用实验方法验证了链传动多边形效应的理论分析,对改善链传动的多边形效应,将其用于实际的生产和设计具有重要的指导意义。
参考文献
[1]杨可桢.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,1979.
[2]史文库,杨刚.滚子链传动系统动力学特性分析[J].工程力学,1996,13(3):22-26.
[3]郑志峰.链传动[M].北京:机械工业出版社,1984.
链传动方式探讨论文 篇6
中国大学生方程式汽车大赛(简称FSC大赛)是由中国汽车工程协会主办,秉持“力争上游,擎动未来”的远大理想,坚持“稳中求胜”的设计理念,立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现实基础,吸收借鉴国际大学生方程式汽车大赛(简称FSAE大赛)赛事的成功经验,为国内优秀汽车人才的培养和选拔搭建公共平台,由高等院校汽车相关专业及机械专业在校学生组队参加的汽车设计、制造与调校的比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准,在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面均具有优异表现的小型单人座休闲赛车,同时该车必须具有足够的耐久性和经济性以能够成功完成部分或全部赛事环节的比赛[1]。FSC赛车包括发动机系统、悬架系统、传动系统、转向系统、车架、车身、制动系统及安全系统等。因此,为了获得良好的加速性、制动性、操控性、耐久性和经济性,传动系统的设计尤为重要。
就汽车而言,传动方式一般可以有轴传动、齿轮传动、带传动和链传动等,每种传动方式都有各自的优缺点。链传动可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力,能在低速、重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作,传递效率较高,一般可达0.95～0.97。相对于带传动,链传动传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力小,并且制作、装配都较为方便,故我校FSC赛车采用链传动系统。为了保证发动机最佳的动力输出,FSC赛车链传动系统传动比的设计及其关键零部件的设计与分析至关重要。本文利用Optimum Lap软件,对FSC赛车链传动系统的传动比进行了优化,在此基础上,对FSC赛车链传动系统的关键零部件——连条、链轮进行了设计,并对链轮强度进行了有限元元分析。
1、FSC赛车链传动系统传动比的设计及优化
FSC赛车链传动系统传动比ioo,又可称为主减速比或末级传动比。传动比过大,链条在小链轮上的包角就会过小,参与啮合的齿数减少,每个轮齿承受的载荷增大,加速轮齿的磨损,且易出现跳齿和脱链现象,故链条在小链轮上的包角不应小于120°。FSC动态比赛分为75m直线加速、8字绕环、高速避障以及耐久赛,不同的赛道的最佳传动比是不一样的。高速避障和耐久赛是同一个赛道,且以这个赛道最为复杂,考验赛车的综合性能最强,在此赛道发动机的挡位只能用到3挡,故针对此赛道在Optimum Lap软件中输入整车的基本参数、空气动力学参数、轮胎参数、发动机参数、变速箱参数并建立德国霍根海姆比赛区耐久赛赛道模型如图1听示,数值模拟结果如表1所示。
由表1可以看出跑完整个高速避障赛道耗时71.2652s,与实际的测试时间72.38s误差在5%范围内,故仿真结果具有一定的参考价值,整个比赛过程中,转弯占了总时间的85.75%,加速占了64.88%,制动占了21.43%;而100%节门开度只占有12.65%。由此可见FSAE比赛对赛车最大的要求是转弯的操纵性能以及加速性能。转弯操控性越好,加速性能越强,需要的单圈时间越短。
通过数值模拟得到整车速度在赛道上的表现如图2所示。由图2可以看出在赛道模拟中,最大车速可以达到116.06km/h,只有很短的一段赛道且集中在直线长度较长的区域。平均速度达到71.84km/h,平均速度越高,加速能力越强,相同路程所消耗的时间越短,成绩越好。
FSC赛车比赛的赛道可以被看成是由多个赛段组成。每个赛段又是由一个弯道、一条直道和另一个弯道组成。图3所示的曲线为赛车在几个赛段里行驶的过程中,赛车行驶速度随行驶路程变化的情况。图中X轴表示赛车在赛道上所行驶的距离,Y轴表示赛车的行驶速度。该图反映了赛车在比赛过程中的行驶状态。下面以其中一个赛段来举例说明这种状态。图中A点表示赛车正处在某一弯道的弯心(Apex),从A点开始赛车将逐渐驶出弯道,并伴随这一过程逐渐提高行驶速度。当赛车行驶到B点时,赛车开始猛烈制动,以降低行驶速度为进入下一个弯道C做准备。图中在弯道附近赛车速度曲线的曲率变化是由于在过弯过程中赛车手不断地对刹车和油门进行控制所致。而在直道行驶时,随着赛车速度的提高而加速度逐渐下降则是因为逐渐增加的空气阻力和不断提高挡位而减小的变速器传动比所致[2]。
根据上述FSC赛车在赛道中的表现,应用Optimum Lap软件本文对该赛车链传动系统传动比进行了优化。仿真结果如图4所示。由图4可以看出随着传动比的增加,赛车在赛道中行驶单圈所耗时间减少,当传动比增加到3.8时,单圈所耗时间达到最少,此后随着传动比的增大,单圈所耗时间开始增加。此外,传动比的增加,导致驱动力的增大,在不考虑胎压、胎温的影响下,附着系数保持不变,由于轮胎对地面的附着力是有限的,故当驱动力大于附着力(附着系数取2,对应的纵向力为3000N)时,车轮将出现打滑,动力将出现损耗,燃油消耗增加。
由,式中,Ttq=45N·m,一挡时变速器传动比ig=2.111×2.75=5.80525,差速器理论锁紧扭矩百分比ca=0.88,传动效率ηT=0.95,轮胎半径r=0.254m,经计算得主减速比io≤3.5,综上分析,FSC赛车链传动系统传动比io为3.5。
2、链条的主要参数的选择
链条是由专门工厂制造的,因此设计链传动时,主要是根据传动的用途、传递的功率、大小链轮转速、工作状况等,选择链条的型号,确定链轮的齿数、链节距、链节数、排数,确定两轴的中心距等。链节是组成链条的基本结构单元,每个链节在链条纵向含有一个节距。组成链节的基本元件有链板,销轴,套筒,滚子。销轴和外链板、套筒与内链板由过盈配合而固定[3]。套筒与销轴为间隙配合,套筒可绕销轴自由转动,故相邻两链节可摆动。滚子和套筒之间也为间隙配合,使得滚子进入链轮时,与链轮齿间为滚动摩擦,从而延长了滚子的寿命[4]。
有许多链传动,往往不能按推荐的润滑方式工作,如垃圾筒提升机械、金属管棒的拉拔机械、摩托车等的链传动,只能人工定期加油润滑。而按许用功率曲线法计算,这种润滑方式可能不适用,传动的主要失效形式是链条铰链间的磨损,导致链节距伸长而掉链。为保证链条有一定的工作寿命,按耐磨性条件来选择链条节距较为合理[5]。根据耐磨性条件,当铰链中的平均比压Pw不超过许用比压[Pw]时,链传动在其寿命内能安全工作,即应满足关系式:Pw≤[Pw],平均比压Pw为:
式中,KA—工作情况系数;P0—传动功率;Km—排数系列,这里单排,取Km=1;ni—主动轮转速;Z1—主动轮齿数.已知,发动机的输出转速n1=2240rpm;初定小链轮齿数z1=11;工作情况系数KA=1.5;Km=1;传动功率P0=56Kw;初定节距p在12.7～15.875mm内,转速n1≤2400 rpm,根据表2,得[pw]=14.7MPa,代入式(1),求得节距p≥9.34mm。
根据节距p和每米长度q,查表3,确定链条链号428,节距p=12.7mm。
3、小链轮的设计及有限元分析
3.1 小链轮主要参数的确定
小链轮齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响。齿数少可减小外廓尺寸,但齿数过少,将会导致:1)传动的不均匀性和动载荷增大;2)链条进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大,铰链磨损加剧;3)链传递的圆周力增大,从而加速了链条和链轮的损坏。可见,增加小链轮齿数对传动有利,但如z1选得太大时,大链轮齿数z2将更大,除增大了传动的尺寸和质量外,还易于因链条节距的伸长而发生跳齿和脱链,使链条寿命降低。由于链节数通常是偶数,为使链条和链轮磨损均匀,常取链轮齿数为奇数,并尽可能与链节数互质,故小链轮齿数z1=11;分度圆直径
齿顶圆直径。
3.2 小链轮材料的选择
链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多,所受的冲击也比较大,故本文选取40Cr作为小链轮材料,并进行淬火、回火处理,增加齿面硬度,提高耐磨性能。40Cr弹性模量为2.1×105 MPa,泊松比为0.3,材料密度为7850kg/m3。材料屈服极限σs=785MPa,安全系数取1.5,则许用应力[σ]=523MPa。
3.3 小链轮强度的有限元分析
小链轮作为驱动轮,需要承受来自发动机通过花键输出的大扭矩,还要承受来自链条的冲击载荷,FSC赛车在行驶过程中,小链轮存在两种危险工况,第一种是起步时,发动机输出扭矩到小链轮花键,链齿保持不动;第二种是制动时,链齿存在惯性引起的接触力,而花键保持不动。本文在已建立的三维模型及有限元模型的基础上,在ANSYS Workbench软件中对小链轮在上述两种工况下的强度进行了有限元分析。
3.3.1 工况一
对小链轮的链齿进行约束,小链轮花键施加扭矩M=267N·m,其应力和变形分别如图5、图6所示。
由图5可以看出,小链轮所受到的最大应力为136MPa,小干材料的许用应力523MPa。电图6可以看出,小链轮的最大变形量为0.0135mm,满足国家标准(小于0.1mm)。
3.3.2 工况二
对小链轮花键进行约束,与链条啮合的5个链齿依次施加法向力1400N、1330N、1200N、1065N、950N,其应力和变形分别如图7、图8所示。
由图7可以看出此工况小链轮受到的最大应力为146.7MPa,小于材料的许用应力523MPa。由图8可以看出,在此工况下,小链轮的最大变形量为0.01233mm,满足国家标准(小于0.1mm)。
4、大链轮的设计及有限元分析
4.1 大链轮主要的参数选择
大链轮齿数为:z2=z1×io=39
分度圆直径为:
齿顶圆直径为:
小链轮包角为:
4.2 大链轮材料的选择
大链轮作为从动轮,被动的承受来自链条的冲击载荷,对材料的耐磨性和硬度都没有小链轮的高。且大链轮作为传动的关键零件之一,对FSC赛车传动系统传动效率的影响很大,此外还应考虑其满足轻量化的要求,故选取7075—T6铝合金作为大链轮材料。其密度为2810 kg/m3,弹性模量为71Gpa,泊松比为0.3,屈服极限σs=462MPa,安全系数取1.5,则许用应力[σ]=308MPa。
4.3 大链轮强度的有限元分析
通过分析发现,大链轮危险工况为:FSC赛车起步工况,此时链条给大链轮提供紧边拉力,而差速器左端通过花键与大链轮连接,链条与大链轮在啮合瞬间,冲击力最大,有16个齿处于紧边拉力状态,有8个齿处于松边拉力状态,由于大链轮处于旋转状态,每个齿都会按周期循环受一次冲击力。本文在已建立的大链轮的三维模型及有限元模型的基础上,在ANSYS Workbench软件中对大链轮在此工况下的强度进行了有限元分析。由于该链轮为对称结构,故分析时只对大链轮的三个链齿依次施加1400N、1350N、1300N的法向载荷,对大链轮的花键进行约束,其应力和变形分别如图9、图10所示。
由图9可以看出,大链轮所受到的最大应力为125.07MPa,小于材料的许用应力308MPa。由图10可以看出,大链轮的最大变形量为0.10967mm,基本满足国家标准。
5、结论
本文利用Optimum Lap软件对FSC赛车的链传动比进行了设计优化,得到了满足其发动机最佳动力输出的传动比;对FSC赛车链传动系统的关键零部件进行了设计,并对大小链轮的强度进行了有限元分析,结果表明,在FSC赛车行驶过程中的危险工况下各链轮的最大应力值均小于材料的许用应力,其强度满足设计要求。
参考文献
[1]中国汽车工程学会.中国大学生方程式汽车大赛规则(2013).2013.5.
[2]柴天.FSAE赛车整车性能分析与研究[D].长沙:湖南大学,2009.
[3]郑志峰,王义行,柴邦衡.链传动[M].北京:机械工业出版社,1984.
链传动方式探讨论文 篇7
SQ37切丝机是目前国内切丝机中技术成熟的产品之一, 在卷烟生产企业中占有相当的数量。SQ37切丝机在生产过程中, 每次切丝机输送排链启动和停止时都会有一定量的细小废烟丝出现 (<0.9mm) , 烟丝宽度是烟丝内在品质的重要参数, 对卷烟的质量有着重要的影响, 也是过程控制中考核较严格的指标, 从下式可看出与烟丝宽度有关的参数:
B=v/n×N
式中B———切丝宽度
N———刀辊上刀片的数量
v———上、下排链的平均输送速度及烟叶从刀门出来的速度
n———刀辊转速
根据生产实际情况分析发现, 细绒丝只在切丝机启动和停止的过程中产生, 即排链的速度小于运行设定值时生产出的烟丝都为细绒丝。排链由电机驱动, 而电机速度由变频器控制, 运行速度曲线见图1, 在0到t1和t2到t3两个时间段, 由于电机处于未达速度设定值状态, 因此容易产生细小废烟丝。
该切丝机离合器为机械式手动离合器 (图2) , 左半离合器与右半离合器依靠花键套连接在一起, 紧固螺钉固定了花键套的位置, 防止其左右移动。
通过分析, 决定采用气动离合器改进切丝机的输送排链传动机构, 使切丝机输送排链未达到设定速度时保持静止状态, 在转速达到设定值时能通过离合器快速启动排链, 从而减少细小废烟丝量。
2. 改进及效果
将切丝机手动离合器改为气动离合器 (图3) , 当启动切丝机排链时, 电机运行转速达到设定值后, 电磁阀开启, 空压气从进气口进入离合器, 带动传动轴转动, 当空压气从离合器QSRL-1/8-8螺纹接头进入活塞和缸体间的气囊部分 (该活塞与轴承6919一起安装于轴上, 轴承内圈用M20螺母压紧固定, 缸体与活塞上分别用O型密封圈密封) , 从而推动缸体 (缸体通过传动轴的花键式滑套连接) , 使啮合盘克服弹簧压缩力与链轮上端面的啮合盘啮合, 带动链轮转动, 达到了空压气控制离合的效果。当停止切丝排链运动时, 停止供给空压气, 啮合盘在弹簧的作用下复位, 复位时活塞和缸体间气压由电磁阀排气口排出, 啮合盘与链轮脱开。活塞和缸体间设减震弹簧和减震垫, 起到减震、消声作用。
上述过程确保了切丝排链在电机未能达到设定速度值时保持静止状态, 当电机转速达到设定值时, 通过离合器快速启动排链, 由此达到了减少细小废烟丝的目的。
改进后的实际情况表明, SQ37切丝机运行稳定, 提高了切丝工序过程控制水平, 切丝机在启动和停止过程中产生的细小废烟丝量由0.6kg降低到0.1kg。W12.04-22—————————
摘要：针对SQ37切丝机在使用中, 当输送排链启动或者停止时会切出一些宽度非常小废烟丝的现象, 改进切丝机输送排链的传动机构, 用气动离合的方法快速启动和停止切丝机排链, 达到降低废烟丝量的目的。
链传动方式探讨论文 篇8
链传动经济可靠,结构紧凑,效率较高,制造与安装精度要求较低,能在温度较高、湿度较大、速度较低和恶劣环境下工作,广泛用于农业、采矿、冶金、运输等各种机械的动力传动中[2]。油田作业机上的注入头是采用链传动进行工作的,链传动的缺点是瞬时传动比不能保持恒定,链条与链轮容易产生冲击、振动和噪声[4]。链传动的多边形效应会使链条的线速度呈周期性变化,产生的冲击,对链条的有损坏。应用PROE软件对此链传动进行建模和运动仿真,可直观反映链条的运动过程,实现以下的目的:
1)通过运动仿真,以图形的形式直观的反映出多边形效应引起的速度,传动比等变化规律。
2)通过运动仿真,在啮合区进行速度分析,观察水平方向速度变化情况,判断在不同转速下,对链条传动造成的不平稳性程度。
1 链节模型建立及运动仿真
链传动是由主动链轮,从动链轮和与之相啮合的链条组成,在Pro/E中建立销轴,夹块和内链板和外链板等部件,组成零件的模型,然后进行装配。注入头的链节模型如图2所示。
链条的运动通过PROE软件中机构运动仿真实现其动作,主要设置平面,销钉和槽机构进行连接,然后进行分析,建立仿真过程流程图[1]如下:
注入头链传动装配及仿真模型如图4所示:
模型建立后对其进行运动仿真分析,仿真结果如下。
2 链传动的速度变化规律
首先,设置主动轮转速为2deg/s,然后进入机构分析。运行后,通过运动仿真机构分析得到在啮合区主动轮和从动轮的速度曲线图:图中横坐标为时间t(s),纵坐标为速度坐标v(mm/s)。
水平速度:v=vAcosβ=vBcosγ;从动轮圆周速度:,β为vA与水平线的夹角;γ为vB与水平方向的夹角;vA为主动轮圆周速度;vB为从动轮圆周速度;γ>β,所以在图5中从动轮的线速度变化过程是:vA→v→vB。
如图5所示,可以看到上面直线为主动轮圆周速度vA=3.988077mm/s,下面的周期曲线为从动轮的圆周速度,波峰圆周速度为vB1=4.067875mm/s;波谷圆周速度为vB2=3.933915mm/s;变化周期为T=12.9s;
从动轮变化周期通过输出数据得到,如图所示:
从图中可以看出输入的速度恒定,而输出的转速是周期性变化的,可以直观的反应出多边形效应。
3 速度变化与链节距的关系
链子节距变化对速度的影响:分别在50.8mm,44.45mm,31.75mm节距下得到的速度变化曲线如图所示:横坐标为时间,纵坐标为速度,单位(mm/s)。
链条在如图4所示曲柄带动下逆时针旋转,进行测量分析后得到的3种节距下的速度曲线,如图6、7、8所示:
每个链节依次发生周期性变化,在运动的过程中,水平方向运动经历一个个波动,可以看到快慢快慢的周期过程,所以在现实运动中在水平方向的速度是快慢快慢的前进过程。
从上图可以看出,在相同条件下,随着节距越小,得到的波峰和波谷的差值变化越小,说明水平方向的速度的变化大小与节距的大小有关,节距越小,水平速度变化越小,同时,节距越小,变化周期越短(周期与齿数有关)速度发生周期性变化的频率越快,链子在水平方向运动的平稳性随着节距的减小而趋于平稳。
4 传动比变化规律
主动轮与从动轮的角速度曲线图如下:
如图9所示:横坐标为时间t(s),纵坐标为角速度ω(deg/s),上面直线为主动轮的角速度v=2deg/sec;下面曲线为从动轮角速度在啮合区的周期变化曲线,波峰为:2.409008deg/s;波谷为:2.329682deg/s;周期为T=12.9s;
传动比的变化情况如图10所示:横坐标为时间t(s),纵坐标为传动比的变化情况,传动比,如图10所示:可以看出传动比随着时间的变化,在啮合区发生周期性的变化。
传动比的变化直接反应出了链传动的不平稳性程度。
5 结论
通过对链传动多边形效应的运动仿真分析,得到链传动的速度在紧边上变化规律,在不同的链子节距下,水平方向的速度变化随着节距的减小而减小,以及传动比的周期性变化,但是传动比变化很小。可以更详细,更直观的反应出多边形效应对链传动的影响。
参考文献
[1]姚继权,张世轩,李晓豁.基于PROE链传动运动仿真[J].机械设计与制造,2005:11.
[2]李晓,洪林,李德胜.链传动多边形效应的一种补偿方法[J].天津理工大学学报,2008,24(1).
[3]谭加才,易际明.基于Pro/MECHANICA的机构运动仿真及应用[J].湖南工程学院机电工程系.
链传动方式探讨论文 篇9
切梗丝机由PLC进行集中控制，PLC担负着切丝宽度控制，各机械运动启停，故障检测，整机保护报警信号等的控制。它是新一代的数控式制丝设备。电控系统的主要特点是：电辊和排链分别由两个电机带动，两个电机又分别由两个变频器驱动。
由于该设备属于设备设计厂家的新一代产品，经过车间一段时间的使用，发现切梗机上排链传动链条经常断裂。链条经常断裂的出现，严重干扰了生产的连续进行;同时影响了加工烟丝质量的稳定。该问题引起了厂部领导的高度重视。为了尽快解决好这个问题，针对切梗机上排链链条断裂的问题进行技术公关，经过多方面原因的综合分析，对设备进行了技术改进，从根本上解决了切梗机上排链链条常断的技术难题，取得了比较满意的效果。
（一）现状调查
1. 查阅了厂家提供的对上铜排链传动链条的使用说明书：
说明了切梗机上排链传动链条常断是该设备的一个不可避免的问题。
2. 查询了2006年6月至8月三个月的交班记录，记录如表1:
从上表可以看到，切梗机一个月平均有2次上铜排链传动链条断裂的现象，并且未伴随有厂家提醒的注意事项。
（二）原因分析
1. 首先从链条断裂时切梗机的工作运行状态为入手点。如图2:
从上图对比及观察测量可以看到，切梗机上铜排链传动链条在运行状态下比停机状态下被拉长了约半个链节的长度，说明了链条受力比较大。
2. 对切梗机上排链传动链条的跳动情况进行了两组测量。2006年8月29日用百分表对链条的跳动情况进行了二组测量，每组随机测量8次，数据如表2：(单位：mm) 根据上表格中数据，做出链轮跳动情况折线图：
从折线图3可以看出，链条跳动是无规律性的间歇性跳动，按照频率与力成正比关系来推算，链条间歇性跳动将产生比正常运行状态下的拉力大数倍的瞬间拉力，这就是造成链条断裂的原因。
3. 查明切梗机各传动链条的传动及寿命情况(见图4):
4. 从机械工业出版社出版的《机械设计手册》查找得知：两轮轴线不在同一平面上，此时松边应布置在下面，否则会导致松边下垂度增大。
（三）改进方案和实施
1. 选择张紧装置的张紧方式。
经技术员与设备厂家咨询后，针对切梗机未发现有可借鉴的链条张紧装置，设备厂家对链条常断也是没有很好办法。于是小组成员运用“头脑风暴法”针对“链条张紧装置”这一主题，共提出了以下三种张紧方式方案：
(1)设计张紧轮下压松边链条的张紧。
(2)设计链轮中间下压，再上顶的滑动张紧。
(3)原上顶链轮张紧不变，再设计下压滑动张紧。通过试验分析，决定采用方案(3)原上顶链轮张紧不变，再设计下压滑动张紧的方式。
2. 选择滑动接触的材料（见表3）。
3. 确定张紧装置下压量
由于原来有链条顶轮，增加的压块要往下收压链条多少，才能保证链条运行平稳?采用了0.618优选法进行试验，以便确定最佳的下压量。
(1)试验设计：
(1) 把静止状态下链条所处的位置定为0;
(2) 测量链条下压最低点位置与原静止状态下链条所处的位置差距值10mm。
所以，试验范围为0到10mm。
(2)试验过程
(1) 第一次试验的试验点计算
第一试验点：X1=0+0.618*(10-0)=6.18mm
第二试验点：X2=0+(10-6.18)=3.82mm
用百分表对链条的链轮跳动情况进行测量(除瞬时增大跳动值)：
第一试验点跳动为：2.28mm
第二试验点跳动为：2.31mm
第一试验点优于第二试验点
(2) 第二次试验的试验点计算
第三试验点：X3=3.82+(10-6.18)=7.64mm
用百分表对链条的链轮跳动情况进行测量(除瞬时增大跳动值)
第三试验点跳动为：2.34mm
第一试验点跳动为：2.28mm
第一试验点优于第三试验点
(3) 第三次试验的试验点计算
第四试验点：X4=3.82+(7.64-6.18)=5.28mm
用百分表对链条的链轮跳动情况进行测量(除瞬时增大跳动值)：
第四试验点跳动为：2.27mm
第一试验点跳动为：2.28mm
第四试验点优于第一试验点
由于两试验点的跳动值已经比较接近，不再安排试验，以5.28mm作为最佳的下压量，故电木压块下压量为静止状态下链条位置往下5.28mm。
4. 确定新加装的张紧装置的结构以及尺寸（见图5）。
5. 用机床、钻床等钳工方法进行张紧装置的加工制作，如图6。
6. 在机架上装上特制的张紧装置，并用M8螺丝固定，如图7所示：
（四）效果检查及经济效益
1. 查看2007年1月份至3月份共3个月的切梗机交班维修记录，没有出现过切梗机上铜排链传动链条断裂的记录，达到了三个月的链条使用寿命。并且每月用百分表对链轮的跳动情况进行了一组测量，每组随机测量8次，并取当月跳动平均值(见表4)。
从2007年1月份至3月份共3个月的切梗机上排链传动链条的跳动情况来看，没有出现与当月跳动平均频率超过±1.0mm范围的数值，说明了使用了新的张紧装置后，传动链条运行平稳。
2. 为了确定链条的寿命周期，2007年1月至8月共8个月时间里，每月用百分表对链轮的跳动情况进行了一组测量，每组随机测量8次，并取当月跳动平均值，数据如表5：(单位：mm)
根据上表格中数据，做出链轮跳动情况折线图8:
从表中看出，6月份链条跳动值上升至2.56mm，说明了链条运行开始从稳定期进入了磨损期，因此确定6个月为传动链条的更换周期。传动链条防断装置的使用，使传动链条的寿命由目标值3个月延长至了6个月。
3. 提高设备有效作业率，提高产品质量。由于目前制丝车间自动化程度越来越高，导致切梗机上排链传动链条的断裂故障停机，那么上下工序设备也会出现停机待料状态，生产的中断必会影响到产品的质量问题;也会影响整条梗线段的产能问题。因此通过上铜排链传动链条张紧装置的研制，对提升梗线段梗丝质量，提高梗线段的精细化生产起到非常重要的作用。
4. 设备故障率明显下降，节约了维修费用。按平均二周链条断裂一次计算，一年断裂24次，每次更换链条两付，每付链条价值150元计，则每年损耗链条价值为：24*2*150=7200元，安装了传动链条张紧装置之后，每年更换2次，则每年节约了7200-(2*2*150)=6600元。
（五）结束语
本次活动运用创新的思维，解决了生产及维修过程中存在的实际问题，保证了切梗机设备运行的稳定和生产的连续，降低了维修费用，增加了经济效益;并被列为厂技术创新型成果项目。
参考文献
[1]SQ3A系列切丝机说明书[S].昆明烟机集团二机有限公司.
【链传动方式探讨论文】推荐阅读：
链传动自学报告05-21
教学方式探讨论文08-04
出行方式链05-24
传动原理论文09-08
牵引传动论文09-12
高职教学中理论考试方式的改革探讨论文08-18
齿轮传动设备论文12-01
液压传动试验平台论文07-25
中心传动磨机减速机论文05-21
液压传动教学方法论文06-06