邵慧敏（杭州東華鏈條集團(tuán)有限公司技術(shù)中心）

標(biāo)準(zhǔn)咨詢

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

邵慧敏（杭州東華鏈條集團(tuán)有限公司技術(shù)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(duì)于HE系列滾子鏈產(chǎn)品由于無標(biāo)準(zhǔn)可循還鮮有生產(chǎn)，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，就可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展相關(guān)重載型高強(qiáng)度滾子鏈新產(chǎn)品的開發(fā)和使用領(lǐng)域推廣等工作，滿足國內(nèi)外市場的需求。本文就應(yīng)用ISO 606：2015和ASME B29.28-2015及有關(guān)鏈傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定來對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)HE系列滾子鏈的有關(guān)問題做一些探究。ISO 606：2015《傳動(dòng)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(duì)ISO 606：2004進(jìn)行修訂后的版本，是ISO 606標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中超級(jí)重載系列的鏈條規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)中這類鏈條的鏈號(hào)以“HE”作為后綴來命名，涉及鏈號(hào)分別為60HE、80HE、100HE、120HE、140HE、160HE、180HE、200HE、240HE等27個(gè)規(guī)格的單排、雙排、三排滾子鏈，所以超級(jí)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(biāo)準(zhǔn)。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(dá)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(biāo)準(zhǔn)范疇，但正式出版的ASME B29系列標(biāo)準(zhǔn)中，我們沒有看到過有關(guān)60HE～240HE鏈條產(chǎn)品的相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)行ASME B29.1-2011《精密動(dòng)力傳動(dòng)滾子鏈、附件和鏈輪》（Precision power transmission roller chains，attachments，and sprockets）標(biāo)準(zhǔn)中只有“普通標(biāo)準(zhǔn)型滾子鏈及套筒鏈（鏈號(hào)為25～240）”和“重載型滾子鏈（鏈號(hào)為60H～240H）”這兩種鏈條產(chǎn)品的規(guī)定。直至2015年12月，美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)B29委員會(huì)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(jī)械工程師學(xué)會(huì)ASME標(biāo)準(zhǔn)屬于美國ANSI國家標(biāo)準(zhǔn)的組成部分），ASME B29.28-2015規(guī)定了鏈號(hào)分別為60HE-1、80HE-1、100HE-1、120HE-1、140HE-1、160HE-1、180HE-1、200HE-1、240HE-1的9個(gè)規(guī)格單排高強(qiáng)度鏈條產(chǎn)品的尺寸參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)要求等內(nèi)容，這是ASME B29系列標(biāo)準(zhǔn)中第一次出現(xiàn)有關(guān)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?zhǔn)窃贏SME B29.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的ANSI重載型滾子鏈(也稱：H系列滾子鏈)基礎(chǔ)上的強(qiáng)度要求更高的鏈條升級(jí)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(biāo)準(zhǔn)，但標(biāo)準(zhǔn)文本的正式發(fā)布、ISO標(biāo)準(zhǔn)先于ANSI/ASME標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。

ISO 606：2015對(duì)HE系列滾子鏈稱作“ANSI超級(jí)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(dòng)力傳動(dòng)和拉曳用高強(qiáng)度鏈條（High-strength chains for power transmission and tension linkage）”，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鏈條名稱的文字表達(dá)不完全一致，但通過查看ISO 606：2015和ASME B29.2-2015的相關(guān)內(nèi)容，我們得出的結(jié)論是：兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中鏈號(hào)為60HE-1～240HE-1的9個(gè)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(shù)指標(biāo)要求等存在著小差異，但兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的HE系列單排鏈條應(yīng)該屬于同一種類的重載型高強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。

2 綜合應(yīng)用ISO 606：2015和ASME B29.28 -2015設(shè)計(jì)開發(fā)HE系列單排滾子鏈產(chǎn)品

對(duì)照ISO 606：2015和ASME B29.28-2015兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，可以知道兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各鏈號(hào)規(guī)格HE系列單排滾子鏈產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)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(qiáng)度指標(biāo)值等尺寸參數(shù)、產(chǎn)品性能要求等諸多尺寸和技術(shù)指標(biāo)要求是基本一致的，所以這些尺寸參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)要求等可按ISO 606：2015的相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)。

在鏈條測量力、鏈長精度要求、單排鏈條最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)要求等方面，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定略有差異，如表1所示。

表1 ISO 606：2015和ASME B29.28-2015標(biāo)準(zhǔn)對(duì)HE系列滾子鏈產(chǎn)品要求的主要不同點(diǎn)

續(xù)表1

設(shè)計(jì)開發(fā)HE系列單排滾子鏈時(shí)應(yīng)綜合應(yīng)用ISO 606：2015和ASME B29.28-2015的技術(shù)條款內(nèi)容，靈活（選擇）采用表1所示標(biāo)準(zhǔn)中的一些相關(guān)規(guī)定，從而實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)HE系列單排滾子鏈時(shí)，鏈條鏈長尺寸按照ASME B29.28-2015的要求設(shè)計(jì)；而進(jìn)行單排滾子鏈疲勞試驗(yàn)（動(dòng)載試驗(yàn)）時(shí)，鏈條的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)要求按照ISO 606：2015的規(guī)定。至于鏈長尺寸檢測時(shí)對(duì)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(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定時(shí)，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(gè)鏈號(hào)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(shè)計(jì)鏈板零件及鏈節(jié)尺寸的參照尺寸。

滾子鏈傳動(dòng)選擇，一直是鏈條生產(chǎn)商和使用方關(guān)注的問題。ISO 606：2004發(fā)布時(shí)，ISO/TC 100同時(shí)發(fā)布了ISO 10823：2004《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》（Guidelines for the selection of roller chain drives） 這項(xiàng)指導(dǎo)滾子鏈傳動(dòng)選擇和滾子鏈?zhǔn)褂玫膰H標(biāo)準(zhǔn)，ISO 10823：2004提供的指導(dǎo)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)鏈條產(chǎn)品用于傳動(dòng)時(shí)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(dòng)國際標(biāo)準(zhǔn)中還缺少HE系列滾子鏈用于傳動(dòng)時(shí)的選擇指導(dǎo)方面的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文獻(xiàn)，即：到目前為止，HE系列滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)還沒有國際標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行傳動(dòng)時(shí)的小鏈輪轉(zhuǎn)速與對(duì)應(yīng)的額定功率及小鏈輪最大轉(zhuǎn)速限制等規(guī)定]，可指導(dǎo)HE系列單排滾子鏈傳動(dòng)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(dǎo)HE系列單排滾子鏈的安裝、維護(hù)等使用方面的技術(shù)指導(dǎo)條款，也是設(shè)計(jì)開發(fā)HE系列滾子鏈產(chǎn)品可借鑒的好資料。

3 應(yīng)用ISO 606：2015設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(gè)鏈號(hào)規(guī)格的雙排、三排滾子鏈的結(jié)構(gòu)型式、鏈節(jié)及各零件的有關(guān)尺寸、鏈長尺寸檢測時(shí)的測量力、鏈條最小抗拉強(qiáng)度指標(biāo)值可按ISO 606：2015的表2所列技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)，鏈長尺寸應(yīng)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(chǔ)上發(fā)展起來的標(biāo)準(zhǔn)，ASME B29.28-2015對(duì)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(jìn)行修訂，在標(biāo)準(zhǔn)中增加HE系列雙排、三排滾子鏈的鏈條規(guī)格時(shí)，也勢(shì)必會(huì)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(shè)計(jì)開發(fā)HE系列雙排、三排滾子鏈時(shí)，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(lǐng)歐美發(fā)達(dá)國家市場。

ISO 606：2015的附錄F，提供了“可用于計(jì)算（確定）多排鏈動(dòng)載系數(shù)和最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值（Fd）”的參考方法，使得確定雙排、三排標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈等鏈條產(chǎn)品的疲勞試驗(yàn)（動(dòng)載試驗(yàn)）參數(shù)有了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，所以確定HE系列雙排、三排滾子鏈產(chǎn)品的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值，可以采用附錄F中的“方法2”進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

ISO 606：2015的附錄F中的“方法2”是起源于美國的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，比較適合源于ANSI/ASME標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于所有節(jié)距的鏈條，多排鏈與單排鏈之間存在一個(gè)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(dòng)載強(qiáng)度至少是過盈配合的外鏈板動(dòng)載強(qiáng)度的80%以上；多排鏈的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值=通用系數(shù)×鏈條排數(shù)×對(duì)應(yīng)鏈號(hào)單排鏈的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值。這樣很容易得出：雙排鏈最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值=1.34×對(duì)應(yīng)鏈號(hào)單排鏈的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值，三排鏈最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值=2.01×對(duì)應(yīng)鏈號(hào)單排鏈的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值。

這樣根據(jù)ISO 606：2015標(biāo)準(zhǔn)的表2所列的HE系列單排滾子鏈最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值，采用“方法2”就可計(jì)算出HE系列雙排、三排滾子鏈的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值如表2所示。

表2 HE系列雙排、三排滾子鏈的最小動(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)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(dòng)載強(qiáng)度指標(biāo)值（Fd），用于鏈條疲勞驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，其循環(huán)次數(shù)要求為3×106，與單排鏈要求一致。

4 設(shè)計(jì)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(shù)參數(shù)跟H系列滾子鏈與鏈輪嚙合的互換性技術(shù)參數(shù)相同，不同的是：HE系列滾子鏈的最小抗拉強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)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(qiáng)度指標(biāo)值（Fu）≈普通系列滾子鏈最小抗拉強(qiáng)度指標(biāo)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(qiáng)度明顯提高外，鏈條的疲勞強(qiáng)度同樣比H系列滾子鏈提高了很多；如前所述，對(duì) HE系列單排、雙排、三排滾子鏈進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，應(yīng)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(yàn)證試驗(yàn)的循環(huán)次數(shù)應(yīng)≥3×106，只能作為驗(yàn)證產(chǎn)品性能的最低要求，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的許多鏈條廠家對(duì)鏈條疲勞試驗(yàn)的循環(huán)次數(shù)已普遍要求達(dá)到1×107水平，這是我們?cè)跐L子鏈新品開發(fā)中也需努力追趕的目標(biāo)。

由于HE系列滾子鏈最小抗拉強(qiáng)度指標(biāo)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(qiáng)度鏈條的成功經(jīng)驗(yàn)，通過優(yōu)化產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)大力提高鏈條的疲勞性能，這些都是設(shè)計(jì)開發(fā)HE系列滾子鏈須重點(diǎn)關(guān)注和解決的關(guān)鍵難題之一。

另外，由于受鏈條結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的過渡鏈節(jié)。

5 結(jié)束語

正如ISO 606：2015和ASME B29.28-2015對(duì)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(jí)重載型高強(qiáng)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(dòng)的場合，如：作為驅(qū)動(dòng)鏈應(yīng)用在大型禾草打捆機(jī)、大功率旋耕機(jī)等重型農(nóng)業(yè)機(jī)械上，作為高強(qiáng)度曳引鏈用于重載起重、提升及輸送設(shè)備上。現(xiàn)在HE系列滾子鏈已有國際標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)（美國標(biāo)準(zhǔn)）可循，所以中國鏈傳動(dòng)企業(yè)應(yīng)加大HE系列滾子鏈新品開發(fā)力度，進(jìn)一步滿足國內(nèi)外市場的需求、促進(jìn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)。

本文系作者學(xué)習(xí)ISO 606：2015和ASME B29.28—2015，對(duì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)條款進(jìn)行HE系列滾子鏈設(shè)計(jì)開發(fā)的一些心得體會(huì)和想法，旨在能對(duì)鏈傳動(dòng)行業(yè)開展高強(qiáng)度鏈條新品開發(fā)起到一些拋磚引玉作用，難免會(huì)有不成熟的觀點(diǎn)、甚至?xí)绣e(cuò)誤之處，為此特敬請(qǐng)行業(yè)專家和本文讀者批評(píng)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(dòng)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(yīng)用探討[J]. 中國標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)，2016（7）：24-27，34.