浙江恒久機(jī)械集團(tuán)有限公司 □盧建富 陳海江 徐浩凱
浙江恒久傳動(dòng)件有限公司 □壽其鋒 壽昱來
在現(xiàn)行GB/T 1243—2006 標(biāo)準(zhǔn)的表1 中,可以直觀地看出A 系列滾子鏈的抗拉強(qiáng)度Fu隨著鏈條節(jié)距P 的增大而增大, 但Fu與P 究竟存在著什么樣的內(nèi)在關(guān)系就不得而知了。 GB/T 1243—2006 規(guī)定的A 系列單排滾子鏈的節(jié)距與抗拉強(qiáng)度值見表1, 雙排鏈的抗拉強(qiáng)度是單排鏈的2 倍, 三排鏈的抗拉強(qiáng)度是單排鏈的3 倍。 A系列鏈條的基本結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)見圖1, 鏈條的主要受力零件為鏈板與銷軸, 鏈板承受拉力, 銷軸承受剪切力, 鏈條的靜強(qiáng)度主要取決于鏈板的抗拉強(qiáng)度與銷軸的剪切強(qiáng)度。 鏈條的抗拉強(qiáng)度Fu可以通過計(jì)算鏈板危險(xiǎn)截面的面積A 與鏈板的拉應(yīng)力強(qiáng)度σ 的乘積, 或計(jì)算銷軸的剪切面積Ap與銷軸的剪切應(yīng)力強(qiáng)度τ 的乘積來獲得, 而且這兩種方法的計(jì)算結(jié)果應(yīng)該一致才是有效的,而鏈板在危險(xiǎn)截面上的拉應(yīng)力強(qiáng)度σ 與銷軸的剪切應(yīng)力強(qiáng)度τ 是由零件材料與熱處理等工藝決定的固有值。 因此, 探究鏈板危險(xiǎn)截面的面積和銷軸的剪切面積與節(jié)距的關(guān)系, 是尋找Fu與P存在何種關(guān)系的關(guān)鍵。
表1 GB/T 1243—2006 規(guī)定的A 系列單排滾子鏈的節(jié)距與抗拉強(qiáng)度值
圖1 A 系列滾子鏈的基本結(jié)構(gòu)與主要參數(shù)
(1) 鏈板高度與節(jié)距的關(guān)系
鏈板是鏈條的主要承力件, 影響A 系列滾子鏈鏈板危險(xiǎn)截面面積的主要參數(shù)是鏈板高度、鏈板孔徑以及鏈板厚度。 GB/T 1243—2006 標(biāo)準(zhǔn)中已明確規(guī)定了內(nèi)鏈板高度h2、 外鏈板高度h3的最大值, 這樣可以直接找到h2/P 與h3/P 的關(guān)系, 見表2。
表2 鏈板高度與鏈條節(jié)距的關(guān)系
由表2 的計(jì)算結(jié)果, 可以得到內(nèi)鏈板高度h2、 外鏈板高度h3與節(jié)距的關(guān)系, 即h2=0.95P;h3=0.82P。
(2) 鏈板厚度與節(jié)距的關(guān)系
1) 內(nèi)鏈板厚度與節(jié)距的關(guān)系
GB/T 1243—2006 標(biāo)準(zhǔn)中沒有直接規(guī)定內(nèi)鏈板厚度T, 但規(guī)定了內(nèi)節(jié)內(nèi)寬的最小值b1以及內(nèi)節(jié)外寬的最大值b2, 可以通過式(1) 計(jì)算內(nèi)鏈板厚度。
各個(gè)規(guī)格的內(nèi)鏈板厚度T 的計(jì)算結(jié)果以及T/P 的關(guān)系見表3。
表3 內(nèi)鏈板厚度與鏈條節(jié)距的關(guān)系
由表3 的計(jì)算結(jié)果可知, 除08A、 10A、12A 稍有不同, 其余規(guī)格的內(nèi)鏈板厚度T=0.125P。
2) 外鏈板厚度與節(jié)距的關(guān)系
GB/T 1243—2006 標(biāo)準(zhǔn)中也沒有直接給出外鏈板的厚度t, 外鏈板的厚度t 首先應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸鏈要求, 同時(shí)應(yīng)滿足鏈條抗拉強(qiáng)度的要求。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了多排鏈的排距Pt以及內(nèi)節(jié)外寬的最大值b2, 可以通過式(2) 計(jì)算外鏈板或中鏈板的厚度。
各個(gè)規(guī)格的外鏈板厚度t 的計(jì)算結(jié)果以及t/P 的關(guān)系見表4。
表4 外鏈板厚度與鏈條節(jié)距的關(guān)系
由表4 的計(jì)算結(jié)果可以看出, 外鏈板厚度t與同規(guī)格的內(nèi)鏈板厚度T 相比相差甚微, 因此,可以認(rèn)為t=T=0.125P。
(3) 鏈板孔徑與節(jié)距的關(guān)系
在都不計(jì)銷軸與外鏈板、 套筒與內(nèi)鏈板配合過盈量的情況下, 可以直接把銷軸直徑d2看作外鏈板孔徑、 套筒外徑dt看作內(nèi)鏈板孔徑進(jìn)行鏈板的強(qiáng)度計(jì)算。 由于套筒外徑為非互換性尺寸, 標(biāo)準(zhǔn)沒有直接給出該尺寸, 但根據(jù)等強(qiáng)度理論, A 系列鏈條內(nèi)、 外鏈板所受的抗拉強(qiáng)度應(yīng)是一致的, 而內(nèi)、 外鏈板的材料與加工工藝是一樣的, 因此, 可以認(rèn)為內(nèi)、 外鏈板的拉應(yīng)力強(qiáng)度σ 應(yīng)該相等, 這樣內(nèi)、 外鏈板鏈板危險(xiǎn)截面的面積必須相等, 即(h3-d2) t= (h2-dt)T, 由于t=T, 因此可得出套筒外徑的計(jì)算公式,見式(3)。
由于內(nèi)鏈板高度h2、 外鏈板高度h3以及銷軸直徑d2的值是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了的, 由此可計(jì)算出套筒的外徑, 同時(shí)可計(jì)算d2/P、 dt/P 的值, 其計(jì)算結(jié)果見表5。
表5 鏈板孔徑與鏈條節(jié)距的關(guān)系
由表5 的計(jì)算結(jié)果可以近似地得到d2=0.31P; dt=0.44P。
知道了鏈板高度、 鏈板孔徑以及鏈板厚度與節(jié)距的關(guān)系, 由此可計(jì)算鏈板危險(xiǎn)截面的面積A。 對于A 系列鏈條外鏈板危險(xiǎn)截面的總受力面積Ao的計(jì)算可見式(4)。
對于內(nèi)鏈板危險(xiǎn)截面的總受力面積Ai的計(jì)算可見式(5)。
由此可見, Ao=Ai=0.1275P2, 符合內(nèi)、 外鏈板等強(qiáng)度的要求。
由于Fu=σAo=σAi=0.1275σP2, σ 為鏈板拉應(yīng)力強(qiáng)度, 是由鏈板材料與熱處理等工藝決定的固有值。 由此可以看出, 抗拉強(qiáng)度Fu與節(jié)距P的平方成正比, 即Fu∝P2。 在不計(jì)安全系數(shù)的情況下, 代入一種規(guī)格的抗拉強(qiáng)度與節(jié)距值, 就可計(jì)算出鏈板需要達(dá)到的拉應(yīng)力強(qiáng)度σ 的值 (約676N/mm2)。 由此可得出, 基于滿足鏈板抗拉強(qiáng)度要求的A 系列單排滾子鏈抗拉強(qiáng)度Fu 與節(jié)距P 的確定關(guān)系式, 即Fu=86.18P2(N)。 經(jīng)驗(yàn)算,由此關(guān)系式計(jì)算的抗拉強(qiáng)度值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度一致。
傳動(dòng)用A 系列滾子鏈在嚙合傳動(dòng)過程中,其力的傳遞路線為: 滾子→套筒→內(nèi)鏈板和銷軸→外鏈板, 因此, 銷軸與鏈板的靜強(qiáng)度必須同時(shí)滿足鏈條的抗拉強(qiáng)度。 銷軸的抗拉強(qiáng)度可由銷軸的剪切面積Ap與銷軸的剪切應(yīng)力強(qiáng)度τ 的乘積得到, 即Fu=Apτ=2π (d22/4)τ=0.15095τP2,銷軸的剪切應(yīng)力強(qiáng)度τ 是由銷軸材料與熱處理等工藝決定的固有值。 因此, 基于銷軸抗剪強(qiáng)度要求的鏈條抗拉強(qiáng)度Fu也與節(jié)距P 的平方成正比,即Fu∝P2。 在不計(jì)安全系數(shù)的情況下, 代入一種規(guī)格的抗拉強(qiáng)度與節(jié)距值, 就可計(jì)算出銷軸需要達(dá)到的抗剪切應(yīng)力強(qiáng)度τ 的值(約571N/mm2),同樣可得出基于滿足銷軸抗剪切強(qiáng)度要求的A系列單排滾子鏈抗拉強(qiáng)度Fu與節(jié)距P 的確定關(guān)系式為Fu=86.18P2(N)。
(1) A 系列滾子鏈?zhǔn)芰α慵鲄?shù)尺寸與節(jié)距P 存在一定的正比例關(guān)系, 鏈板危險(xiǎn)截面的受力面積、 銷軸的剪切面積與節(jié)距的平方成正比。
(2) GB/T 1243—2006 標(biāo)準(zhǔn)中雖然沒有直接給出套筒的外徑尺寸, 但可以根據(jù)等強(qiáng)度理論計(jì)算出A 系列滾子鏈套筒的外徑dt, 可以近似的得到dt=0.44P。
(3) A 系列單排滾子鏈抗拉強(qiáng)度Fu與節(jié)距P的平方成正比, 且Fu=86.18P2。
機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量2023年8期