金属加工|用于胶管生产线的链传动的设计
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介绍了一种链传动方式 ， 通过对链传动的特殊设计 ， 使链传动实现精确定位 。 该链传动用于胶管生产线中 ， 其功用是带动夹具在各工位之间进行精确传动 ， 满足工件高精度的加工要求 。
链传动是一种具有中间挠性件的非共轭啮合传动 ， 它兼有齿轮传动和带传动的一些特点 ， 具有传动比准确、传动力大、效率高、寿命长、使用可靠、维修方便及成本低廉等优点 。 而链传动的缺点是瞬时传动比波动 ， 因链条由链节组成 ， 工作时 ， 链节在链轮上是多边形而不是圆弧 ， 故一般不用于要求精确传动比的传动链中 。 本文阐述了一种链传动的设计方案 ， 通过对链传动的特殊设计 ， 使链传动实现精确定位 ， 满足了生产线的要求 。
1. 设计要求
本文以胶管生产线为例 ， 阐述链传动在生产线中的应用 。 胶管生产线主要由5个工位单元构成 ， 5个工位要求可以同时工作 ， 工序中最长的加工时间是12s 。 每个工位在传送方向上的尺寸约为300mm 。 由于需要对工件进行精确的加工 ， 所以要求工件的重复定位精度高 。 该链传动用于胶管生产线中的主传动 ， 根据生产线的要求对链传动进行设计 ， 增加相应的功能装置 ， 使链传动满足生产线的加工要求 。
2. 方案设计
（1）链条的多边形效应链传动工作时 ， 由于链条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 。 多边形效应的存在 ， 使链条的线速度和从动轮的角速度呈现周期性变化（见图1） ， 从而造成链条与链轮产生冲击、振动和噪声 ， 加剧了链条的磨损 ， 也影响着链传动的定位精度 。
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【金属加工|用于胶管生产线的链传动的设计】图1 链条速度的变化
当齿数为Z1的主动链轮以等角速度ω1 转动时 ， 由图 1 分析可得：链条沿中心线方向的速度vx1＝r1ω1cosα ， 链条沿垂直方向的速度vy1＝r1ω1sinα 。 其中r1为主动链轮分度圆半径 ， α为啮入过程中链节铰链在主动轮上的相位角 。 因此 ， 即使ω1为常数 ， 链条在运动中沿垂直中心线方向和沿中心线方向上的速度也是快慢变化的 ， 从而产生振动和附加载荷 。
（2）啮合冲击分析滚子链与链轮啮合时产生的啮合冲击载荷对链传动的工作性能产生显著的影响 ， 过大的冲击载荷会导致滚子的破裂、链条的振动和噪声及轮齿的损坏 。 如图2所示 。
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图2 链条与链轮的啮合冲击转化
冲击公式为
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式中 ， p是链轮节距（mm）；Z1是主动链轮齿数；γ是链轮齿形角（°）；φ是∠KAM 。
公式表明：啮入冲击速度vK 除与链轮角速度ω、链条节距p有关外 ， 还与主动链轮齿数Z1及链轮齿形角γ有关 。 因此 ， 在设计上 ， 须充分考虑到多边形效应和啮合冲击 。
（3）方案设计根据胶管生产线的工位尺寸及各工位工作时不产生干涉的条件 ， 设计了链传动系统 ， 布局如图3所示 。
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图3 链传动布局
1—从动链轮2—张紧带3—随行夹具4—链板5—链条6—主动链轮7—从传动轴8—插拔销9—定位气缸10—主气缸11—齿轮12—齿条13—弹性拨销14—定位轮15—主传动轴
全线设计两套平行的传动链 ， 分别由链轮、链条及链板等组成 ， 两套传动链尺寸完全一致 ， 安装在主传动轴和从传动轴之间 。 链板由两条传动链牵引 ， 每隔两块链板装有一台随行夹具 。 随行夹 具固定在链板上 ， 链板下装有滚动轴承 ， 由链条牵引 ， 在导轨上滑动 。 链轮及导轨固定在支撑本体上 。
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