技术资料 传动链 滚子链的选型

6. 容许张力选型法

使用最大容许张力进行选型的方法

容许张力选型法

1. 考虑速度

适用于滚子链在下表1所示的速度内运行时的选型。如果超过下表所示的上限速度,需使用一般选型法进行选型。

表1 选定上限速度
节距
mm
上限速度
m/min
12.70未满 120
12.70 100
15.875 90
19.05 80
25.40 70
31.75 60
38.10 50
44.45 50
50.80 50
57.15 40
63.50 40
76.20 40
101.60 30
127.00 30

塑料组合链的上限速度为70m/min。

2. 考虑冲击

具有大冲击的传动形式,特别是载重大或是有侧向负载时的可以选择使用F形连接链节或者双节距的过渡链节。

3. 连接链节和过渡链节的强度

滚子链在使用M形连接链节或过渡链节时,其容许张力需要乘以下述表2和表3中的百分比数值。

表2 M形连接链节的强度
RS滚子链 RS15, RS25,
RS37, RS38,
RS41, BF25-H
80%
RS滚子链 BS/DIN规格 RF06B,
RS56B,
RS56B
80%
防冻滚子链 KT规格 所有尺寸 80%
表3 过渡链节的强度
过渡链节
1节距 2节距 4节距
RS滚子链 65% 100% -
RS滚子链 BS/DIN规格 60% 60% -
超级链条 - - 85%
RS滚子链 NP规格 65% - -
RS滚子链 NEP规格 APP规格 65% - -
低噪音链条 65% - -

4. 考虑链轮

选用强力传动链时,其链条的张力就会变大。此时,一般铁制链轮的轮毂和轮盘的强度就无法满足需求。需选用S35C以上的材质。RS链轮的强度可以达到强力传动链的标准。需选用链条齿端经过硬化加工处理的强力传动链。

选定链条时会使用到的算式(点击此处),系数(点击此处),惯性力矩(点击此处)参考。

根据容许张力选型法的选择案例

根据容许张力选型法的选择案例

条件

使用机械 输送机驱动
输送物毛重M 6000kg
搬运物的速度V 30m/min
输送机滚子外径 380mm
传送带的厚度 10mm
输送机滚子的旋转力矩 3.3kN・m{337kgf・m}
电机各要素
  • 11kW n1 = 1800r/min
  • 启动力矩 Ts 200%
  • 最大(停止)力矩 Tmax 210%
  • 制动力矩 Tb 200%
  • 惯性力矩 Im 0.088kg・m2
  • {惯性轮的作用 GD2m 0.352kgf・m2}
减速机减速比 1/50 (i = 50)
驱动轴 轴径 Φ66mm
从动轴 轴径 Φ94mm
轴间距离 500mm
从动链轮的外径 ≦400mm
启动频率 10次/天
冲击的类型 伴随一定的冲击
柔性启动 柔性停止
SI单位

步骤1 确认电机的特性

・额定扭矩
Tn = 9.55 ×   kW   n1 = 9.55 × 11 1800 = 0.058(kN・m)

・启动力矩
Ts = Tn × 2 = 0.058 × 2 = 0.116(kN・m)

・最大(停止)力矩
Tmax = Tn × 2.1 = 0.058 × 2.1 = 0.122(kN・m)

・制动力矩
Tb = Tn × 2.0 = 0.058 × 2.0 = 0.116(kN・m)

・电机的惯性力矩
Im = 0.088(kg・m2)

步骤2 按载重量计算

从动轴的旋转数
n2 = V × 1000 (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) × π
= 30 × 1000 (380 + 20) × π = 23.9(r/min)

驱动轴的旋转数
n = n1/i = 1800 50 = 36(r/min)

链条的减速比 = 23.9 36 = 1 1.51

从动链轮的PCD d2 = 400mm
链条负荷 Fw = 输送机滚子的旋转力矩 × 1000 × 2 d2
= 3.3 × 1000 × 2 400 = 16.5(kN)

链条初选

伴随一定的冲击.......使用系数 Ks = 1.3

链条的暂定张力 = Fw × Ks = 16.5 × 1.3 = 21.5(kN)

暂定最大容许张力为30.4KN的RS120-1。

根据从动链轮外径<400mm选定31T
外径398mm PCD d2 = 376.60(mm)

驱动链轮的轮齿数 = 31 1.51 = 21T PCD d = 255.63(mm)

链条速度 = P × Z'× n 1000 = 38.1 × 21 × 36 1000
= 28.8m/min<50m/min可以参照容许张力选型。

小链轮转速 36r/min・旋转系数 Kn = 1.03

小链轮的轮齿数 21T....轮齿数系数 Kz = 1.10

链条负荷 Fw = 输送机滚子的旋转力矩 × 1000 × 2 d2
= 3.3 × 1000 × 2 376.6 = 17.5 (kN)

链条的修正张力 F'w = Fw × Ks × Kn × Kz
= 17.5 × 1.3 × 1.03 × 1.10 = 25.8(kN)...(1)

RS120-1的最大容许张力为30.4KN ,符合要求。

确认搬运物的速度(选型条件 30m/min)

V = n2 × (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) × π 1000
= n1 × 21 31 × (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) × π 1000
= 36 × 21 31 × (380 + 2 × 10) × π 1000
= 30.6(m/min)

步骤3 按加减速度进行计算

参照步骤2的计算得出小链轮(减速机输出轴链轮)为RS120-21T,下述以同样节距同样轮齿数进行计算。

已经获知加减速时间的可以直接进行计算。此处以未获知为前提进行计算。

作用力矩 Tm = Ts + Tmax 2 = 0.116 + 0.122 2 = 0.119(kN・m)

负载扭矩 T = Fw × d 2 × 1000 × i = 17.5 × 255.63 2 × 1000 × 50
= 0.045(kN・m)

换算电机轴  负载侧的惯性力矩 I
I = M × V 2 × π × n1 2
= 6000 × 30.6 2 × π × 1800 2
= 0.044(kg・m2)

电机的惯性力矩 Im = 0.088(kg・m2)

电机的加速时间
ts = (Im + I) × n1 9550 × (Tm - T)
= (0.088 + 0.044) × 1800 9550 ×(0.119 - 0.045)
= 0.34(s)

电机的减速时间
tb = (Im + I) × n1 9550 × (Tb + T) = (0.088 + 0.044) × 1800 9550 × (0.116 + 0.045) = 0.15(s)

tb < ts,得出链条张力减速时大于加速时,下述计算以此为准。

减速度
αb = V tb × 60 = 30.6 0.15 × 60
= 3.40(m/s2)

减速时的链条张力
Fb = M × αb 1000 × (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) d2
+ Fw = 6000 × 3.40 1000 × (380 + 2 × 10) 376.6 + 17.5 = 39.2(kN)

修正链条张力F'b = Fb × Kn × Kz = 39.2 × 1.03 × 1.10 = 44.4(kN)...(2)
F'b = 44.4(kN),RS120-2(最大容许张力51.7KN)或RS120-SUP-2(最大容许张力66.7KN)均符合要求。

而相同的PCD/RS140 18T(外径279mm d1=255.98)和27T(外径407mm d2= 382.88),则因为和所需的从动链轮必须≦400mm相抵触所以不符合要求。

链条的减速比从3623.9变为2618,搬运速度 = 30 × 3623.9 × 2618 = 31.3m/min。选择26T(外径393mm d2= 368.77)时(2)F'b = 44.3(kN)。

RS140-1的最大容许张力为40.2KN,不符合要求。

RS140-SUP-1的最大容许张力为53.9KN,符合要求。

链轮18T的最大轴孔径为89mm,26T的最大轴孔径为103mm。驱动轴:轴径Φ66mm,从动轴:轴径Φ94mm。符合要求。

中心距为500mm,链轮的轮齿数18T(d1 = 255.98)26T(d2 = 368.77),符合要求。链节数取偶数为46节。

步骤4 按惯性比R进行计算

惯性比R = I Im = 0.044 0.088 = 0.5

传动装置需有一定的盈余....冲击系数K = 1.0。

启动力矩 Ts = 0.116(kN・m)

启动力矩时链条的张力
Fms = Ts × i × 1000 × 2 d
= 0.116 × 50 × 1000 × 2 255.63 = 45.4(kN)

制动力矩 Tb = 0.116(kN・m)

制动力矩时链条的张力
Fmb = Tb × i × 1.2 × 1000 × 2 d
= 0.116 × 50 × 1.2 × 1000 × 2 255.63 = 54.5(kN)

Fmb > Fms,选择较大数值Fmb。

链条的修正张力
F'mb = Fmb × K × Kn × Kz
= 54.5 × 1.0 × 1.03 × 1.10 = 61.7(kN)...........(3)

比较上述(1)、(2)、(3)的修正链条张力后,取其中的最大值(3)。

F'mb = 61.7(kN),RS120-3(最大容许张力76.0)或RS120-SUP-2(最大容许张力为66.7KN)均符合要求。

中心距为500mm,链轮的轮齿数21T(d1 = 255.63)
31T(d2 = 376.60),符合要求。链节数取偶数为54节。

而相同的PCD/RS160 15T(外径269mm d1 = 244.33)和23T(外径400mm d2 = 373.07)而最大值为>(3)F'mb = 64.6(kN)。

RS160-1的最大容许张力为53.0KN,不符合要求。

RS160-SUP-1的最大容许张力为70.6,符合要求。

链轮18T的最大轴孔径为95mm,23T的最大轴孔径为118mm。驱动轴:轴径Φ68mm,从动轴:轴径Φ94mm。符合要求。

中心距为500mm,链轮的轮齿数15T(d1 = 244.33)26T(d2 = 373.07),符合要求。链节数取偶数40节。

{重力单位}

步骤1 确认电机的特性

・额定扭矩
Tn = 974 × kW n1 = 974 ×   11   1800 = 5.95(kgf・m)

・启动力矩
Ts = Tn × 2 = 5.95 × 2 = 11.9(kgf・m)

・最大(停止)力矩
Tmax = Tn × 2.1 = 5.95 × 2.1 = 12.5(kgf・m)

・制动力矩
Tb = Tn × 2.0 = 5.95 × 2.0 = 11.9(kgf・m)

・电机的GD2
GD2m = 0.352(kgf・m2)

步骤2 按载重量计算

从动轴的旋转数
n2 = V × 1000 (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) × π
= 30 × 1000 (380 + 20) × π = 23.9(r/min)

驱动轴的旋转数
n = n1/i = 1800 50 = 36(r/min)

链条的减速比 = 23.9 36 = 1 1.51

从动链轮的PCD d2 = 400mm
链条负荷 Fw = 输送机滚子的旋转力矩 × 1000 × 2 d2
= 337 × 1000 × 2 400 = 1690(kgf)

链条初选

伴随一定的冲击.......使用系数 Ks = 1.3

链条的暂定张力 = Fw × Ks = 1690 × 1.3 = 2200(kgf)

暂定最大容许张力为3100kgf的RS120-1。

根据从动链轮外径<400mm选定31T
外径398mm PCD d2 = 376.60(mm)

驱动链轮的轮齿数 = 31 1.51 = 21T PCD d = 255.63(mm)

链条速度 = P × Z'× n 1000 = 38.1 × 21 × 36 1000
= 28.8m/min<50m/min可以参照容许张力选型。

小链轮转速 36r/min・旋转系数 Kn = 1.03

小链轮的轮齿数 21T....轮齿数系数 Kz = 1.10

链条负荷 Fw = 输送机滚子的旋转力矩 × 1000 × 2 d2
= 337 × 1000 × 2 376.6 = 1790 (kgf)

链条的修正张力 F'w = Fw × Ks × Kn × Kz
= 1790 × 1.3 × 1.03 × 1.10 = 2640(kgf)...(1)

RS120-1的最大容许张力为3100kgf ,符合要求。

确认搬运物的速度(选型条件 30m/min)

V = n2 × (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) × π 1000
= n1 × 21 31 × (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) × π 1000
= 36 × 21 31 × (380 + 2 × 10) × π 1000
= 30.6(m/min)

步骤3 按加减速度进行计算

参照步骤2的计算得出小链轮(减速机输出轴链轮)为RS120-21T,下述以同样节距同样轮齿数进行计算。

已经获知加减速时间的可以直接进行计算。此处以未获知为前提进行计算。

作用力矩 Tm = Ts + Tmax 2 = 11.9 + 12.5 2 = 12.2(kgf・m)

负载扭矩 T = Fw × d 2 × 1000 × i = 1790 × 255.63 2 × 1000 × 50
= 4.58(kgf・m)

换算电机轴  负载处的GD2
GD2= M × V π × n1 2
= 6000 × 30.6 π × 1800 2
= 0.176(kgf・m2)

电机的GD2 GD2m = 0.352(kgf・m2)

电机的加速时间
ts = (GD2m + GD2) × n1 375×(Tm - T)
= (0.352 + 0.176) × 1800 375 × (12.2 - 4.58)
= 0.34(s)

电机的减速时间
tb = (GD2m + GD2) × n1 375 × (Tb + T) = (0.352 + 0.176) × 1800 375 × (11.9 + 4.58) = 0.15(s)

tb < ts,得出链条张力减速时大于加速时,下述计算以此为准。

减速度
αb = V tb × 60 = 30.6 0.15 × 60
= 3.40(m/s2)

减速时的链条张力
Fb = M × αb G × (输送机滚子外径 + 2 × 传送带的厚度) d2
+ Fw = 6000 × 3.40 G × (380 + 2 × 10) 376.6 + 1790 = 4000(kgf)

链条的修正张力为
F'b = Fb × Kn × Kz = 4000 × 1.03 × 1.10 = 4530(kgf)...(2)
F'b = 4530(kgf),RS120-2(最大容许张力5270kgf)或RS120-SUP-2(最大容许张力6800kgf)均符合要求。

而相同的PCD/RS140 18T(外径279mm d1=255.98)和27T(外径407mm d2= 382.88),则因为和所需的从动链轮必须≦400mm相抵触所以不符合要求。

链条的减速比从3623.9变为2618,搬运速度 = 30 × 3623.9 ×2618= 31.3m/min。选择26T(外径393mm d2 = 368.77)时(2)F'b = 4520(kgf)。

RS140-1的最大容许张力为4100kgf,不符合要求。

RS140-SUP-1的最大容许张力为5500kgf,符合要求。

链轮18T的最大轴孔径为89mm,26T的最大轴孔径为103mm。驱动轴:轴径Φ66mm,从动轴:轴径Φ94mm。符合要求。

中心距为500mm,链轮的轮齿数18T(d1 = 255.98)26T(d2 = 368.77),符合要求。链节数取偶数为46节。

步骤4 按惯性比R进行计算

惯性比R = GD2 GD2m = 0.176 0.352 = 0.5

传动装置需有一定的盈余....冲击系数K = 1.0。

启动力矩 Ts = 11.9(kgf・m)

启动力矩时链条的张力
Fms = Ts × i × 1000 × 2 d
= 11.9 × 50 × 1000 × 2 255.63 = 4660(kgf)

制动力矩 Tb = 11.9(kgf・m)

制动力矩时链条的张力
Fmb = Tb × i × 1.2 × 1000 × 2 d
= 11.9 × 50 × 1.2 × 1000 × 2 255.63 = 5590(kgf)

Fmb > Fms,选择较大数值Fmb。

链条的修正张力
F'mb = Fmb × K × Kn × Kz
= 5590 × 1.0 × 1.03 × 1.10 = 6330(kgf)...........(3)

比较上述(1)、(2)、(3)的修正链条张力后,取其中的最大值(3)。

F'mb = 6330(kgf),RS120-3(最大容许张力7550kgf)或はRS120-SUP-2(最大容许张力6800kgf)符合要求。

中心距为500mm,链轮的轮齿数21T(d1 = 255.63)
31T(d2 = 376.60),符合要求。链节数取偶数为54节。

而相同的PCD/RS160 15T(外径269mm d1=244.33)和23T(外径400mm d2 = 373.07)而最大值为>(3)F'mb = 6620(kgf)。

RS160-1的最大容许张力为5400kgf,不符合要求。。

RS160-SUP-1的最大容许张力为7200kgf,符合要求。

链轮18T的最大轴孔径为95mm,23T的最大轴孔径为118mm。驱动轴:轴径Φ68mm,从动轴:轴径Φ94mm。符合要求。

中心距为500mm,链轮的轮齿数15T(d1 = 244.33)26T(d2 = 373.07),符合要求。链节数取偶数40节。

选型结果

条件 步骤 型号 链轮 链节数 润滑型式
启动频率不满6次 步骤2 RS120-1 21T×31T 54链节 AII
启动频率6次以上
有缓冲启动器
步骤3 RS120-2 21T×31T 54链节 AII
RS140-SUP-1 18T×26T 46链节 B
启动频率6次以上
无缓冲启动器
步骤3
步骤4
RS120-3 21T×31T 54链节 AII
RS120-SUP-2 B
RS160-SUP-1 15T×23T 40链节 B
  • 注)1.可在各链条尺寸和规格传动效率表内确认润滑方式。
  • 2.均需调整中心距。

选定链条时会使用到的算式(点击此处),系数(点击此处),惯性力矩(点击此处)参考。