30t/h铝锭连续铸造机输送链系统链轮齿数优化

赵俊天，胡升阳，董亚亚

（兰州理工大学，甘肃兰州 730050）

1 链轮齿数优化选用

（1）链轮的齿数奇偶选择

由于30 t/h 铝锭连续铸造机的链节数为10 段构成，30 节9 段，40 节一段，共计310 节，为偶数，而链轮齿数通常应取为奇数，以使磨损均匀[3]，减少磨损量。

（2）主从链轮齿数的确定

链轮齿数的多少对传动平稳性和使用寿命有很大的影响。

从动链轮齿数不宜过多或者过少，当从动链轮的齿数过少时，运动速度的不均匀性和动载荷会很大;链节在进入和退出啮合时，相对转角会增大，导致销轴和套筒的磨损增加，链与链轮的冲击能量、链的拉力都相应地增加，因而传动的功率也会提高。

在一般情况下，滚子链传动从动链轮最少齿数Zmin>9，滚子链轮传动从动链轮齿数Z1可根据链速按表（1）选取[3]。

表1 从动链轮齿数选择表

现已知链传动系统的链条速度范围在v<8 m/s，故选用的从动链轮齿数在17～25 之间。

同时，依据机械原理[2]，可知主动链轮链条的啮合情况，如图1 所示。

图1 主动链轮链条啮合示意图

链条的速度：

链轮分度圆半径：

链条速度不均匀程度：

式中，Mmin为链条最小速度；Mmax为链条最大速度 ；Mm为链条平均速度 ；P为链条节距 ；Z2为主动链轮齿数。

故链条不均匀系数与齿数有直接关系。

图2 链轮链条啮合角位置示意图（α=180°/Z1,β=0°）

图3 链轮链条啮合角位置示意图（α=0°,β=180°/Z2)

从动链轮的角速度vx是不断变化的，其平均速度为v=n1Z1P。

主动链轮的角速度:

瞬时传动比：

由于链传动时，角度是变化的，所以瞬时传动比也是变化的。

当主动链轮运转到图（2）位置时（α=180°/Z1,β=0°)：

瞬时传动比imax：

当主动轮运转到图（3）位置时（α=0°,β=180°/Z2）：

瞬时传动比imin：

角速度的不均匀系数：

2 计算结果

计算结果如表2 所示。

表2 计算结果

由此可知，当选用从动链轮Z1=23，主动链轮Z2=29 时较以往选用Z1=16，Z2=20 有很大的提升改进，角速度的不均匀系数有明显的降低，链传动系统的传动也将更加趋于平稳。

同时，链传动是利用中间挠性件链条和链轮轮齿的相互啮合传递运动和动力的。它具有带传动和齿传动的优点，其缺点是瞬时传动比变化，因为链节与链轮相啮合时，可看成是链节绕在多边形的链轮上。链的节距P越大，链轮齿数Z越少，则链轮的不均匀性以及附加的动载荷越大。

设计链传动时，在满足链传动传递功率的前提下，应尽可能选用较小的节距和较多的齿数[3]。

现已知链节距的大小和链条的传动速度，故综合考虑选用从动链轮齿数为Z1=23，主动链轮齿数为Z2=29。其较以往的链轮传动系统减小了磨损量[3]，同时不均匀系数减少了52.045 3%。

3 结论

本论文通过对铝锭连续铸造机链轮齿数的研究，为提高输送链平稳性提供一些依据。由于链传动是利用中间挠性件链条和链轮轮齿的相互啮合传递运动和动力。具有带传动和齿传动的优点，但瞬时传动比变化，其链节与链轮相啮合时，视为是链节绕在多边形的链轮上。30 t/h 铝锭连续铸造机的链条节距P较大，且链轮齿数少，链轮的不均匀性以及附加的动载荷都较大。本文在设计链传动时，在满足链传动传递功率的前提下，由于链条的节距现已确定，故尽可能选用较多的齿数[3]。在综合考虑最后通过计算，设计选用了从动链轮齿数为Z1=23，主动链轮齿数为Z2=29。其较以往的链轮传动系统不但减小了磨损量[3]，同时不均匀系数减少了52.045 3%，对改善铝锭表面“水波纹”提供了改进方法。

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