铝型材冷却台的主链轮设计

梁广铭， 伍伟杰

（顺德职业技术学院，广东 顺德 528300）

铝型材冷却台的主链轮设计

梁广铭， 伍伟杰

（顺德职业技术学院，广东 顺德 528300）

链传动是铝型材生产线的主要传动方式。文中介绍了铝型材生产线中冷却台的主链轮设计过程，如链条选型、链轮结构设计，满足了冷却台的工作传动要求。

冷却台；链传动；链轮

0 引 言

铝型材具有质量轻、成型优、强度高、耐腐蚀、寿命长、少污染、可再生、散热性较好等多种优点，因此广泛应用于机械设备、轨道交通与汽车制造、工程建筑、计算机配件、电器、家具、日用文体、医疗设备等各行各业中。铝型材自动生产线能够实现自动量产，满足市场非常大的需求量，且保证铝型材的品质、减小资源的消耗。铝型材自动生产线由前端的加热炉、挤压机及后部的辅线组成。辅线包括：滑出台、牵引机及牵引台、停料台、取料台、冷却台（冷床）、拉直机及拉直台、送料台、锯切台、叠料台等。辅线同时采用优质高温毛毡输送带和无级调速高温毛毡滚筒输送，能有效防止铝型材二次刮伤、变形，具备较高的传送和生产效率。

铝型材自动生产线采用链传动作为主要的传动方式，如图1。本文以其中最典型的冷却台链传动中的主链轮设计为例，介绍其设计要点及过程。

图1 铝型材的生产辅线

1 主链轮的设计要求与关键参数确定

冷却台的主传动结构是：采用额定转速为1480 r/min的三相交流异步电动机作为动力电机，采用速比为1:87的摆线减速器进行减速，采用链传动连接减速器与冷却台主链轮，主链轮带动铝梁链条及高温毛毡带，从而将毛毡带上的铝型材传动到下一工序。

链轮和链条的关键参数是节距和齿数，节距决定齿形大小及传动承载力，齿数决定链轮的直径大小。关键参数的确定如下：

1）确定链条在主链轮上的包角大小，如图2结构示意图，主链轮与两侧凹轮之间距离为140 mm，链条在链轮的包角为180°，为避免链条和毛毡带挠曲过大，包角应略小于180°，同时为保证啮合齿数则包角也不宜过大，通过主链轮与两侧凹轮的位置、松紧机构进行调整。

2）链条初选型，根据传送的铝型材的不同规格和类似设备，铝型材的承重由多达28个铝梁机构分担，故初步选择ISO链号为10A的双排带盖链条，其节距P为15.875 mm，排距Pt为18.11 mm，具体参数见表1；双排链轮传动稳定，传动力是单排链的1.6～1.8倍，适合作匀速力矩的传动，如输送带，同步匀速传递作用等。

表1 10A链条结构参数 mm

3）根据主链轮和两侧凹轮的位置布局，确定链轮齿数及链轮直径大小。考虑如图1主链轮和两侧凹轮的位置，水平距离约为140 mm，竖直距离约为95 mm，确定链轮直径大小约为φ160 mm；而10A链条节距为15.875 mm，根据链轮分度圆d的计算公式，得链轮齿数z为29，分度圆直径d为146.82 mm，符合传动机构的尺寸要求。

图2 主链轮传动机构示意图

2 主链轮结构设计过程

依照以上链条和链轮主要参数的确定：节距为15.875 mm、双排链的排间距为18.11 mm，链轮齿数为29，可以参照国家标准计算确定主链轮的各种结构参数，如径向结构参数、轴向齿形参数、轮圈结构参数。

2.1 轴向结构参数

径向结构参数包括分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df、齿侧凸缘（或排间槽）直径dg、齿槽形状参数等，如图3。

齿顶圆直径的取值范围为156.50 mm≥da≥151.66 mm，则取较大的直径并圆整为155 mm。取值da=154.69 mm。

齿根圆直径df=d-d1=146.82-10.16=136.66 mm。齿侧凸缘直径dg：

（内链板高度h2取值见表1）。

分度圆弦齿高的取值范围为5.28 mm≥ha≥2.86 mm，取值ha=4.38 mm。

齿槽形状参数包括齿侧圆弧半径re、滚子定位圆弧半径ri,滚子定位角α。

图3 链轮的径向结构参数

齿侧圆弧半径re：

齿侧圆弧半径的取值范围为：82.99mm≥re≥37.795mm，取值re=80 mm。

滚子定位圆弧半径ri:

滚子定位圆弧半径的取值范围为：5.89 mm≥ri≥5.13 mm,取值ri=5.10 mm。

图4 主链轮主要结构参数

滚子定位角取值范围为136.89°≥α≥116.89；取值α=126.90°。

依据以上的计算结果，可绘制主链轮结构如图4所示。

2.2 径向齿轮廓结构参数

径向齿轮廓结构参数如图5所示，包括齿宽bf1、链轮齿总宽bf2、齿侧倒角ba、倒角直径rx、齿侧凸缘（或排间槽）圆角半径ra。齿宽bf1=0.93b1=0.93×9.4=8.742 mm（内链节内宽b1取值见表1）;齿侧倒角ba=0.13p=0.13×15.875=2 mm;倒角直径rx公称=p=15.875 mm;链轮齿总宽bf2=(2-1)pt+bf1=(2-1)×18.11+8.742=26.66 mm；齿侧凸缘（或排间槽）圆角半径ra≈0.04p=0.04×15.875=0.635 mm。

根据计算参数设计主链轮径向齿轮廓参数如图6所示。

2.3 轮圈结构参数

图5 径向齿轮廓结构参数示意

图6 主链轮的径向齿轮廓参数

图7 焊接轮圈的主链轮

图7 主链轮三维造型

为了带动毛毡带时增大接触面，所以链轮两侧焊接轮圈。为了焊接时定位好，在链轮的两端面增加φ112 mm、宽2.5 mm的圆柱位，如图7所示。为避免轮圈刮碰毛毡带，轮圈最高点应比链条盖低约2 mm，链条盖尺寸参照所选择厂家的结构参数。主链轮的内孔配直径30 mm的轴，键的尺寸可参考机械设计手册。轮毂尺寸dh=dk+2h=60 mm，取值dh=60 mm。2.4 3D造型

经过以上结构参数的计算与设计，使用设计软件SolidWorks绘制主链轮的三维造型如图7所示。

3 结语

主链轮的设计基于冷却台的性能要求，同时结合所选型的带盖链条的结构尺寸，设计了链轮与轮圈一体的主链轮结构，获得了良好的传动效果。

[1] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2010.

Main Sprocket Design of Section Aluminum Cooling Machine

LIANG Guangming,WU Weijie
(Shunde Polytechnic,Shunde 528300,China)

Chain transmission is the main transmission way of section aluminum production line.This paper introduces design process of main sprocket used in cooling machine,including chain selection,sprocket design.This design satisfies the cooling machine working requirement.

cooling machine;chain transmission;sprocket

TH 132.45

A

1002－2333（2018）01－0117－03

（编辑黄 荻）

梁广铭（1996—），男，专科在读，数控技术专业。

收稿子日期：2017-03-28