狭小空间无活节链联轴器的设计

蒋春平

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 乌鲁木齐 830026）

0 引言

链联轴器是机械中常用的一种联轴器，具有结构简单、拆装方便，对主被动轴同轴度要求不高，并且拆装时不用移动被联接的两根轴，工作可靠寿命长，成本低。

玉米收获机割台齿轮箱之间传动多用链联轴器，可以补偿同轴度和位置度偏差，而且耐冲击，链条和链轮都采用国家标准，结构紧凑，市面上容易买到配件或易加工。小行距（小于等于520 mm）玉米割台，齿轮箱间距小，常规的链联轴器（安装活节）无法安装，链轮距齿轮箱壳体37 mm，空间太小不足以安装双排12A链条活节（活节宽度49.8 mm），本文设计一种无活节链联轴器。不需要安装活节，就能使链条与链轮可靠联接不脱落，传递扭矩稳定。

1 链联轴器结构及工作原理

联轴器直径∅125，长度L=130 mm（可根据需要缩短至100 mm），考虑整个联轴器尺寸大小和加工的方便，链轮齿数定为Z=16，节距P=19.05。玉米割台相邻两个齿轮箱之间用链联轴器联接，由图1可知，520 mm玉米行距齿轮箱轴端链轮距箱体只有37.11 mm，小于双排12A链条宽度49.8 mm，致使常规安装活节的链联轴器无法使用。

图1 割台齿轮箱联接示意

图2 无活节链联轴器器示意

该联轴器由链轮、轴用弹性挡圈、链条、固定销、外套等五部分组成。链轮、轴用弹性挡圈、固定销分别组成两套“半联轴器”，并且分别装在两个齿轮箱上，安装割台时将链条绕在两个链轮上由外套锁住即可。

该链联轴器适用于多种狭小空间齿轮箱传递动力，拆装方便，工作原理如下：

（1）安装时先将固定销压入链轮；再将外套和轴用弹性挡圈套在链轮上，此时外套和轴用弹性挡圈不装到位，套上即可，组成“半联轴器”并装在齿轮箱花键轴上；

（2）将齿轮箱安装到割台机架合适位置，调好相邻两组齿轮箱距离，使两个链轮距离满足双排链条安装尺寸要求；

（3）将双排链条绕在两个链轮上，滑动两个外套使其包住链条，用卡簧钳将轴用弹性挡圈装入链轮的卡簧槽，完成安装。

拆解链联轴器是安装的逆过程，该联轴器拆装链条，断开两边动力传动，拆装齿轮箱不需要轴向移动，垂直起降即可。避免几组齿轮箱固结在一起形成一个大齿轮箱，大齿轮箱重量可达150多kg，没有吊装设备整体拆装齿轮箱非常麻烦，改进后的小齿轮箱仅重70多kg，两个人就能完成拆装，极大的方便了厂家制造和用户使用维护。

2 计算选型

由于链联轴器属于标准联轴器，只需计算转速扭矩进行选用即可，不需要进行专门校核计算。转矩计算：Tca=Ka×T

式中P——联轴器传递功率，2.5 kW；n——联轴器转速，610 r/min。Ka——工况系数，选 1.7。

Tca=39×1.7=66.3（N·m）

查手册可以选用GL7型滚子链联轴器，用12A型链条，公称转矩Tn=630 N·m，许用转速n=630 r/min，GL7型滚子链联轴器可满足串联三组以上齿轮箱。

3 设计要点

该联轴器的设计要点是不装活节，而又使链条和链轮可靠联接，链条和链轮的啮合满足需要；同时外套和链轮要同步转动，不能有相对运动，否则外套和链条相对转动会使其摩擦损坏，破坏联轴器。

（1）为保证结构紧凑，链条安装便捷以及外套安装，链轮齿顶圆直径根据机械手册按最小直径damin设计；

（2）为补偿两个链轮轴的同轴度偏差和齿轮箱位置度偏差，链轮齿厚根据机械手册按最小值设计；

（3）链轮材料，根据机械设计手册选用45号钢，齿面淬火45-50 HRC；

（4）为保证外套和链轮同步转动，在外套内孔开槽，装配后固定销卡在外套槽中，链轮转动时，固定销带动外套一起转动，避免外套和链条相对运动，造成摩擦；

（5）外套内径略大于链条包络外圆直径D，使链条和链轮轮齿可靠啮合。

4 使用情况

2017年10月，该链联轴器用在牧神TG6520六行玉米割台上收割玉米，约收割200 hm2玉米，工作可靠，传动稳定，未发生链条脱开传动不稳等情况，割台收割情况良好，满足使用要求，达到设计预期。唯一不足之处就是，收割结束后，拆下联轴器解体发现链轮轮齿有磨损白印，比常规加活节的链联轴器磨损稍大，经分析由以下原因造成：

（1）外套内径稍微偏大，使链条滚子和链轮轮齿配合不够紧密，轮齿啮合受力不均衡；

（2）链轮轮齿热处理未达到设计要求，经检测硬度，轮齿部分只达到38-41 HRC，未达到设计值45-50 HRC。

（3）两齿轮箱花键轴同轴度偏差导致链轮轮齿受力不均。

根据以上情况，进行设计修正，外套内径原为（D+2）mm，改为（D+1）mm（D-12A 链条在16齿链轮外包络外圆直径），使链条和链轮配合紧密，避免轮齿受力不均；轮齿硬度45-50 HRC符合设计预期，但制造热处理环节需严格控制；齿轮箱轴同轴度偏差是由于割台骨架为焊接结构，齿轮箱安装基座为矩形管，不需要机加工，链联轴器用在此处也是为了满足焊接结构造成的同轴度偏差，此情况满足设计要求。