正負(fù)齒鏈傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用與前景

朱霖龍 劉雅文 侯思雨

摘 要：正負(fù)齒鏈條傳動(dòng)技術(shù)是一種新型鏈傳動(dòng)技術(shù)。本文通過(guò)介紹正負(fù)齒鏈條傳動(dòng)技術(shù)的原理和應(yīng)用，分析了正負(fù)齒鏈條傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)正負(fù)齒鏈條傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，以便更好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：正負(fù)齒鏈條傳動(dòng)；脫鏈；應(yīng)用前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.058

鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，傳動(dòng)形式與帶傳動(dòng)類似，適用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并可以依賴不同齒比實(shí)現(xiàn)增減速。鏈傳動(dòng)較帶傳動(dòng)，無(wú)彈性滑動(dòng)與打滑，傳動(dòng)效率高，在潮濕、高溫環(huán)境下工作穩(wěn)定[1]。鏈傳動(dòng)是一種比較理想的重載傳動(dòng)形式，但是普通鏈傳動(dòng)在振動(dòng)環(huán)境下不適用，驅(qū)動(dòng)鏈輪與從動(dòng)鏈輪必須共面，以保證兩鏈輪軸線平行，且鏈條傳動(dòng)要求鏈條不受軸向力[2]。這種特點(diǎn)制約了鏈傳動(dòng)應(yīng)用范圍。

在運(yùn)動(dòng)自行車領(lǐng)域里，出現(xiàn)了一種新的鏈傳動(dòng)技術(shù)，正負(fù)齒鏈輪。這種技術(shù)可以解決目前鏈傳動(dòng)中對(duì)兩鏈輪位置的制約，提高抗振動(dòng)，同時(shí)可以減少磨損后脫鏈的概率。

1 運(yùn)動(dòng)自行車正負(fù)齒鏈條傳動(dòng)形式

自行車是一種常見(jiàn)的利用鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的器材，但是自行車鏈條并非標(biāo)準(zhǔn)鏈條傳動(dòng)形式。變速鏈傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)鏈輪（自行車行業(yè)中稱作牙盤(pán)）為1到3個(gè)不同齒數(shù)的鏈輪組合而成，從動(dòng)鏈輪（自行車行業(yè)領(lǐng)域中稱作飛輪）為6到12個(gè)不同齒數(shù)鏈輪組合而成。利用撥鏈器使鏈條可以在不同傳動(dòng)比的鏈輪組合中自由切換。這種工作狀況下，驅(qū)動(dòng)鏈輪與從動(dòng)鏈輪無(wú)法共面，鏈條以一種受軸向力彎曲的狀態(tài)下工作。

變速自行車在一般工作狀態(tài)時(shí)，由于前后兩鏈輪無(wú)法保證共面，鏈條始終受到軸向力形成扭曲。牙盤(pán)與鏈條進(jìn)入嚙合的位置與飛輪與鏈條退出嚙合的位置不共面，但是鏈條受到鏈輪鏈齒的定位，而處于非嚙合部分的鏈條在這兩點(diǎn)的作用下被折彎。折彎角度較大時(shí)，普通的自行車鏈條特別容易脫鏈，若采用了正負(fù)齒技術(shù)的鏈傳動(dòng)依然可以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。正負(fù)齒技術(shù)最早由美國(guó)速連公司（SRAM）公司應(yīng)用于競(jìng)技山地車變速系統(tǒng)中，隨著現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)自行車的鏈輪總數(shù)不斷增加，正負(fù)齒技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類運(yùn)動(dòng)自行車。

2 正負(fù)齒技術(shù)

滾子鏈結(jié)構(gòu)由銷子、外鏈板、內(nèi)鏈板、滾子組成。滾子鏈結(jié)構(gòu)由內(nèi)鏈節(jié)與外鏈節(jié)交替連接而成。齒孔則會(huì)形成大孔與小孔交替。鏈輪的齒為了順利導(dǎo)入鏈節(jié)中，鏈齒齒寬要比內(nèi)鏈節(jié)的內(nèi)部間距小，因此，鏈條在內(nèi)鏈節(jié)孔內(nèi)存在軸向間隙，而鏈輪齒在外鏈節(jié)孔內(nèi)時(shí)，鏈齒與鏈板的間隙更大。若兩鏈輪為非共面?zhèn)鲃?dòng)時(shí)，鏈條節(jié)在嚙合前，鏈齒的落點(diǎn)有可能會(huì)偏移到鏈節(jié)孔外，即發(fā)生脫鏈，如圖1所示。鏈傳動(dòng)脫鏈易造成飛車、鏈條損壞等后果。

正負(fù)齒鏈傳動(dòng)技術(shù)的關(guān)鍵特征在于鏈輪的鏈齒采用不等寬設(shè)計(jì)，如圖2所示。針對(duì)滾子鏈的“大”“小”孔，齒寬也有“厚”“薄”之分。即，鏈輪嚙合入內(nèi)鏈節(jié)（窄鏈節(jié)孔）的鏈齒齒寬為窄齒，下一個(gè)進(jìn)入嚙合外鏈節(jié)孔（寬鏈節(jié)孔）的鏈齒為寬齒。寬齒在鏈節(jié)中間隙小，起到限位作用[3]。被限位的鏈節(jié)被強(qiáng)制與鏈輪共面，對(duì)鏈條的下一節(jié)起到矯正作用，使即將進(jìn)入嚙合的連接孔與即將進(jìn)入嚙合的鏈齒基本處于同一平面內(nèi)，不會(huì)發(fā)生脫鏈現(xiàn)象。對(duì)于在弱振動(dòng)環(huán)境工作的工作裝置，可以更有效防止因?yàn)檎駝?dòng)引起的鏈條軸向竄動(dòng)，降低脫鏈?zhǔn)У母怕省?/p>

3 正負(fù)齒鏈傳動(dòng)應(yīng)用及展望

正負(fù)齒鏈傳動(dòng)可以克服驅(qū)動(dòng)鏈輪與從動(dòng)鏈輪必須共面的弊端，預(yù)計(jì)可以廣泛應(yīng)用于礦山、土方、攪拌等重型工程機(jī)械。重型工程機(jī)械工作會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)鏈輪回轉(zhuǎn)軸可能在振動(dòng)或者重載的工況下形成輕微的圓錐擺。采用正負(fù)齒鏈輪與穩(wěn)鏈器雙重保障，可有效提高鏈傳動(dòng)的工作穩(wěn)定性。正負(fù)齒鏈傳動(dòng)中，每個(gè)鏈輪齒都可以進(jìn)入匹配的鏈節(jié)間隙中，從而有效將鏈節(jié)中的油泥、砂石等雜物擠出，排污效果也比較明顯。

正負(fù)齒鏈傳動(dòng)可以部分替代帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)有許多缺點(diǎn)，如傳動(dòng)比不穩(wěn)定，易打滑，傳動(dòng)效率較低，對(duì)不良環(huán)境耐力差，受污染時(shí)傳動(dòng)能力急劇下降，易出現(xiàn)事故等。鏈傳動(dòng)雖然可以克服上述缺點(diǎn)，但帶傳動(dòng)中允許傳動(dòng)帶彎折，主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪不共面，這是普通鏈傳動(dòng)無(wú)法替代的。而正負(fù)齒鏈傳動(dòng)與普通鏈傳動(dòng)形式相近，適應(yīng)性強(qiáng)，傳動(dòng)穩(wěn)定。工況較為惡劣、驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)上不宜共面時(shí)，可以采用正負(fù)齒鏈傳動(dòng)替代帶傳動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]史文庫(kù)，楊剛，孟繁忠，楊國(guó)欣.滾子鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析[J].工程力學(xué)，1996，13（03）：21-26.

[2]中國(guó)自行車.不脫鏈的真相之：正負(fù)齒技術(shù)[J/OL].http：//www.chinabike.net/html/show-42-2691-1.html，2015.

[3]榮長(zhǎng)發(fā)，張明路.滾子鏈傳動(dòng)的振動(dòng)特性分析[J].機(jī)械傳動(dòng)， 2006，30（04）：63-65.