陈爱青 陈建华 王皓 羊凯
浙江省特种设备检验研究院， 浙江 杭州 310000
摘要：机械式停车设备的传动系统采用自动化控制系统设计调车方法，以对于存车和取车自动控制，不仅提高了存取车的工作效率，而且还让链条以及存车托架的受载情况得以改善。在传动系统的设计形式上，根据实际情况可以采用相应的传动系统，并在此基础上逐步完善，以开发出新型传动系统,在此，本文对机械式停车设备滚子链传动平稳性进行分析。
关键词：机械式停车；设备；滚子链；传动；平稳性
1 导言
本文针对链传动中链条及链边振动较大、链条铰链磨损等动态问题,设计一种新齿滚子链传动,建立滚子链及新齿滚子链啮合传动模型,并对链传动动态特性进行仿真分析,研究了链传动在不同转速下啮合冲击力、不均匀系数、摩擦力和链传动横向振动的变化规律。
2 机械停车设备链条传动的特征分析
机械式停车设备大多数采用链条链轮作为提升系统，其优点是传动效率高，传动简洁紧凑，可靠性高；能在低速、重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作；能保证准确的平均传动比，传递功效较大，且作用在轴和轴承上的力较小；传递效率较高，一般可达0.95-0.97，但使用一定长的时间以后（停车设备一般3-5年），链条的铰链磨损后，使得节距变大，造成脱落现象。
在机械停车车设备加工、安装调试过程中，由于钢结构框架加工误差以及安装的地基误差，导致链条传动不是严格位于同一平面内，在提升过程中由于停车位置偏差引起载荷分布不均，导致设备在调试、运行中可能会出现链条跳齿、卷链等情况。链条跳齿程度轻者会使链条在链轮上滑移，引起左右两侧提升速度产生差异，导致载车板倾斜；严重者使链条脱离链轮轮齿，导致车辆直接坠落。另外链条自身的不平稳因素导致链条在传动过程中的震动，从而增加了动载荷，加剧链条的铰链磨损，影响链条的使用寿命。
3 链传动平稳性分析
3.1 多边形效应
链传动工作时，由于链条绕在链轮上形成正多边形而导致的运动不均匀性，称为多边形效应。多边形效应的存在，使得链条的线速度和从动轮的角速度呈现周期性变化，从而造成链条与链轮产生冲击、振动和噪声，加剧了链条的磨损。
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因此，即使∞。为常数，链条在运动中沿垂直中心线方向和沿中心线方向上的速度也是快慢变化的，从而产生振动和附加载荷。(2)从动链轮的角速度变化链传动的多边形效应不仅造成链条速度变化，也使得从动链轮的瞬时角速度不断呈周期性的变化。所以，在链传动中只有平均传动比是定值，瞬时传动比也是周期性变化的。
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在链传动过程中，相位角与都是变化的，所以瞬时传动比也是变化的。不仅与主、从动链轮的齿数有关，还与链节铰链在链轮上的相位有关。
3.2 啮合冲击分析
滚子链与链轮啮合时产生的啮合冲击载荷对链传动的工作性能产生显著的影响，过大的冲击载荷会导致滚子的破裂、链条的振动和噪声以及轮齿的损坏。链条与链轮啮入冲击的大小与法向冲击速度有关。随着主动链轮转动，滚子B将与链轮啮合(如图2所示)，链轮上K点的速度为K。，滚子B上与K点啮合时的重合点在啮合前瞬间的速度为％。由于K。和％的差别产生了冲击速度K。根据相对运动原理，滚子与链轮之间的冲击可以等效地转化为图3所示的运动。转化后链轮固定不动，铰链B相对于于铰链A以角速度∞啮入，于是可以得到冲击速度公式为：
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式中：P一链轮节距z1．主动链轮齿数p链轮齿形角口一[KAM公式(4)表明：啮人冲击速度K除与链轮角速度∞、链条节距P有关外，还与链轮齿数z，及链轮齿形角y有关。此时作用在链轮齿和铰链上的冲击动能为。
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4 增强平稳性的措施
机械式停车设备链传动平稳，振动和噪音小，不但有助于提高设备使用寿命，而且对提高产品品质具有重要影响。增强链传动的平稳性，应从多边形效应和啮合冲击两方面进行考虑：
4.1 减弱与消除多边形效应的方法
(1)利用传动比为1，紧边长度为链节距整数倍(即同相位，a=卢)的方法，使主、从动链轮之间的瞬时传动比不变；(2)利用附加小节距链传动装置来降低链条线速度的变化幅度；(3)利用专门机构改变主动链轮的运动规律来实现链条沿中心线方向的匀速运动，如行星轮一凸轮多边形效应补偿机构，适当设计凸轮廓线可使中心轮输出转速近似恒定；(4)利用小节距多排链或小节距多挂单排链交错啮合来减轻多边形效应；利用小节距多排链可以有效减少多边形效应，这是由于在链轮直径相同时能有更多齿数啮合的缘故，随链条排数增多，其承载能力仍可与采用单排大节距链条相当。在此基础上，为了进一步消除多边形效应，还可采用多挂单排链。(5)利用变节距链条来减弱和缓解多边形效应。在链传动中，若采用变节距链条，使链条中心线保持与链轮分度圆相切，则能明显减弱链条多边形效应。
4.2 减小啮合冲击措施
分析公式(4)可知：链条传动的冲击速度与链轮节距、链轮齿数，链轮齿形角等因素有关，因此着重从这几方面考虑减小啮合冲击。链轮结构不同时，啮入冲击速度随之变化，改变链条与链轮冲击部分的链轮齿形，可使得链条与链轮的冲击速度及啮合冲击减小；采用小节距多排链传动。
5 结论
目前，随着经济的发展和汽车保有量的增加，机械式停车设备安装地越来越多。机械式停车设备的传动有链传动和钢丝绳传动两种形式，而链传动由于其准确的传动比和紧凑的传动结构在机械式停车设备中的应用日益广泛。链条整体可以看作是一个挠性体，在传动过程中，链条的振动会造成较大的动载荷，从而加剧链条铰链磨损与链边颤动，特别是当传动系统产生共振时，会对链条产生严重的破坏，链条传动的多边形效应和链轮与链条之间的啮合冲击是引起链条振动和噪音的主要原因。本文从多边形效应和啮合冲击两方面对机械式停车设备的链传动平稳性进行了分析，并给出了增强平稳性的措施。
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