我國鏈傳動行業(yè)的技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望

發(fā)布時間：2022-10-27　　　　 次瀏覽

　　前 言

　　鏈傳動產(chǎn)品是重要的機械基礎(chǔ)件，通常，鏈傳動是一種具有中間撓性件的非共軛嚙合傳動，它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點，特別是在大中心距、定速比、多軸傳動的工況下，以及環(huán)境惡劣的開式傳動、沖擊振動大的傳動、大載荷的低速傳動、潤滑良好的高速傳動中，采用鏈傳動，將帶來明顯的技術(shù)效益與經(jīng)濟效益。工業(yè)化的進程表明，許多重要的齒輪傳動和帶傳動領(lǐng)域已逐漸被鏈傳動所取代。

　　隨著工業(yè)化、信息化、智能化的不斷深入，鏈傳動專業(yè)的技術(shù)也發(fā)展到了嶄新的歷史時期，創(chuàng)新、變異、升級已成為其主要特征。

　　但是，我國的鏈條生產(chǎn)，在品種、規(guī)格、產(chǎn)品性能上與發(fā)達國家尚有一定差距，尤其是在嚴酷服役條件（例如：高速、重載、高溫、強磨損、強腐蝕、劇烈沖擊等）下工作的鏈傳動產(chǎn)品，與國外名牌產(chǎn)品還有較大差距。

　　鏈傳動技術(shù)的研究現(xiàn)狀

　　國內(nèi)已開展了對滾子鏈、齒形鏈、Hy-Vo齒形鏈的疲勞壽命分布規(guī)律的研究，如：威布爾分布、對數(shù)正態(tài)分布等。開展了高速多次沖擊疲勞破壞的微觀分析研究，開展了直線疲勞、回轉(zhuǎn)疲勞、高周疲勞、低周疲勞的理論研究和試驗研究。

　　磨損機制及其失效機理的研究對于打造名牌鏈條產(chǎn)品是至關(guān)重要的，磨損歷來是鏈條產(chǎn)品最敏感而又最易察覺到的技術(shù)指標之一。近年來，國內(nèi)已經(jīng)開展了滾子鏈、齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈磨損失效機理的研究，微觀分析了磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損、微動磨損、腐蝕磨損等主要磨損機制，探討了接觸疲勞裂紋的生成、擴展與剝落的動態(tài)過程以及循環(huán)硬化與循環(huán)軟化特性，研究了微動磨損與鏈節(jié)聯(lián)結(jié)牢固度（壓出力、松動扭矩）動態(tài)特性的相關(guān)性。隨著市場對鏈條產(chǎn)品耐磨性能的要求不斷提高（≤1%），全面系統(tǒng)地研究鏈條產(chǎn)品的磨損特性勢在必行。做為一種技術(shù)發(fā)展趨勢，開展高速、沖擊、變速、變載等嚴酷服役條件下的磨損機制及其失效機理的研究，并探尋耐磨性能提高的重要途徑將是一個具有實用價值的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新工程。

　　當前，已有不少鏈條產(chǎn)品，如：汽車發(fā)動機正時鏈、機油泵鏈、平衡軸鏈、變速箱與分動箱Hy-Vo齒形鏈、摩托車發(fā)動機正時鏈等已逐漸引入了噪聲評價指標，從而拉動了行業(yè)應(yīng)對這一市場需求的技術(shù)策略的產(chǎn)生。目前，汽車發(fā)動機正時齒形鏈系統(tǒng)和變速箱與分動箱Hy-Vo齒形鏈系統(tǒng)的噪聲頻譜實時分析與研究工作已經(jīng)取得了重要的階段性成果。

　　對于滾子鏈、齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈的溫度場特性，國內(nèi)已開始利用非接觸式紅外測溫儀系統(tǒng)，現(xiàn)場實時跟蹤測量了滾子鏈、齒形鏈、Hy-Vo齒形鏈的溫度場特性，并同步拍攝了相關(guān)照片，計算求出了滾子鏈、齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈各零件的溫度分布曲線，從而為滾子鏈、齒形鏈、Hy-Vo齒形鏈等在較高溫度場服役條件下的產(chǎn)品設(shè)計和制造提供了必不可少的重要依據(jù)。

　　由于正時齒形鏈、變速箱與分動箱齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈的高速、大載荷、低噪聲、強磨損，以及速度與載荷的交變特性，表明了上述齒形鏈傳動系統(tǒng)已突破了常規(guī)意義下的鏈傳動領(lǐng)域，從而使其嚙合機理的研究、復(fù)雜約束邊界條件下的剛?cè)狍w多軸傳動系統(tǒng)的設(shè)計方法及其產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、失效模式及其分析等，構(gòu)成了學(xué)科和行業(yè)的一個熱點問題和重要的前沿研究領(lǐng)域。

　　近年來，國內(nèi)一些學(xué)者和鏈條企業(yè)對CVT無級變速器鏈也進行了相關(guān)的研究與研發(fā)。杭州東華鏈條集團有限公司于2013年負責(zé)承擔(dān)了工業(yè)與信息化部的CVT無級變速器鏈工業(yè)強基項目。

　　隨著市場需求的變化，鏈條產(chǎn)品系列也呈現(xiàn)了多元化趨勢，在鏈條節(jié)距方面，在小節(jié)距范圍內(nèi)插入了新的標準的或非標準的節(jié)距，使小節(jié)距分布更密，更適用于不同工況的傳動，呈現(xiàn)了“個性化”特征；在尺寸相同或相近的條件下，還派生出一系列不同疲勞強度、不同拉伸強度甚至不同磨損性能的變異產(chǎn)品。

　　國內(nèi)多家企業(yè)通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合成功研發(fā)了汽車發(fā)動機正時鏈、機油泵鏈、燃油泵鏈、共軌泵鏈、平衡軸鏈、變速箱與分動箱齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈及其系統(tǒng)以及軍用車輛鏈、航空用齒形鏈等新產(chǎn)品，實現(xiàn)了國產(chǎn)化的預(yù)期；同時，行業(yè)內(nèi)多家重點骨干企業(yè)分別承擔(dān)了國家發(fā)改委、財政部、工業(yè)與信息化部的科研項目、工業(yè)強基專項和成果推廣項目，還分別承擔(dān)了多項國家科技部的科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目。浙江的三家鏈條企業(yè)還分別承辦了省級博士后科研工作站，與吉林大學(xué)、浙江大學(xué)等聯(lián)合培養(yǎng)了4名博士后，探索并初步建立了產(chǎn)學(xué)研一體化的新模式。這些都為企業(yè)乃至行業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)發(fā)展奠定了必要的基礎(chǔ)。

　　但是，應(yīng)該指出，目前國內(nèi)在新產(chǎn)品開發(fā)方面，還處于自主研發(fā)與仿制開發(fā)的并行階段，雖然也取得了許多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果，自主研發(fā)了許多新型鏈條產(chǎn)品，但距離國際先進水平還有較大差距，還沒有真正實現(xiàn)由制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變。

　　技術(shù)創(chuàng)新——建議與展望

　　（1）行業(yè)內(nèi)應(yīng)重點建設(shè)好目前已獲批準的3家國家級企業(yè)技術(shù)中心和5家具有較高技術(shù)水平和較強研發(fā)活力的以企業(yè)為主體的省級技術(shù)中心或研發(fā)中心，自主申報或與高等院校、科研院所聯(lián)合申報各類國家級科研項目。同時，爭取在“十三·五”期間，通過產(chǎn)學(xué)研一體化的緊密合作和行業(yè)資源共享的強強聯(lián)合與充分整合，條件成熟時可籌建并聯(lián)合申報全行業(yè)的國家級高速鏈傳動工程技術(shù)研究中心，打造行業(yè)的公共技術(shù)平臺，建立行業(yè)的核心共性技術(shù)研發(fā)體系和行業(yè)的共性技術(shù)支撐體系。

　?。?）培養(yǎng)一批知識結(jié)構(gòu)、專業(yè)結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)合理、熱愛行業(yè)、熱愛企業(yè)的工程技術(shù)人員隊伍、重點骨干企業(yè)應(yīng)培養(yǎng)和造就本企業(yè)的技術(shù)領(lǐng)軍人物和專家型研發(fā)人員，改變目前許多重點骨干企業(yè)缺乏中高端技術(shù)人才（特別是缺乏高端技術(shù)人才和技術(shù)領(lǐng)軍人物）的狀況，有條件的企業(yè)應(yīng)積極申報國家級博士后工作站，從而為行業(yè)的技術(shù)進步和自主創(chuàng)新奠定堅實的人才基礎(chǔ)。

　　（3）行業(yè)應(yīng)進一步推廣應(yīng)用與主機廠同步研發(fā)的并行設(shè)計技術(shù)，并有序開展系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析技術(shù)、嚙合機理分析、外嚙合+內(nèi)-外復(fù)合嚙合齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈的有序排列規(guī)律、雙相鏈傳動機理及其設(shè)計技術(shù)、新型齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈的變異原理及其設(shè)計技術(shù)、鏈傳動失效模式及其分析技術(shù)等項目的研究和應(yīng)用，建立相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)庫，從而提高科學(xué)技術(shù)對行業(yè)經(jīng)濟的貢獻率。同時，深入研究噴丸、擠孔、強化預(yù)拉等對鏈條產(chǎn)品性能的影響規(guī)律，提出有利于產(chǎn)品升級換代的新工藝、新技術(shù)。

　?。?）應(yīng)基于國際和國內(nèi)兩大市場的需求，以配套、維修、出口協(xié)調(diào)均衡的多元化途徑，以系統(tǒng)開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)的模式，適時調(diào)整我國的鏈條產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?；阪渹鲃有袠I(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與配套狀況以及市場前景，建議： 2015~2020年鏈傳動行業(yè)需要重點關(guān)注與研發(fā)的核心基礎(chǔ)零部件產(chǎn)品為：高強度耐腐蝕鏈、高品質(zhì)農(nóng)機鏈、高耐磨摩托車鏈、大功率汽車發(fā)動機正時鏈系統(tǒng)（含正時鏈、鏈輪、阻尼板、張緊板、張緊器等），大功率船用發(fā)動機傳動鏈、變異Hy-Vo齒形鏈系統(tǒng)（含變異Hy-Vo齒形鏈、鏈輪），CVT無級變速器鏈，雙相傳動Hy-Vo齒形鏈系統(tǒng)（含雙相傳動Hy-Vo齒形鏈、雙相傳動交錯齒鏈輪）等。

　　（5）研究適用于冶金、水泥、農(nóng)機、船舶、石油化工等行業(yè)的高溫、強腐蝕、強磨損鏈條的服役條件及其失效機理，研制能夠模擬嚴酷服役條件的科學(xué)、實用的專用試驗設(shè)備或試驗裝置，研究與分析不同工況下潤滑油以及其它各種介質(zhì)的屬性及其對鏈條產(chǎn)品主要性能和可靠壽命的影響規(guī)律，提出適用于高溫、強腐蝕、強磨損鏈條的新材料、新工藝和新技術(shù)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的我國特種鏈條的品牌系列和有代表性的研發(fā)生產(chǎn)基地。這是一項具有前瞻性的共性技術(shù)研究工作。

　　（6）研制高速多軸鏈傳動系統(tǒng)和變速箱、分動箱鏈傳動系統(tǒng)的模擬試驗臺，實時分析具有多約束邊界條件下的高速多軸鏈傳動系統(tǒng)的噪聲頻譜和溫度場特性，試驗研究和仿真分析系統(tǒng)的接觸動態(tài)響應(yīng)，提出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)設(shè)計方法、試驗規(guī)范和評價準則。

　?。?）建立新型齒形鏈和新型Hy-Vo齒形鏈的系列型譜，推進產(chǎn)品的升級換代，顯著降低我國鏈傳動行業(yè)對國外技術(shù)的依存度，爭取在“十三·五”末期使我國在這一領(lǐng)域內(nèi)的研發(fā)水平、制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量達到國際較先進水平。

　?。?）研究鏈輪新齒形，重點研究多粉塵、劇烈沖擊、重載工況下的套筒滾子鏈鏈輪新齒形、齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈鏈輪新齒形，粉末冶金鏈輪新齒形、多相傳動用交錯齒鏈輪新齒形，從嚙合機理入手，研究具有大負變位的漸開線齒形和其他新齒形，研究基于不同模數(shù)、不同壓力角的嚙合設(shè)計及其參數(shù)變換原理，研究加工特殊齒形的滾子鏈鏈輪滾刀、插齒刀和加工大負變位漸開線齒形的齒形鏈鏈輪以及Hy-Vo齒形鏈鏈輪滾刀、插齒刀的設(shè)計方法和檢驗方法。

　?。?）采取國內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外聯(lián)合與協(xié)作的方式，研制新一代的制鏈成套設(shè)備，重點研制具有預(yù)彎功能的新型套筒、滾子卷管機、套筒自動定向裝配機、新型腰鼓形滾子多工位高精度冷擠機、研制鏈板的多工位高速多顆級進模全光亮沖裁新工藝，研制智能化的具有自動組裝、擠孔、鉚頭、缺件檢驗、靈活性檢驗、預(yù)拉跑合、拆節(jié)和“環(huán)接”以及中心距在線檢測等多功能的鏈條自動裝配生產(chǎn)線，研發(fā)Hy-Vo齒形鏈異形銷軸的加工設(shè)備與技術(shù)，研制Hy-Vo齒形鏈的組裝設(shè)備，研發(fā)鏈條零件硬度的自動檢測技術(shù)，研制鏈條銷軸的金屬復(fù)合滲的設(shè)備與“個性化”技術(shù)，研制CVT無級變速器鏈自動裝配設(shè)備及焊接技術(shù)等，以改變目前國內(nèi)現(xiàn)有的“設(shè)備與專機較陳舊、工藝水平、專業(yè)化和自動化程度較低、勞動生產(chǎn)率較低”的“離散化”生產(chǎn)模式，真正實現(xiàn)“以機代人”的具有智能化特征的新的生產(chǎn)模式。同時，上述設(shè)備、專機和檢測儀器的研制是鏈條產(chǎn)品上檔次、上水平的重要保證。

　?。?0）研發(fā)新一代智能化鏈式輸送機、倍速輸送機和高性能斗式提升機以及高溫、腐蝕、粉塵等嚴酷服役條件下的新型鏈式輸送機，滿足主機廠的迫切需求，進一步打造和強化集主機機構(gòu)、附助裝置、自動控制以及輸送與傳動鏈條為一體的鏈式輸送機的研發(fā)和生產(chǎn)模式。

　　結(jié)束語

　　行業(yè)的技術(shù)發(fā)展歷程表明，作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鏈傳動行業(yè)同樣也有其高層面的前沿研究領(lǐng)域，問題在于能否把握住技術(shù)發(fā)展趨勢，能否構(gòu)建具有前瞻性的行業(yè)和企業(yè)以及研究院所的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，能否實現(xiàn)多學(xué)科交叉、關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)、核心技術(shù)的自主創(chuàng)新。可以相信，在“中國制造2025”規(guī)劃的引領(lǐng)下，在工業(yè)強基和加強核心基礎(chǔ)零部件發(fā)展的國家戰(zhàn)略指引下，通過行業(yè)的共同努力，以企業(yè)為主體，走“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合和強強聯(lián)合之路，運用技術(shù)創(chuàng)新手段，實施系統(tǒng)集成開發(fā)戰(zhàn)略，一定會不斷地研發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新理論、新方法，形成行業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)學(xué)科與行業(yè)、學(xué)術(shù)與技術(shù)、經(jīng)濟效益與社會效益的共贏。