我國鏈傳動行業的技術研究現狀與展望

發布時間：2022-10-27　　　　 次瀏覽

　　前 言

　　鏈傳動產品是重要的機械基礎件，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，將帶來明顯的技術效益與經濟效益。工業化的進程表明，許多重要的齒輪傳動和帶傳動領域已逐漸被鏈傳動所取代。

　　隨著工業化、信息化、智能化的不斷深入，鏈傳動專業的技術也發展到了嶄新的歷史時期，創新、變異、升級已成為其主要特征。

　　但是，我國的鏈條生產，在品種、規格、產品性能上與發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）下工作的鏈傳動產品，與國外名牌產品還有較大差距。

　　鏈傳動技術的研究現狀

　　國內已開展了對滾子鏈、齒形鏈、Hy-Vo齒形鏈的疲勞壽命分布規律的研究，如：威布爾分布、對數正態分布等。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品是至關重要的，磨損歷來是鏈條產品最敏感而又最易察覺到的技術指標之一。近年來，國內已經開展了滾子鏈、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、擴展與剝落的動態過程以及循環硬化與循環軟化特性，研究了微動磨損與鏈節聯結牢固度（壓出力、松動扭矩）動態特性的相關性。隨著市場對鏈條產品耐磨性能的要求不斷提高（≤1%），全面系統地研究鏈條產品的磨損特性勢在必行。做為一種技術發展趨勢，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鍵技術和創新工程。

　　當前，已有不少鏈條產品，如：汽車發動機正時鏈、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，從而拉動了行業應對這一市場需求的技術策略的產生。目前，汽車發動機正時齒形鏈系統和變速箱與分動箱Hy-Vo齒形鏈系統的噪聲頻譜實時分析與研究工作已經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，國內已開始利用非接觸式紅外測溫儀系統，現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品設計和制造提供了必不可少的重要依據。

　　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已突破了常規意義下的鏈傳動領域，從而使其嚙合機理的研究、復雜約束邊界條件下的剛柔體多軸傳動系統的設計方法及其產品設計技術、制造技術、失效模式及其分析等，構成了學科和行業的一個熱點問題和重要的前沿研究領域。

　　近年來，國內一些學者和鏈條企業對CVT無級變速器鏈也進行了相關的研究與研發。杭州東華鏈條集團有限公司于2013年負責承擔了工業與信息化部的CVT無級變速器鏈工業強基項目。

　　隨著市場需求的變化，鏈條產品系列也呈現了多元化趨勢，在鏈條節距方面，在小節距范圍內插入了新的標準的或非標準的節距，使小節距分布更密，更適用于不同工況的傳動，呈現了“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品。

　　國內多家企業通過產學研結合成功研發了汽車發動機正時鏈、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齒形鏈及其系統以及軍用車輛鏈、航空用齒形鏈等新產品，實現了國產化的預期；同時，行業內多家重點骨干企業分別承擔了國家發改委、財政部、工業與信息化部的科研項目、工業強基專項和成果推廣項目，還分別承擔了多項國家科技部的科技型中小企業技術創新基金項目。浙江的三家鏈條企業還分別承辦了省級博士后科研工作站，與吉林大學、浙江大學等聯合培養了4名博士后，探索并初步建立了產學研一體化的新模式。這些都為企業乃至行業的產品研發和技術發展奠定了必要的基礎。

　　但是，應該指出，目前國內在新產品開發方面，還處于自主研發與仿制開發的并行階段，雖然也取得了許多具有自主知識產權的研究成果，自主研發了許多新型鏈條產品，但距離國際先進水平還有較大差距，還沒有真正實現由制造大國向制造強國的轉變。

　　技術創新——建議與展望

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

　?。?）培養一批知識結構、專業結構、學歷結構、年齡結構合理、熱愛行業、熱愛企業的工程技術人員隊伍、重點骨干企業應培養和造就本企業的技術領軍人物和專家型研發人員，改變目前許多重點骨干企業缺乏中高端技術人才（特別是缺乏高端技術人才和技術領軍人物）的狀況，有條件的企業應積極申報國家級博士后工作站，從而為行業的技術進步和自主創新奠定堅實的人才基礎。

　?。?）行業應進一步推廣應用與主機廠同步研發的并行設計技術，并有序開展系統設計與仿真分析技術、嚙合機理分析、外嚙合+內-外復合嚙合齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈的有序排列規律、雙相鏈傳動機理及其設計技術、新型齒形鏈和Hy-Vo齒形鏈的變異原理及其設計技術、鏈傳動失效模式及其分析技術等項目的研究和應用，建立相關的可靠性數據庫，從而提高科學技術對行業經濟的貢獻率。同時，深入研究噴丸、擠孔、強化預拉等對鏈條產品性能的影響規律，提出有利于產品升級換代的新工藝、新技術。

　?。?）應基于國際和國內兩大市場的需求，以配套、維修、出口協調均衡的多元化途徑，以系統開發和專業化生產的模式，適時調整我國的鏈條產品結構?；阪渹鲃有袠I的技術現狀、發展趨勢與配套狀況以及市場前景，建議： 2015~2020年鏈傳動行業需要重點關注與研發的核心基礎零部件產品為：高強度耐腐蝕鏈、高品質農機鏈、高耐磨摩托車鏈、大功率汽車發動機正時鏈系統（含正時鏈、鏈輪、阻尼板、張緊板、張緊器等），大功率船用發動機傳動鏈、變異Hy-Vo齒形鏈系統（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（含雙相傳動Hy-Vo齒形鏈、雙相傳動交錯齒鏈輪）等。

　?。?）研究適用于冶金、水泥、農機、船舶、石油化工等行業的高溫、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、實用的專用試驗設備或試驗裝置，研究與分析不同工況下潤滑油以及其它各種介質的屬性及其對鏈條產品主要性能和可靠壽命的影響規律，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，形成具有自主知識產權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生產基地。這是一項具有前瞻性的共性技術研究工作。

　?。?）研制高速多軸鏈傳動系統和變速箱、分動箱鏈傳動系統的模擬試驗臺，實時分析具有多約束邊界條件下的高速多軸鏈傳動系統的噪聲頻譜和溫度場特性，試驗研究和仿真分析系統的接觸動態響應，提出具有自主知識產權的系統設計方法、試驗規范和評價準則。

　?。?）建立新型齒形鏈和新型Hy-Vo齒形鏈的系列型譜，推進產品的升級換代，顯著降低我國鏈傳動行業對國外技術的依存度，爭取在“十三·五”末期使我國在這一領域內的研發水平、制造技術和產品質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、不同壓力角的嚙合設計及其參數變換原理，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、插齒刀的設計方法和檢驗方法。

　?。?）采取國內外、行業內外聯合與協作的方式，研制新一代的制鏈成套設備，重點研制具有預彎功能的新型套筒、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、預拉跑合、拆節和“環接”以及中心距在線檢測等多功能的鏈條自動裝配生產線，研發Hy-Vo齒形鏈異形銷軸的加工設備與技術，研制Hy-Vo齒形鏈的組裝設備，研發鏈條零件硬度的自動檢測技術，研制鏈條銷軸的金屬復合滲的設備與“個性化”技術，研制CVT無級變速器鏈自動裝配設備及焊接技術等，以改變目前國內現有的“設備與專機較陳舊、工藝水平、專業化和自動化程度較低、勞動生產率較低”的“離散化”生產模式，真正實現“以機代人”的具有智能化特征的新的生產模式。同時，上述設備、專機和檢測儀器的研制是鏈條產品上檔次、上水平的重要保證。

　?。?0）研發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、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和生產模式。

　　結束語

　　行業的技術發展歷程表明，作為傳統產業的鏈傳動行業同樣也有其高層面的前沿研究領域，問題在于能否把握住技術發展趨勢，能否構建具有前瞻性的行業和企業以及研究院所的技術發展規劃，能否實現多學科交叉、關鍵技術的聯合攻關、核心技術的自主創新?？梢韵嘈?，在“中國制造2025”規劃的引領下，在工業強基和加強核心基礎零部件發展的國家戰略指引下，通過行業的共同努力，以企業為主體，走“產學研”結合和強強聯合之路，運用技術創新手段，實施系統集成開發戰略，一定會不斷地研發出具有我國自主知識產權的新產品、新技術、新理論、新方法，形成行業的核心競爭力，實現學科與行業、學術與技術、經濟效益與社會效益的共贏。