重力式輥筒輸送機(jī)設(shè)計中若干問題的探討

1、本期專題重力式輥筒輸送機(jī)設(shè)計中若干問題的探討韓蘊(yùn)秋北京科技大學(xué),中國北京重力式輥筒輸送機(jī)因其不需動力,結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn),在短距離物料輸送中得到廣泛應(yīng)用。本文著重對重摘要力式輥筒輸送機(jī)設(shè)計中有關(guān)輥筒的設(shè)計和布局,制動輥的設(shè)置及其結(jié)構(gòu)等方面的問題進(jìn)行了探討。重力式輥筒輸送機(jī),輥筒,制動輥關(guān)鍵詞物料搬運(yùn)是保證物流系統(tǒng)暢通有效運(yùn)行的一個重要環(huán)節(jié),因此,完成物料搬運(yùn)的輸送機(jī)械,也就成為物流系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃人員重點(diǎn)關(guān)注的項目。在固定路徑的運(yùn)輸中(如生產(chǎn)物流中,制品在各工序間的流動,揀貨發(fā)貨等),輸送機(jī)械,為常見。輥筒式輸送機(jī)根據(jù)其動力源不同可分為兩類。一類為動力式,即輥筒由動力帶動旋轉(zhuǎn)。通常以電動機(jī)為原動力,通

2、過皮帶、鏈條或齒輪帶動輥筒旋轉(zhuǎn),進(jìn)而帶動運(yùn)送物前進(jìn);也有本身擁有動力的電動輥筒式輸送機(jī),這種輸送機(jī)的輥筒自身具有動力,從而使得輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,但由于價格昂貴,目前使用得較少。另一類為重力式輥筒輸送機(jī)。這類輸送機(jī)的輥筒沒有動力,而是將輥道傾斜成一個適當(dāng)?shù)慕嵌?輥道上被輸送的物體在重力作用下自行下滑,達(dá)到輸送的目的。圖1為該類輸送機(jī)的輥道結(jié)構(gòu)圖。不適合長距離輸送,在短距離輸送中得到了廣泛應(yīng)用。輥筒是由筒體、軸承和心軸組成的部件,如圖2所示。為了輸送順利,輥筒在承重情況下,其外圓的圓柱度誤差,與心軸的同軸度誤差均要限制在圖2重力式輥筒的結(jié)構(gòu)一定的允差之內(nèi)。這就是說,除了心軸、外筒在加工時要保證一

3、定的精度和選擇相應(yīng)精度的軸承外,在使用過程中輥筒產(chǎn)生的變形也要規(guī)定一定的允差。在設(shè)計輥筒時,一定要根據(jù)輸送物的最大重量來確定輥筒的參數(shù)和材料,顯然,其約束條件即是輥筒受載后的變形允差。影響輥筒承重能力的主要因素有:111筒體外徑圖1重力式輥筒輸送機(jī)由此可見,重力式輥筒輸送機(jī)不需要動力,結(jié)構(gòu)較動力式的簡單,但因整個輥道必須傾斜,因此物流技術(shù)與應(yīng)用1998年第3卷第1期輥筒的外徑影響其承重能力,同時也影響與輸送物的接觸面積。通常,外徑越大(保證相應(yīng)壁厚),承重能力就越大。目前常用的輥筒外徑在17本期專題<16<250mm之間,具體選擇應(yīng)根據(jù)輸送物的最大重量、載荷性質(zhì)和變形允差(圓柱度誤

4、差)經(jīng)計算后,選用相應(yīng)管材加工制成。112軸承的承載能力31制動輥的設(shè)置重力式輥筒輸送機(jī)是利用輸送物自身的重力沿斜面下滑進(jìn)行輸送的。由于重力的作用,輸送物會愈滑愈快,產(chǎn)生輸送物之間的互相碰撞擠壓,使輸送物損壞,甚至崩落或損傷人、機(jī)。在輸送過程中,也可能由于輸送機(jī)自身的原因,如輥筒變形過大,貨物底部或托盤底部的粗糙或不規(guī)則,使其在輸送過程中停止不動,無法再起動重新下滑,這時需要人力協(xié)助推動恢復(fù)下滑。上述兩種情況,前一種是重力式輥筒輸送機(jī)的本性所決定,后一種情況則是輸送過程中的故障。本文對第一種情況進(jìn)行探討。3,應(yīng)正確選擇輥道軸承是輥筒的重要組成零件。軸承的承載能力直接影響輥筒的承重能力,而其精度

5、會影響輥筒的動特性和噪音,這也是影響輸送機(jī)性能的重要指標(biāo),因此,在選擇軸承時應(yīng)兼顧其承載能力和精度。113心軸剛度心軸的剛度直接影響輥筒在承重后回轉(zhuǎn)軸心線的直線度。因此,心軸及支承軸頸的直徑應(yīng)根據(jù)輸送物的最大重量、輥筒的寬度和心軸材料,以軸心線的彎曲變形允差為約束條件計算得到。綜上所述,輥筒部件應(yīng)以筒體、軸承、心軸三者)如:經(jīng)計算,承為1200N,力為1200N。4中,設(shè)輸送物的重量為W,輥道傾角為,滾動摩擦系數(shù)k與輥筒半徑r之比=k/r(通常為01030104),則滿足貨物下滑的條件為:輸送物的下滑力(重量分力)F必須大于或等于滑行摩擦阻力f,即Ff21相鄰輥筒的中心距(節(jié)距)t相鄰輥筒的中

6、心距(節(jié)距)t也是輸送機(jī)的一項重要參數(shù),它將影響貨物在輸送過程中的穩(wěn)定性。選擇的中心距應(yīng)保證運(yùn)送的最短貨物(硬底物)至少總是有3個輥筒支承,否則會出現(xiàn)貨物傾斜、卡住而使輸送中斷。對于柔性物則至少需要4個輥筒支承,如圖3所示。顯然,對于硬底物:tL/2,L為最小貨物的長度;對于柔性物:tL/3。為了輸送穩(wěn)定,實際采用的最少支承輥筒數(shù)常大于3(對硬底物)、4(對柔性物)。WCosWSintg當(dāng)=01030104,=1171°213°為了保證下滑,取=213°3°。312計算輸送物的滑行速度圖4中,設(shè)輸送物在位置1時的滑行速度為V0,現(xiàn)計算當(dāng)輸送物滑行S距離至

7、位置2時的滑a)硬底物至少b)少于三支輥筒c)柔性物則需需三支輥筒輸送將不穩(wěn)定四支以上輥筒圖3輥筒節(jié)距對物品輸送穩(wěn)定性的影響t如取得過小,顯然是不經(jīng)濟(jì)的。因此對于某一規(guī)格的輸送機(jī),輸送不同貨物的長度變動量不宜過大。18行速度Vt。根據(jù)牛頓定律:F-f=maLogisticsandMaterialHandling1998Vol.3No.1韓蘊(yùn)秋:重力式輥筒輸送機(jī)設(shè)計中若干問題的探討圖4下滑輸送物受力分析圖-)=W(SinCosag-)a=g(SinCos(tg3°取=0104,=3°=01052>0104,可保證滑行,滑行條件一般),則)a=918(Sin3°

8、-0104Cos3°=011214m/sec2當(dāng)輸送物滑行S距離后,其速度為:Vt=aS+V02aSm/sec令V0=0,則Vt=×01214S=01492Vt()設(shè)定不同的S值,可得到一組Vt值:VtVt(m/sec)051340348014920185201984(m/min)2080291525111359100圖5為一制動輥的結(jié)構(gòu)示意圖,工作原理如下:輥筒內(nèi)有一套齒輪行星傳動機(jī)構(gòu),輥筒內(nèi)壁右端為一內(nèi)齒輪,與三個行星輪嚙合,輥筒旋轉(zhuǎn)時,內(nèi)齒輪通過行星輪帶動中心輪旋轉(zhuǎn)。中心輪的左側(cè)裝有2個制動塊,制動塊的一端通過銷軸鉸支在中心輪上,;另一端則通過,制動輥的,中心輪的,直

9、至產(chǎn)生的離心力足以使兩制動塊克服彈簧拉力繞銷軸向外擺動,與制動輥的內(nèi)壁接觸擠緊,產(chǎn)生制動作用,從而使輸送物的速度逐漸減小。當(dāng)速度減至設(shè)定值時,制動塊也在彈簧力的作用下復(fù)位,失去制動作用。為使制動塊的離心力及其所產(chǎn)生的制動力達(dá)到足夠數(shù)值,需通過行星輪傳動機(jī)構(gòu)提高中心輪的轉(zhuǎn)速。制動輥應(yīng)產(chǎn)生的制動力F1為:-)F1=F-f=W(SinCos設(shè)輸送物的最大質(zhì)量m為500kg,=0104,=3°,則)F1=500×918×(Sin3°-0104Cos3°=6017N由計算結(jié)果可知,在一般滑行條件下,輸送物僅滑行4m其速度就達(dá)到59m/min。正常的滑行速

10、度應(yīng)在510m/min間,此滑行速度已大大超出正常值,必須設(shè)法降下來。降低輸送物滑行速度的有效方法,是在滑行的相反方向上加一制動力。此制動力不應(yīng)是用動力外加的,最好能由滑行過程自行產(chǎn)生,大小亦可自行調(diào)節(jié)。為了達(dá)到這一目的,可設(shè)計制造一種制動輥。這種制動輥,可如普通輥筒一樣安裝在輥道中,滑行速度正常時,制動輥如同普通輥筒,不起制動作用;當(dāng)滑行速度超過某一設(shè)定值時,該輥筒就會起制動作用;等到滑行速度減到某一設(shè)定值,又能自動失去制動作用。物流技術(shù)與應(yīng)用1998年第3卷第1期根據(jù)F1即可對制動輥進(jìn)行設(shè)計。制動輥在輥道中的安裝,可采用如圖6(a)所示的直接安裝法。制動輥兩端各有一支架,分別安裝在輸送機(jī)的

11、兩個固定軸上。在右端,固定軸與支架間有彈簧相聯(lián),用以調(diào)節(jié)制動輥的高度。安裝時,制動輥應(yīng)比普通輥筒稍高,以保證制動作用。圖6(b)所示為間接安裝法,制動輥不直接與輸送物接觸,而是通過它對傳動輥的制動達(dá)到使輸送物降速的目的。在設(shè)計輸送機(jī)時,如果每隔一個輸送物長度安裝一個制動輥,使輸送物的后端剛離開某一制動輥,其前端就與前方另一制動輥接觸,這樣就能使輸送物始終處于被制動狀態(tài),而將其滑行速度控制在適當(dāng)范圍內(nèi),保證輸送作業(yè)順利進(jìn)行。19本期專題圖511外筒(內(nèi)齒輪)21行星輪31中心輪41制動塊(a)直接法(b)間接法圖6制動輥安裝方法11傳動輥21制動輥31支架41軸DiscussiononSomeDesignProblemsoftheGravityConveyorHanYunqiuUniversityofScience&TechnologyBeijingABSTRACTThegravityconveyorispopularlyusedinindustrybecauseitissimpleindesignandnopowerisneed2ed.Thispaperhasdiscussedsomeproblems