自動化立體庫鏈條輸送設備設計

梁 睿 王 皓

北京起重運輸機械設計研究院

自動化立體庫鏈條輸送設備設計

梁 睿 王 皓

北京起重運輸機械設計研究院

本文對自動化立體庫中鏈條輸送設備的驅動裝置、張緊裝置、主體結構、鏈條的選型以及電器控制的設計作了一般性設計要求的闡述。

自動化立體庫，鏈條輸送，設計

隨著自動化程度的不斷提高，輸送設備得到了廣泛的應用。輸送設備按主要工作部件的類型可分為： 鏈條輸送設備、皮帶輸送設備、氣動輸送設備、螺旋輸送設備等。在所有的這些輸送設備中，鏈條輸送設備品種規格繁多，應用最為廣泛。

1 驅動裝置

鏈條輸送設備一般運行速度不高，但傳動扭矩大、傳動功率大。因此，驅動裝置通常由電機減速機組組成。通過驅動裝置使輸送設備驅動軸轉動而實現輸送鏈條的運行及物體的輸送。驅動軸的支承一般采用調心球軸承座。主軸和鏈輪的聯接采用鍵聯接。驅動裝置同時還一定要設計安全保護裝置，安全保護裝置的傳統形式是安全銷，過載時安全銷斷裂，但它的恢復耗時費力，目前比較先進的安全保護裝置是設置一個彈性底座并配備電器行程開關，當減速機輸出扭矩超載時，彈性底座碰到電器行程開關，電器行程開關起作用而使主電機及時失電，當故障排除后，它能自動復位。

在驅動裝置設計時，必須對牽引力、扭矩和功率等進行計算，并根據計算結果正確地選取電機、減速機、變頻器、鏈條、支承軸承座、驅軸等。下面以平板輸送機為例，對電機、減速機的選型參數計算加以說明。

①確定驅、從動軸中心距A=[(2n+1)T k-PZ](mm)/2

式中：n為有效工位總數

Tk為工位間距(mm)

P為鏈條節距(mm)

Z為主軸鏈輪齒數

②總牽引力S

S=9.8(W+2Q)Af(N)

W為輸送物品平均每米質量(kg)

Q為每米長度鏈條及工裝質量(kg)

f為運行阻力系數

③電機功率N

N=KSV(kW)/ 60000 η

K為功率儲備系數 一般取 K=1.2～1.5

V為運行速度(m/min)

η為驅動機構總效率 一般取η =0.76～0.81

④計算減速機輸出扭矩(選減速機)

M = K S R(N·M)/ i 鏈·η鏈

R為主動鏈輪節圓半徑(m)

i鏈為鏈傳動速比

η鏈為鏈傳動效率 一般取η鏈 =0.96

2 張緊裝置

鏈式輸送設備均采用鏈條作為承載主體，由于鏈條的允許長度誤差較大，在使用過程中因鏈條磨損也會使鏈條節距伸長。因此，鏈條輸送設備一定要設計張緊裝置。張緊裝置的張緊行程與工作鏈條節距及輸送線長度有關，張緊量的設計原則是能滿足鏈長允差及允許鏈條摩損伸長兩節鏈長長度，以保證鏈條磨損增長后拆除兩節鏈條，輸送機能正常工作，以增長它的使用壽命。張緊裝置的結構有螺旋張緊結構、彈簧張緊機構及重錘張緊機構(如懸掛輸送機)等形式。

3 輸送線主體部分

機架通常采用型鋼焊接而成。鏈式輸送設備以鏈條作為主要工作部件，鏈條是承載主體，而鏈條是柔性結構件，因而承載部分的鏈條一定要用支承軌道對其支承，以使鏈條作為剛性結構承載；當結構上有下垂鏈條松邊時，由于鏈條自重較大，為了減小松邊張力，提高鏈條使用壽命和減小驅動裝置的動力容量，同時為避免運行過程中鏈條與機架發生干涉，松邊也一定要設計支承軌道或支撐裝置；支承軌道常選用有一定強度的耐磨減磨材料。當輸送方式為非同步式時，截停裝置及截停后的放行裝置的結構形式多樣，可以是純機械的，也可以是氣或液與電器聯動，無論采用何種結構形式，設計要合理、可靠、能滿足產品裝配工藝的要求，它是輸送設備設計的難點，是核心技術。自動化立體倉庫平面輸送系統一般采用非同步式輸送設備，這使整個系統能夠完成更多的作業模式。

4 鏈條規格的選取

鏈條規格的選取，對精密滾子鏈而言，國家標準規定了功率曲線，設計時可查閱機械設計手冊，根據運行速度和鏈條傳遞功率按功率曲線選取鏈條規格。現在一般的選取原則是，鏈條的破斷負荷為鏈條計算使用負荷的5～7倍，對懸掛鏈條而言，鏈條的破斷負荷為鏈條計算使用負荷的7～10倍。

5 電器控制

在電器控制方面，工作較簡單的同步式輸送機，通常采用常規電器控制，其控制內容主要有速度調整、驅動保護、過載保護和限位保護。自動倉儲系統大致可分為三個層次，最上層是WMS，負責倉儲業務邏輯的處理；最下層是具體的物流設備，如想到堆垛機，輸送設備等；WCS位于WMS與物流設備之間的中間層，負責協調、調度底層的各種物流設備，使底層物流設備可以執行倉儲系統的作業流程，并且這個過程完全使按照程序預先設定的流程執行的，這也就使得自動化立體庫中的鏈條輸送機采用非同步的作業模式。

鏈條輸送設備結構形式繁多，每種都有各自的特殊性。控制系統要與輸送線功能相適應，這是需解決的主要技術問題；減速機、電機、鏈條、軸承座等的設計選型、主從動軸的強度校核計算是在設計時的主要工作；驅動裝置、從動裝置及輸送線主體結構是輸送設備的核心；鏈條是裝配線的關鍵部件。

[1]陶柯，蔣佩巖，李丹等.一種非同步式輸送線的開發應用[J].機械工程師[J]，2006(10).