V型輥道輸送機(jī)設(shè)計(jì)及研究

（沈陽藍(lán)英工業(yè)自動化裝備股份有限公司，沈陽 110179）

0 引言

滾筒輸送機(jī)適用于各類箱、包、托盤等件貨的輸送，散料、小件物品或不規(guī)則的物品需放在托盤上或周轉(zhuǎn)箱內(nèi)輸送。能夠輸送單件重量很大的物料，或承受較大的沖擊載荷，滾筒輸送機(jī)之間易于銜接過渡。它不僅連接生產(chǎn)工藝過程，而且可以直接參與生產(chǎn)工藝過程；可使用多條滾筒線及其他輸送設(shè)備或?qū)C(jī)組成復(fù)雜的物流自動化輸送系統(tǒng)，完成多方面的工藝需要。因而，在現(xiàn)在化生產(chǎn)的各類加工、裝配、測試、包裝、貯運(yùn)、分揀等流水生產(chǎn)線中，幾乎隨處可以發(fā)現(xiàn)有輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)組成的輸送系統(tǒng)。可見在輸送系統(tǒng)中，滾筒輸送機(jī)有著舉足輕重的作用。

滾筒輸送機(jī)絕大多數(shù)都是以滾筒水平放置的形式出現(xiàn)，因此滾筒輸送機(jī)比較適合于底部是平面的物品輸送。在輪胎行業(yè)中，也不例外。如輪胎的成品輸送，采用水平布置的積放滾筒實(shí)現(xiàn)物料的堆積輸送。而輪胎胎胚的輸送過程中，為了避免胎胚止口與輸送滾筒表面直接長時(shí)間接觸，長距離輸送都采用托盤方式[1]。這樣既增加輸送機(jī)的寬度，增大了輸送機(jī)額外的負(fù)載。為此，設(shè)計(jì)了一種新型的胎胚輸送專用設(shè)備——V型輥道輸送機(jī)。

1 V型輥道輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

該V型輥道輸送機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)過減速機(jī)降速，然后由鏈條傳動將動力輸入到動力分配裝置，經(jīng)過動力分配裝置將動力轉(zhuǎn)化成雙側(cè)等功率輸出，再通過十字軸萬向節(jié)聯(lián)軸器將動力傳遞給兩側(cè)的主動滾筒，主動滾筒另外一端安裝雙鏈輪，最后通過等距鏈條帶動其他滾筒連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。傳動原理如圖1所示。此系統(tǒng)簡圖稱為傳動方案1。

圖1 傳動方案1

V型輥道輸送機(jī)主要由主機(jī)架、調(diào)節(jié)支架、滾筒支架、主動滾筒、從動滾筒、驅(qū)動部等部分組成，如圖2所示的件5～件10。

2 V型輥道輸送機(jī)相關(guān)的計(jì)算

2.1 單個(gè)滾筒上的受力

輪胎在輥道中受力如圖3(a)所示，輪胎的重力為G，兩側(cè)滾筒給輪胎的支撐力分別為N，兩側(cè)的支撐力N的合力與重力G平衡。為了便于計(jì)算N，對輪胎受力進(jìn)行簡化，取輪胎的一半進(jìn)行計(jì)算，如圖3(b)所示。G1=G/2，F(xiàn)為另一半輪胎給的水平力。支撐力N和G1的合力與水平力F平衡，即：

圖2 輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

圖3 輪胎受力圖

2.2 驅(qū)動鏈條的牽引力Pn[2,3]

該輸送機(jī)屬于輥?zhàn)訉佔(zhàn)渔滘?qū)動型，所謂輥?zhàn)訉佔(zhàn)渔滘?qū)動型是指相鄰兩個(gè)輥?zhàn)右枣湱h(huán)相聯(lián)實(shí)現(xiàn)傳動。這種結(jié)構(gòu)形式適合于運(yùn)送重載貨物及需要頻繁啟停和反轉(zhuǎn)的場合，驅(qū)動裝置一般布置在輸送機(jī)全長的中間位置，使鏈環(huán)受的張力較小，末端驅(qū)動形式可用于長度較短的輸送機(jī)上。

式子中f為輪胎與滾筒之間的摩擦系數(shù)，取：

W為每個(gè)動力輥?zhàn)域?qū)動的重力，單位為N：

Rd為單個(gè)主動輥?zhàn)樱òㄦ溳喌话ㄝS）的重量；

Ri為單個(gè)從動輥?zhàn)樱ú话ㄝS）的重量；

α為輥道上從動輥?zhàn)拥臄?shù)量；

Wr為每個(gè)輥?zhàn)由铣袚?dān)貨物的重量；

We為單個(gè)鏈環(huán)的重量；

n為實(shí)際輥?zhàn)訑?shù)；

i為滾子鏈損耗系數(shù)；

Dr為輥?zhàn)又睆剑?/p>

DS為鏈輪的節(jié)圓直徑。

2.3 電動機(jī)總功率P

驅(qū)動單側(cè)輥?zhàn)有枰墓β蕿镻1：

Pn為鏈條的牽引力，N；

V為鏈條線速度，m/s；

驅(qū)動雙側(cè)輥?zhàn)铀韫β蕿镻0；

電動機(jī)總功率P：

K為電機(jī)裕量系數(shù)，K=1.15～1.3；

3 V型輥道輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 降低胎坯止口的磨損

由雙側(cè)滾筒構(gòu)成了V型輥道，不同規(guī)格的輪胎在V型輥道中的傳輸狀態(tài)不同，如圖2所示的件1～件4四種規(guī)格的輪胎，其中件1和件2的胎肩接觸雙側(cè)滾筒表面，胎坯止口卻與滾筒表面保持一定距離，輪胎前進(jìn)過程中，有效地避免了胎胚止口的磨損和變形，這種傳輸狀態(tài)就比較理想。而件3和件4的胎肩并沒有接觸滾筒表面，胎坯止口卻接觸了滾筒表面，這說明β角過小造成的，此時(shí)可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)大β角，使胎肩接觸滾筒，止口離開滾筒表面，達(dá)到理想的傳輸狀態(tài)。

3.2 雙側(cè)輸送滾筒同步性能好

電機(jī)輸出的動力，經(jīng)過鏈條傳動輸入到動力分配裝置，由動力分配裝置將動力轉(zhuǎn)化成雙側(cè)等功率輸出，再通過萬向節(jié)聯(lián)軸器將動力傳遞給雙側(cè)主動滾筒，這種傳動方式能夠保證雙側(cè)主動滾筒的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于輪胎傳送過程中保持直線運(yùn)行。

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3.3 傳動機(jī)構(gòu)簡單，成本低

傳動方案1：單電機(jī)單軸輸出，加上兩個(gè)萬向節(jié)聯(lián)軸器；如圖1所示。

傳動方案2：單電機(jī)雙軸輸出，加上兩個(gè)萬向節(jié)聯(lián)軸器，再配合平行軸的傳動方式；如圖4所示。

傳動方案3：雙電機(jī)驅(qū)動的傳動方式。如圖4所示。

三種傳動方案相比較，方案2結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造和裝配起來難度較高。方案3結(jié)構(gòu)相對方案1較簡單，但是配置雙電機(jī)，制造成本較高。另外，左右兩側(cè)電機(jī)分別驅(qū)動左右兩排滾筒，電機(jī)啟動和停止時(shí)，兩個(gè)電機(jī)不同步，導(dǎo)致滾筒上的輪胎會往電機(jī)動作稍慢的一側(cè)偏斜，不利于輪胎輸送。而方案1結(jié)構(gòu)相對較簡單，制造、裝配和后期維護(hù)成本都很低。因此方案1為首選。

3.4 V型輥道夾角β在0～30°連續(xù)可調(diào)

雙側(cè)滾筒配合不同高度的支架，可以實(shí)現(xiàn)V型輥道β夾角連續(xù)可調(diào)，以適應(yīng)不同規(guī)格的胎坯止口。不過，β角不可以無限大，角度過大，輪胎在V型輥道中會出現(xiàn)上下起伏顛簸前行，影響輪胎傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性。經(jīng)過多次試驗(yàn)，β角不要超過30°為好。

3.5 關(guān)鍵零部件維修簡單，維護(hù)方便

主動滾筒的國定支架設(shè)計(jì)成U型開口槽，松開固定主動滾筒的軸承座緊固螺釘，主動滾筒組件便可輕松地拆卸，方便維修維護(hù)。

4 結(jié)束語

在輪胎物流自動化行業(yè)中，V型輥道輸送機(jī)屬于新型的滾筒輸送設(shè)備，通過調(diào)節(jié)滾筒與水平的夾角的大小，適應(yīng)不同規(guī)格輪胎胎坯的鼓型輪廓，避免或最大限度地降低胎坯止口的磨損。這種全新型的V型輥道輸送機(jī)給輪胎胎坯自動化輸送提供了新的傳輸方式，同時(shí)也為同類性質(zhì)的物體自動化輸送提供借鑒，有一定的參考價(jià)值。

圖4 傳動方案2（上）傳動方案3（下）

[1]劉光第.輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].鑄造設(shè)備研究,1994,(5):23-27.

[2]Roller Conveyors-Non Powered.輥?zhàn)虞斔头莿恿伒?ANSI/CEMA4J01-1985.美國國家標(biāo)準(zhǔn)索引[S].

[3]Chain Driven Live Roller Conveyors.鏈傳動輥?zhàn)虞斔蜋C(jī).ANSI/CEMA404-1985.美國國家標(biāo)準(zhǔn)索引[S].