擺剪線高速分揀皮帶的設計

于海飛，沈 揚，石 磊，張冠軍，胡志達

（江蘇亞威機床股份有限公司 卷板事業(yè)部，江蘇 揚州 225200）

通過分析鋼板在皮帶上運行的模型分析，計算電機及傳動部分等主要參數(shù)。為滿足效率要求，分揀部分采用曲軸連桿機構(gòu)配合永磁鐵吸附的方式實現(xiàn)分揀目的，皮帶采用逐段升速方式，保證板帶通過的平穩(wěn)性。

1 分揀皮帶模型及相關(guān)計算

1.1 板帶的運行狀態(tài)

（1）鋼板剪斷瞬間，鋼板不再與送料發(fā)生關(guān)系，板帶此時＞60%板長在此帶上，如圖1所示，認為按此帶速的勻速運動，此時皮帶速度：

圖1 板帶1#位運行示意圖

式中：V1——1#帶的線速度，m/min；

n——電機轉(zhuǎn)速，rpm；

i——減速機速比；

D——動力輥直徑，mm；

T——皮帶厚度，mm。

（2）當板帶＞60%在板長在2#皮帶上，如圖2所示，認為按此帶速運動，此時板帶會有一個明顯的加速過程，加速一般與板長、速差率、表面摩擦、板帶材質(zhì)等有關(guān)，此時皮帶速度為V2。

圖2 板帶2#位運行示意圖

（3）當板帶處于 1#、2#、3#皮帶之上，如圖 3所示，速度為混合速度，分析時判斷60%的區(qū)域所處皮帶位置，可近似認為此位置的皮帶速度即為板帶速度，當處于40%～60%混速區(qū)時，可取兩段的平均速度值即 V=(V1+V2）/2。

圖3 板帶在混速區(qū)運行示意圖

1.2 追板的運行狀態(tài)

根據(jù)剪切板長、剪切效率、生產(chǎn)線的速度參數(shù)，計算兩張板各自的速度，從而計算出兩張板的時間差Tc，此時間與分揀動作周期時間Tz比較，判斷有無相疊可能；只有當Tz＜Tc時，動作才能完成，如圖4所示。

圖4 板帶追板示意圖

2 工作原理

基于板帶運行的模型分析，確定皮帶的基本段數(shù)及每段皮帶長度要求，計算曲柄連桿參數(shù)，皮帶的爬升角度、輥輪直徑參數(shù)，繪制原理圖，如圖5所示。

圖5 分揀輸送皮帶結(jié)構(gòu)原理圖

沿傳動方向依次排列 1#、2#、3#、4#、5# 皮帶輸送段，速度設計依次遞增，4#皮帶輸送至一號堆垛架，5#皮帶輸送至二號堆垛架，3#皮帶設計為分揀段，利用永磁鐵吸盤吸附反向置于上方，下方皮帶可上下擺動，擺動的部分為曲柄連桿機構(gòu)，需設置原點檢測，實現(xiàn)高速升降，前端還需設計有板料位置檢測；2#段皮帶還需設計成向下翻轉(zhuǎn)，用于剪切排廢的要求，當板帶經(jīng)1#、2#、3#拉開間距后，經(jīng)曲軸部分的皮帶每次擺動，可實現(xiàn)從4#或5#進行堆垛。

3 結(jié)構(gòu)設計

3.1 皮帶結(jié)構(gòu)形式的確定

1#皮帶由于長度較短，可采用變中心距方式進行預緊，結(jié)構(gòu)簡單可靠。2#及3#皮帶由于動力輥有位置要求，所以采用S輥漲緊調(diào)整方式。3#永磁鐵部分皮帶，由于整段皮帶的永磁鐵布置困難，維護不便等問題，采用分段窄皮帶方式，用滑鍵串聯(lián)動力輥輪，且橫向可調(diào)，避免由于高速傳動時，板帶被永磁吸附尖角撞擊問題，4#、5#屬于長皮帶，同樣采用S輥漲緊，且為防止皮帶下垂，中間需布置有托輥，各段動力獨立，采用變頻電機轉(zhuǎn)速可調(diào)，其最終結(jié)構(gòu)示意如圖6所示。

圖6 分揀皮帶的結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 擺動部分結(jié)構(gòu)設計

3#皮帶下方的擺動部分由伺服電機經(jīng)空心軸減速機，動力由中間向兩邊輸出，帶動兩側(cè)偏心軸轉(zhuǎn)動，偏心軸用連桿與皮帶機架連接，實現(xiàn)擺動動作，為保證運動平穩(wěn)及效率要求，連桿系數(shù)及曲柄半徑需在一定范圍內(nèi)，安裝時為保證兩邊相位一致，采用脹套式聯(lián)軸器，其提升裝置示意圖如圖7所示。

圖7 曲柄連桿提升裝置示意圖

此外，還需要注意以下幾點：

（1）升速率在實際使用中有不同位置要求限制，1#皮帶升速一般為當前線速度的10%～15%，最大不能超過20%，否則會出現(xiàn)剪切時板帶被拉跑偏的現(xiàn)象，從而影響后面排料架堆垛；一般主要在第二段皮帶升速，此處升速可達線速度的2～3倍，板帶之間的間距主要在此處拉開。

（2）皮帶段數(shù)不宜過多，板帶在每經(jīng)過一段皮帶接口處，會出現(xiàn)一定的偏移，會導致姿態(tài)不穩(wěn)定。

（3）上方永磁鐵布置需呈三角形，因為梯形板尖角的緣故，提升時，尖角會被先吸附至永磁鐵上，導致姿態(tài)變化。

（4）同樣是梯形板尖角問題，在3#皮帶到脫離進入5#皮帶時，梯形板總是尖角先接觸皮帶，在落至皮帶上的一瞬間，尖角處會被皮帶拉偏，導致板帶最終落到5#皮帶時姿態(tài)不對，這種現(xiàn)象在寬板、薄板時更嚴重，所以在5#皮帶的頭部位置同樣要布置一組永磁鐵以穩(wěn)定其輸送中姿態(tài)。

4 結(jié)束語

此輸送皮帶可做為模塊化設計，可安裝于停剪線、飛剪線、擺剪線、制桶線或其它鋼板加工類工況要求，具有效率高、結(jié)構(gòu)可靠、維護方便等優(yōu)點，可使原設備性能得到大幅提升，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。