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输送机设计

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物料输送机设计基础教程之动力输送机
作者:  发布于:2014-4-23 14:41:06  浏览量:
 
 [摘要]动力输送机的选择与重力输送机相同,是由物品的特性及系统的应用来决定。一般规则物品(纸箱、栈板)则可使用链条输送机或滚筒输送机。对于较重物品,则使用动力滚筒输送机。

   2 动力输送机

   基本上,动力输送机的选择与重力输送机相同,是由物品的特性及系统的应用来决定。如物品具有不规则的表面,如邮包,则只能使用皮带式输送机,一般规则物品(纸箱、栈板)则可使用链条输送机或滚筒输送机。对于物品的间隔控制,储积释放应用及精确定位等应用,通常使用皮带输送机。对于较重物品,则使用动力滚筒输送机,另外物品的分类及储积,也常会使用动力滚筒输送机来应用。
   2.1 动力式链条输送机
   动力式链条输送机(图 -18)可用于输送单元负载货物,如栈板、塑料箱,也可利用承载托板来输送其它形状物。动力链条输送机依输送链条所添装之附件的变化,可产生非常多的不同应用型式(滑动式、推杆式、滚动式、推板式、推块式...),而在物流中心的使用则以滑动式( Sliding )及滚动式( Rolling )为主要两大型式。
动力式链条输送机
图 -18 动力式链条输送机
   ①滑动式链条输送机
   滑动式链条输送机是直接以链条承载货物(图 -19),且链条两边板片直接在支撑轨道上滑行。由于链条承载了货物重量后,会与滑行轨道产生较大之摩擦阻力,故滑行轨道必须使用低摩擦系数且耐磨耗之材料,其适用于较轻的荷重及较短距离之输送。
滑动式链条输送机输送方式
图 -19 滑动式链条输送机输送方式
   滑动式链条输送机其输送链条构造简单,维护容易,且成本低廉,但噪音大,动力损耗高又不耐荷重故已逐渐被滚动式链条输送机取代。
   ②滚动式链条输送机
   滚动式链条输送机是在承载链条上,每目之间再加装上一较高之承载滚子附件来承载货物。而链条是以滚子来与轨道滚动滑行(图 -20)。由于链条上之滚子与轨道是以滚动接触,摩擦阻力小,动力损耗低且可承载较重的荷重。其荷重能力与支架强度、链条大小及滚子尺寸、材质均有关系,而滚子材质一般为钢制,但有些场合为了降低噪音,而采用耐磨耗之工程塑料制造。
滚动式链条输送机输送方式
图 -20 滚动式链条输送机输送方式
   另外承载货物之滚子与承载托板间,在输送堆积时会产生滑动及滚动两种方式接触,亦即当一般输送情况,货物在承载托板上,承载托板与承载滚子间因荷重产生摩擦力之故,而随着链条向前输送,一但承载托板堆满线后,则承载托板与承载滚子间便成打滑现象,而使滚子空转,链条继续向前移动,如此便可达到区段储积功能,而不需停止输送机。
   ③动力式链条输送机特点:
   连续式运转,链条必须有轨道支撑。
   除输送方形规则物外,其它货品必须以承载托板输送。
   以承载托板输送时,必须加装承载托板的回收装置。
   输送速度慢。
   可应用于自动仓库前段及装配、包装等区域。
   2.2 动力式滚筒输送机(Live-roller)
   动力式滚筒输送机的应用范围较皮带式输送机为广。可应用于储积、分歧、合流及较重的负载。另外也广泛使用于油污、潮湿及高、低温的环境。这些应用可以不同驱动型式的滚筒输送机来符合需求。以下将介绍各种驱动方式:
   (1)平皮带驱动滚筒( Flat-belt-driven Live Roller )
平皮带驱动滚筒输送机的构造与皮带式输送机的构造非常类似,只是在皮带上方装有一列承载滚筒(Carring Rollers),及下方装有调整松紧之压力滚筒( Pressure Rollers ),如图-21、22 所示。
皮带驱动滚筒输送机
图 -21 皮带驱动滚筒输送机
皮带驱动滚筒输送机断面图
图 -22 断面图
   承载滚筒的选择与间隔大小,与重力式滚筒相同。压力滚筒位于两承载滚筒之间,可上下调整,以增减皮带的驱动力。如输送纸箱在分歧点的区域,必须调高压力滚筒( Pressure Rollers ),以增加对负载的驱动力。一般来说,压力滚筒的调整,是使皮带的张力达到最小,且能维持负载的移动。因为皮带的宽度与实际输送物品的表面无关,因此可使用较窄的皮带。而皮带宽度的决定,是由有效的皮带拉力及每英吋宽度的负载能力而定。最大的皮带宽度是由端部滚筒及驱动单元的间隙而定,一般滚筒生产商均会指定。皮带拉力的计算公式如下:
   BP=F(L+B+R)+sinθ(I)+0.3(D)
   BP=皮带拉力(Belt pull) (kg)
   F=摩擦系数(10%)
   L=负载 (kg)
   B=皮带重量 (kg)
   R=滚筒重量 (承载滚筒+压力滚筒+惰轮滚筒) (kg)
   θ=倾斜角
   I=负载在倾斜角的重量 (kg)
   D=最重负载偏斜的重量 (kg)
   有效的皮带拉力 EBP=BP×1.25 (kg)
   马达马力 hp=EBP×速度(m/min)/4563.7×效率
   效率=皮带传动效率×减速机效率(由减速机制造厂商提供)
   平皮带驱动滚筒输送机的最大倾斜角是 5 度。如大于此角度,则输送物品需经测试。
   (2)V型皮带驱动滚筒(图 -23)
   V型皮带的驱动方式与平皮带驱动方式相同,只是将平皮带换成V型皮带,压力滚筒换成压力滚轮,安装于骨架的侧边。V型皮带主要是用于较轻负载及较短的输送机,最好要使用一体成形之整圈V型皮带,如使用搭接的方式,则强度及寿命较差。
   V型皮带驱动滚筒,很适合用于转弯及接合的部分。因为V型皮带可沿着曲线弹性变形。而且使用相同的动力及V型皮带,除可驱动直送模块,并可带动转弯及接合模块。
V型皮带驱动滚筒
图 -23 V型皮带驱动滚筒
   (3)链条驱动滚筒( Chain-driven Roller )
   链条驱动滚筒输送机可应用于较严格的工作条件,重负载、油污、潮湿的环境,及较高或较低的温度。链条驱动分为两种型式,连续式及滚筒到滚筒的方式。连续式的成本较低,但应用的限制条件较多。
   ①连续式( Continuous )
   连续式链条驱动滚筒方式如图 -24、25 所示,是使用单一链条驱动附有链轮的滚筒(每支滚筒只焊接一链轮)。因只使用单一链条,故每支滚筒的链轮,只有几齿与链条接触,因此不适合用于输送较重的负载,也不适合应用于需起动、停止频繁的情况。链轮的大小,会影响滚筒的间隔。如需要较小的的滚筒中心距时,可使用倍宽度的链条,配合交错排列的链轮;或是在每两个驱动滚筒之间,置一惰轮滚筒。但驱动马达部分应置于输送机的输出端。
连续式链条驱动
图 -24 连续式链条驱动
应用于连续式之单链轮滚筒
图 -25 应用于连续式之单链轮滚筒
   ②滚筒对滚筒型式( Roller to Roller )
   滚筒对滚筒型式的构造(如图 3-26、 3-27 所示),是在每支滚筒上焊有两个链轮,链条是以交错的方式,连接一对对的滚筒。如此使得每支滚筒上的链轮与链条有较大的接触弧角,而具有较大传动力。因为链条的拉力及松弛会累积,所以此型输送机的长度有限制。一般连续链条圈数不要超过 80 圈。如将驱动单元置于输送机中心,则可两边各 80 圈,而可达总数160 圈。至于保养方式,可以手动转动滚筒定期润滑链条。如速度超过45 m/min,或是在较高温度的环境,则需安装自动链条润滑装置。
   计算驱动及链条尺寸之公式如下:
   CP=F(L+R+S+C)+sinθ(I)+0.3D
   CP=有效链条拉力(Effective chain pull)(kg)
   F=摩擦系数(连续式:6%,滚筒对滚筒:5%)
   L=负载 (kg)
   R=滚筒重量 (kg)
   S=链轮重量 (kg)
   C=链条重量 (kg)
   θ=倾斜角度
   I=负载在倾斜角度上的重量 (kg)
   D=最重负载偏斜的重量 (kg)
   马达马力 hp=EBP×速度(m/min)/4563.7×效率×运转安全系数
   效率=皮带传动效率×减速机效率(由减速机制造厂商提供)
   运转安全系数:在连续运转24小时以内,连续式单链条驱动为1.0,滚筒对滚筒型式为1.2 
   (4)圆皮带驱动滚筒(优力胶圆皮带,Urethane Belt )
   圆皮带驱动方式是利用马达带动线轴,再经由线轴上的圆皮带驱动每支滚筒,如图 -28 所示。利用万向接头接合各模块传动线轴,则线轴可用于驱动转弯模块、分歧模块等,而不需另装马达。如图 -29 所示。
图 3-28 圆皮带驱动之滚筒输送机
图 -28 圆皮带驱动之滚筒输送机
利用万向接头之转弯模块
图 -29 利用万向接头之转弯模块
   圆皮带滚筒输送机其线轴的传动方式除了安静、干净、安全的优点外,由于线轴的衔接容易,且动力传递距离长,配合铝挤型支架后,尤适于模块化。
   (5)齿形皮带驱动滚筒
   这种驱动方式与滚筒对滚筒链条驱动方式类似,只是在每一对的滚筒间,改以小型的塑料齿轮配合齿形皮带传动,适用于较轻负载之输送。这种传动方式,省去了链轮所需占用的大空间,使整个输送机宽度缩小,且没有金属链条之磨擦传动声,也降低噪音之产生。由于这种驱动方式,将使得整个输送机的负载,都必须由与动力源连接的齿形皮带承受,而其余的齿形皮带的负载,则随着其与动力源的距离增加而逐渐降低。为避免与动力源衔接的皮带负载过大,一般动力源的位置都放置于输送机的中央(如图-30、31),或当输送机过长时,则每隔几支滚筒即以一支电动滚筒做动力源,以降低与动力源连接之皮带负载,当然,此时电动滚筒的距离间隔,要比单纯装置电动滚筒与无动力滚筒的输送机大,可减少电动滚筒使用的支数。
动力源置于单边驱动
图 -30 动力源置于单边驱动 (靠近动力源之皮带负载过大,容易损坏)
动力源置于中央驱动
图 -31 动力源置于中央驱动 (可使动力源附近之皮带负载降为一半)
   (6)伞齿轮驱动滚筒
   图 -32 所示,以一装有多个伞齿轮的传动轴,透过装在滚筒轴端的伞齿轮传动,驱使滚筒转动,这种传动方向的负载能力强,但在输送机侧边所占的空间很大,且需加覆盖以避免造成工作上的危险。
伞齿轮驱动滚筒输送机
图 -32 伞齿轮驱动滚筒输送机
   当伞齿轮驱动方式应用于转弯模块时,则传动轴必须以万向接头连接,或以在邻接滚筒的伞齿轮间,加装自由游动的伞齿轮来驱动全部的滚筒(图 -33、-34)。
转弯模块以万向接头衔接驱动伞齿轮来传动
图 -33 转弯模块以万向接头衔接驱动伞齿轮来传动
伞齿轮直接传动之转弯模块
图 -34 伞齿轮直接传动之转弯模块
   (7)电动滚筒
   电动滚筒(图 -35)本身拥有动力,故不需任何传动的设备,使输送线更简单、安全、洁净。一般使用于动停控制频繁的场合,且由于其价格昂贵,故在实际使用时,每隔几支没有动力的滚筒,才装置一支电动滚筒。
电动滚筒
图 -35 电动滚筒
   (8)各型式动力滚筒输送机的比较
   滚筒输送机因驱动型式的不同而使其承载滚筒设计不同(见表-3),而在应用上也有些差异,其比较如表-4所示。 

表 -3 各型式滚筒输送机设计的范围比较

驱动型式

宽度mm

速度m/min

承载滚筒

直径mm

壁厚mm

间距mm

平皮带

300~ 900

12~ 30

35~ 64

1.0~1.6

38~ 300

V型皮带

300~600

3~18

35~ 48

1.6~1.8

38~150

连续式炼条

250~900

1.5~ 30

48~ 64

1.6~2.0

90~318

滚筒对滚筒

300~1,400

3~18

48~90

1.6~ 2.0

80~100

圆皮带

300~1,300

9~36

50~ 64

1.4~1.6

75~ 230

表 -4 各型式滚筒输送机的应用比较

驱动型式

压力滚筒

平均最大

平均最大

应  用

间距mm

负载kg/m

长度m

平皮带

150

186

60

压力滚筒可调,可做储积用途

V型皮带

150

75

15

不适用于重负载及连续作业

连续式
炼条

不用

225

15

适用于45kg以上负载

滚筒对
滚筒

不用

没有限制

12

适用于栈板及重负载

圆皮带

不用

90 300

 

只需一驱动马达,即可驱动复杂结构


转载文章需注明出处:文章转自上海昱音机械有限公司
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