安檢設(shè)備帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

一、引言

面對(duì)嚴(yán)峻的恐怖主義和暴力犯罪威脅，各類(lèi)安檢設(shè)備在預(yù)防犯罪、保證社會(huì)安定和人民群眾安全方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在人流密集區(qū)域，如機(jī)場(chǎng)車(chē)站等公共交通樞紐和各類(lèi)會(huì)議場(chǎng)所，都配備了安檢設(shè)備。輸送機(jī)是安全檢查設(shè)備最重要的功能單元之一，待檢物品由輸送機(jī)傳送到安檢設(shè)備通道內(nèi)完成檢查。輸送機(jī)有多種類(lèi)型，安檢設(shè)備中通常使用帶式輸送機(jī)。

帶式輸送機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法一般可以參照標(biāo)準(zhǔn)（如DIN22101，ISO5084，JIS 8005）或設(shè)計(jì)選用手冊(cè)（如DTII型固定帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)）等技術(shù)資料[1]。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)手冊(cè)所針對(duì)的帶式輸送機(jī)通常是在礦山工廠等工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合使用的大型帶式輸送機(jī)。這些帶式輸送機(jī)作為獨(dú)立設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行，機(jī)械結(jié)構(gòu)為開(kāi)放式設(shè)計(jì)。而安檢設(shè)備中的帶式輸送機(jī)與檢測(cè)通道相連接，受外形尺寸和安裝方式的限制較多?？傮w來(lái)說(shuō)，安檢設(shè)備的帶式輸送機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算方面具有一定的特殊性。而專(zhuān)門(mén)針對(duì)安檢設(shè)備帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)資料和算例很少。本文以某型安檢設(shè)備的帶式輸送機(jī)為例，介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程和要點(diǎn)以及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算的過(guò)程。

二、輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

安檢設(shè)備的帶式輸送機(jī)為半開(kāi)放結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。輸送機(jī)中段安裝在設(shè)備通道內(nèi)，兩端端頭分別外露在通道出入口。與其他獨(dú)立使用的帶式輸送機(jī)相比，安檢設(shè)備的帶式輸送受空間位置的限制，其張緊和調(diào)偏機(jī)構(gòu)通常需要放置在設(shè)備通道外部的出入口端頭部分。這樣的設(shè)計(jì)主要是便于輸送機(jī)的調(diào)試。

圖2-1 安檢設(shè)備的輸送機(jī)

根據(jù)整體設(shè)計(jì)要求，輸送機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2-1所示。

表2-1 輸送機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)尺寸和安裝形式作為設(shè)計(jì)的基本約束條件和初始輸入條件，在此基礎(chǔ)上完成整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)。整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容，一方面是確定輸送機(jī)張緊和調(diào)偏的方式，另一方面是確定各個(gè)滾筒的放置位置。輸送機(jī)結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖如圖2-2所示。

輸送機(jī)主要由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒、調(diào)偏滾筒和托輥等組成[2]。各個(gè)組件的功能如表2-2所示。

圖2-2 輸送機(jī)組件及其功能

表2-2 輸送機(jī)組件及其功能

該設(shè)計(jì)采用端頭張緊的方式，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的端頭張緊結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送帶的張緊。調(diào)偏和鎖緊結(jié)構(gòu)用來(lái)調(diào)整調(diào)偏滾筒的位置，從而進(jìn)行輸送帶跑偏的調(diào)整。當(dāng)跑偏調(diào)整完成后，通過(guò)鎖死機(jī)構(gòu)將調(diào)偏滾筒位置鎖死。在Pro/E軟件環(huán)境下完成的新輸送機(jī)端頭結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。

圖2-3 輸送機(jī)端頭結(jié)構(gòu)

三、驅(qū)動(dòng)滾筒參數(shù)計(jì)算

驅(qū)動(dòng)滾筒是輸送機(jī)動(dòng)力的來(lái)源，輸送帶由驅(qū)動(dòng)滾筒帶動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在選用驅(qū)動(dòng)滾筒時(shí)，需要確定驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速，牽引力和額定功率。滾筒轉(zhuǎn)速根據(jù)實(shí)際需求轉(zhuǎn)速確定。驅(qū)動(dòng)滾筒的牽引力和額定功率需要根據(jù)輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和負(fù)載情況計(jì)算獲取[3]。

3.1 牽引力計(jì)算

表3-1 輸送機(jī)結(jié)構(gòu)和工況參數(shù)

3.2 額定功率計(jì)算

帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)滾筒所需的運(yùn)行功率，按照下列公式（3-3）計(jì)算。

（3-3）

為保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠拖動(dòng)負(fù)載，電機(jī)功率應(yīng)滿足公式（3-4），

（3-4）

表3-2 驅(qū)動(dòng)滾筒主要參數(shù)

3.3 驅(qū)動(dòng)滾筒選型

通過(guò)以上計(jì)算，參照電機(jī)廠商提供的電機(jī)規(guī)格。選定最終驅(qū)動(dòng)滾筒的主要參數(shù)如表3所示。

四、輸送帶張緊力計(jì)算

為了保證輸送帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不打滑，應(yīng)給輸送帶施加足夠的張緊力。輸送機(jī)通過(guò)端頭張緊在驅(qū)動(dòng)滾筒上,繞入端輸送帶張力為，繞出端張力為。當(dāng)最大滾筒圓周力=時(shí)，可以保證輸送機(jī)正常工作時(shí)驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間不打滑。滾筒繞出端輸送帶的最小張力應(yīng)滿足公式（4-1），

五、張緊行程計(jì)算

在第4章中計(jì)算了保證輸送帶運(yùn)行過(guò)程不打滑所需的輸送帶張緊力。本文中的輸送機(jī)采用了端頭張緊的方式。由于受到總體長(zhǎng)度和放置空間的限制，端頭張緊結(jié)構(gòu)應(yīng)在能滿足輸送帶張緊需求的前提下，張緊的行程應(yīng)該盡可能小。這樣同時(shí)可以降低張緊輸送帶調(diào)節(jié)過(guò)程所耗費(fèi)的時(shí)間。

圖5-1 輸送帶應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線

輸送帶為PU膠帶。該輸送帶為兩布兩膠結(jié)構(gòu)，表層材料為聚氨酯彈性體，底層材料為帶導(dǎo)電絲低噪音聚酯織物。由于輸送帶為多種材料組成的多層結(jié)構(gòu)，輸送帶的應(yīng)力應(yīng)變不遵守胡克定律，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線如圖5-1所示。

六、總結(jié)

本文介紹了一款安檢設(shè)備帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)流程。在確定整體結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行了輸送機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳送帶的張緊和皮帶跑偏的調(diào)節(jié)。接著進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)滾筒、皮帶張緊力和張緊行程等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算。通過(guò)以上設(shè)計(jì)和計(jì)算，完成了安檢設(shè)備帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)流程可以為后續(xù)類(lèi)似帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)提供有效的參考。

[1]宋偉剛,鄧永勝.現(xiàn)代帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方法[J]. 物流技術(shù)與應(yīng)用,2000(4): 37-41.

[2]GB/T10595-2209,帶式輸送機(jī)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3]宋偉剛.通用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.