磁力輸送線的探索與研究

楊胡坤+王守龍+劉宏源

摘 要：帶式輸送線作為遠(yuǎn)近距離物料輸送技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于爬坡輸送受到了很大的局限性，市面上爬坡式輸送線主要是鏈板帶占據(jù)，但鏈?zhǔn)捷斔途€存在較大的缺點(diǎn)。針對(duì)上述問題，基于磁懸浮理論，提出了將磁力與皮帶結(jié)合作為物料爬坡輸送線領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方案，該技術(shù)是將磁盤中磁鐵通過合理排列并于皮帶通過合理接觸輸送鐵質(zhì)物品，特別是食品行業(yè)中的鐵質(zhì)罐體輸送方面有了廣泛的用途。

關(guān)鍵詞：爬坡式輸送線；磁懸??；磁盤；鐵質(zhì)罐體

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.189

1 輸送線磁盤原理

磁盤是利用磁通的連續(xù)性原理及磁場的疊加原理設(shè)計(jì)的，永磁吸盤的磁路設(shè)計(jì)成多個(gè)磁系，實(shí)現(xiàn)工作磁極面上磁場強(qiáng)度的相加，特別是中間運(yùn)輸物品的通道實(shí)現(xiàn)了磁性疊加，從而達(dá)到吸持鐵質(zhì)物品的目的[1]。其工作原理如下圖所示，在爬坡狀態(tài)下，N級(jí)和S級(jí)疊加正好吸附了鐵質(zhì)物品貼在輸送帶上，從而達(dá)到了物品不會(huì)在運(yùn)輸中出現(xiàn)脫落或者翻轉(zhuǎn)，正好實(shí)現(xiàn)了爬坡輸送機(jī)的目的。

設(shè)計(jì)永磁吸盤時(shí)，首先應(yīng)精心設(shè)計(jì)磁路，良好的磁路結(jié)構(gòu)可以盡量讓更多的磁通量聚集在工作表面中去，滿足輸送重量的要求，而且可以盡量少用釹鐵硼材料。同時(shí)，設(shè)計(jì)磁路時(shí)還應(yīng)仔細(xì)考慮較易實(shí)現(xiàn)工作卸載。解決永磁吸盤吸力很大，物品在輸送線過度中出現(xiàn)物品不移動(dòng)等技術(shù)難點(diǎn)。強(qiáng)力磁盤的磁路設(shè)計(jì)有2種磁鐵，分別為Y35鐵氧體和N42釹鐵硼磁鋼兩部分。強(qiáng)磁與普通磁鐵的搭配正好達(dá)到了目的，同時(shí)降低價(jià)錢成本問題。

2 輸送線中磁盤作用及其結(jié)構(gòu)

一般磁鐵磁極面的布置在所示的磁性盒中并列排著數(shù)列磁鐵集磁板材料的選擇根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度H（是磁導(dǎo)率，H是磁場強(qiáng)度），集磁板的磁導(dǎo)率越大，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越大。純鐵是理想的集磁板材料，在外加磁場作用下，能夠產(chǎn)生很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。但由于純鐵在提煉過程中，去除影響磁導(dǎo)率的雜質(zhì)要花費(fèi)很大代價(jià)，故價(jià)格太高。所以在滿足磁性力要求下，可采用含碳量低的低碳鋼來代替，一般可選用保證化學(xué)成分含量的乙類低碳鋼B1與B2甲類鋼A3含碳量較高，磁導(dǎo)率較差，應(yīng)盡量避免采用。

磁性盒的回路組合在磁性盒中，漏磁對(duì)磁性的影響很大，所以在組成磁性盒時(shí)必須形成閉合回路，防止空氣中磁場的損耗，故在磁性盒的底面需增加1塊磁導(dǎo)率大的軟鋼，使磁性盒在吸住罐身底邊時(shí)產(chǎn)生閉合回路。

磁鐵與集磁板高度、集磁板間距和厚度的選擇集磁板磁化后，在磁性盒的兩端面形成N與S磁極。由于在集磁板的直角處產(chǎn)生的磁力線密度密，為了充分發(fā)揮直角處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，故集磁板應(yīng)比磁鐵高出2～3mm.兩塊集磁板之間距離越大，所產(chǎn)生的磁力線高度越高，可以吸引較遠(yuǎn)的物體。由于磁性輸送帶傳送中空罐的罐圈與磁性盒中集磁板距離比較近，所以集磁板之間距離適當(dāng)近一些。集磁板之間的距離越近，產(chǎn)生的磁力線高度越低，密度越大，穿過罐身的磁力線越多，吸力就越大。集磁板太厚，磁化達(dá)不到飽和，雖然與集磁板厚度試驗(yàn)圖罐底接觸面可以增加，但單位面積產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度就小了；集磁板太薄，磁感應(yīng)強(qiáng)度過飽和會(huì)限制磁能積的增強(qiáng)，同時(shí)還會(huì)減少罐身的接觸面積，減小罐身的吸力。所以要注意選取集磁板將要達(dá)到磁飽和時(shí)的厚度。在選取集磁板厚度時(shí)，可采用所示的方法，用導(dǎo)磁體試A點(diǎn)的磁力，如磁力小，表示磁板未達(dá)到飽和，集磁板太厚；如A點(diǎn)的磁力大，表示集磁板磁場達(dá)到了飽和，集磁板太薄。

磁性盒的組裝磁性盒組裝時(shí)，盒內(nèi)的磁鐵與集磁板應(yīng)相互夾緊。磁性盒的四周應(yīng)與導(dǎo)磁材料空出一段距離，以防止磁性盒磁場散發(fā)，避免降低磁性盒的磁場強(qiáng)度。由于罐底離集磁板頂部越近，吸引力就越大，故磁性盒的頂面封板應(yīng)選用0.5mm的薄不銹鋼板。在滿足強(qiáng)度條件下，也要采用較薄的平皮帶，并使其緊邊緊貼磁性盒輸送。

3 磁力輸送線的優(yōu)點(diǎn)

（1）輸送帶運(yùn)行平穩(wěn)、不偏跑、工作效率高、安全可靠。由于是電磁力支撐工作并且有導(dǎo)向功能，能夠連續(xù)穩(wěn)定地支撐輸送帶懸浮運(yùn)行，平穩(wěn)地輸送物料且不散落、不揚(yáng)塵。（2）運(yùn)行阻力小，所需張力小，輸送帶磨損很小，且無撕裂現(xiàn)象發(fā)生，輸送帶的使用壽命能夠延長很多倍。（3）磁力輸送線是目前耗能少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的輸送線，且結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)。應(yīng)用場合廣泛，采用專用的食品級(jí)輸送帶，可滿足食品、制藥、日用化工等行業(yè)的要求。

4 磁力輸送機(jī)設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算

已知條件：輸送速度：24m/min，罐頭外部尺寸：直徑105mm，高度70mm，罐頭質(zhì)量：大約2斤。

4.1 輸送帶的選擇

由于食品行業(yè)輸送過程中缺少不了水和動(dòng)植物油，皮帶的選用應(yīng)綜合考慮環(huán)境對(duì)皮帶的壽命影響及其輸送能力為標(biāo)準(zhǔn)。食品行業(yè)用的最多的就是PU和PVC，最大的區(qū)別就是PU完全可以放心的用在食品行業(yè)，而PVC不可以，若長時(shí)間跟油類接觸那就回導(dǎo)致塑化劑析出進(jìn)入食物中對(duì)人身體產(chǎn)生巨大的危害。也就是說PU可以輸送包裝厚的食品，也可以輸送未包裝的，而PVC只能輸送包裝后的食品。

4.2 電機(jī)功率選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)公式：Fu=fLg[Qro+Qru+（2Qb+Qg）*cosθ]式中各參數(shù)含義：

f—模擬摩擦系數(shù)，一般取值0.25； L—輸送機(jī)長度（頭、尾滾筒中心距），m；g—重力加速度，g=9.8m/s2；Qb—每米長輸送帶的質(zhì)量，kg/m；Qg—每米長輸送物料的質(zhì)量，kg/m；Qro—上分支托輥轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，kg/m；Qru—下分支托輥轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量kg/m；根據(jù)P=Fu（v/u）（u為效率），確定功率，然后放大得到電機(jī)功率P1=P*（2～5）得到電機(jī)功率，查找手冊(cè)確定，輸送線長度6米，罐頭直徑105，得到輸送線罐頭輸送數(shù)量為6000/105=57，根據(jù)Fu=fLg[Qro+Qru+（2Qb+Qg）*cosθ]得到Fu=215N，其中省略了托輥及其皮帶質(zhì)量由P=Fu（v/u）=98（w） P1=4P=0.4（kw），選擇主動(dòng)滾筒的外徑為76mm，一分鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù)n=24/（76*3.14）*1000=101圈，選用紫光電機(jī)，通過查找手冊(cè)確定減速機(jī)的減速比，確定電機(jī)型號(hào)。

5 結(jié)語

本文主要闡述了磁力輸送線的主要工作原理和設(shè)計(jì)方法，結(jié)合普通帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，詳細(xì)分析計(jì)算了磁力輸送線主要部件基本參數(shù)，為食品廠磁力輸送設(shè)備打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張鉞主編.新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].冶金工業(yè)出版社，2012（02）.