自動(dòng)化立體庫(kù)鏈條輸送設(shè)備設(shè)計(jì)

梁 睿 王 皓

北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院

自動(dòng)化立體庫(kù)鏈條輸送設(shè)備設(shè)計(jì)

梁 睿 王 皓

北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院

本文對(duì)自動(dòng)化立體庫(kù)中鏈條輸送設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、主體結(jié)構(gòu)、鏈條的選型以及電器控制的設(shè)計(jì)作了一般性設(shè)計(jì)要求的闡述。

自動(dòng)化立體庫(kù)，鏈條輸送，設(shè)計(jì)

隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，輸送設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。輸送設(shè)備按主要工作部件的類型可分為： 鏈條輸送設(shè)備、皮帶輸送設(shè)備、氣動(dòng)輸送設(shè)備、螺旋輸送設(shè)備等。在所有的這些輸送設(shè)備中，鏈條輸送設(shè)備品種規(guī)格繁多，應(yīng)用最為廣泛。

1 驅(qū)動(dòng)裝置

鏈條輸送設(shè)備一般運(yùn)行速度不高，但傳動(dòng)扭矩大、傳動(dòng)功率大。因此，驅(qū)動(dòng)裝置通常由電機(jī)減速機(jī)組組成。通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置使輸送設(shè)備驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送鏈條的運(yùn)行及物體的輸送。驅(qū)動(dòng)軸的支承一般采用調(diào)心球軸承座。主軸和鏈輪的聯(lián)接采用鍵聯(lián)接。驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)還一定要設(shè)計(jì)安全保護(hù)裝置，安全保護(hù)裝置的傳統(tǒng)形式是安全銷，過(guò)載時(shí)安全銷斷裂，但它的恢復(fù)耗時(shí)費(fèi)力，目前比較先進(jìn)的安全保護(hù)裝置是設(shè)置一個(gè)彈性底座并配備電器行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)減速機(jī)輸出扭矩超載時(shí)，彈性底座碰到電器行程開(kāi)關(guān)，電器行程開(kāi)關(guān)起作用而使主電機(jī)及時(shí)失電，當(dāng)故障排除后，它能自動(dòng)復(fù)位。

在驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)牽引力、扭矩和功率等進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果正確地選取電機(jī)、減速機(jī)、變頻器、鏈條、支承軸承座、驅(qū)軸等。下面以平板輸送機(jī)為例，對(duì)電機(jī)、減速機(jī)的選型參數(shù)計(jì)算加以說(shuō)明。

①確定驅(qū)、從動(dòng)軸中心距A=[(2n+1)T k-PZ](mm)/2

式中：n為有效工位總數(shù)

Tk為工位間距(mm)

P為鏈條節(jié)距(mm)

Z為主軸鏈輪齒數(shù)

②總牽引力S

S=9.8(W+2Q)Af(N)

W為輸送物品平均每米質(zhì)量(kg)

Q為每米長(zhǎng)度鏈條及工裝質(zhì)量(kg)

f為運(yùn)行阻力系數(shù)

③電機(jī)功率N

N=KSV(kW)/ 60000 η

K為功率儲(chǔ)備系數(shù) 一般取 K=1.2～1.5

V為運(yùn)行速度(m/min)

η為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率 一般取η =0.76～0.81

④計(jì)算減速機(jī)輸出扭矩(選減速機(jī))

M = K S R(N·M)/ i 鏈·η鏈

R為主動(dòng)鏈輪節(jié)圓半徑(m)

i鏈為鏈傳動(dòng)速比

η鏈為鏈傳動(dòng)效率 一般取η鏈 =0.96

2 張緊裝置

鏈?zhǔn)捷斔驮O(shè)備均采用鏈條作為承載主體，由于鏈條的允許長(zhǎng)度誤差較大，在使用過(guò)程中因鏈條磨損也會(huì)使鏈條節(jié)距伸長(zhǎng)。因此，鏈條輸送設(shè)備一定要設(shè)計(jì)張緊裝置。張緊裝置的張緊行程與工作鏈條節(jié)距及輸送線長(zhǎng)度有關(guān)，張緊量的設(shè)計(jì)原則是能滿足鏈長(zhǎng)允差及允許鏈條摩損伸長(zhǎng)兩節(jié)鏈長(zhǎng)長(zhǎng)度，以保證鏈條磨損增長(zhǎng)后拆除兩節(jié)鏈條，輸送機(jī)能正常工作，以增長(zhǎng)它的使用壽命。張緊裝置的結(jié)構(gòu)有螺旋張緊結(jié)構(gòu)、彈簧張緊機(jī)構(gòu)及重錘張緊機(jī)構(gòu)(如懸掛輸送機(jī))等形式。

3 輸送線主體部分

機(jī)架通常采用型鋼焊接而成。鏈?zhǔn)捷斔驮O(shè)備以鏈條作為主要工作部件，鏈條是承載主體，而鏈條是柔性結(jié)構(gòu)件，因而承載部分的鏈條一定要用支承軌道對(duì)其支承，以使鏈條作為剛性結(jié)構(gòu)承載；當(dāng)結(jié)構(gòu)上有下垂鏈條松邊時(shí)，由于鏈條自重較大，為了減小松邊張力，提高鏈條使用壽命和減小驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力容量，同時(shí)為避免運(yùn)行過(guò)程中鏈條與機(jī)架發(fā)生干涉，松邊也一定要設(shè)計(jì)支承軌道或支撐裝置；支承軌道常選用有一定強(qiáng)度的耐磨減磨材料。當(dāng)輸送方式為非同步式時(shí)，截停裝置及截停后的放行裝置的結(jié)構(gòu)形式多樣，可以是純機(jī)械的，也可以是氣或液與電器聯(lián)動(dòng)，無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)要合理、可靠、能滿足產(chǎn)品裝配工藝的要求，它是輸送設(shè)備設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，是核心技術(shù)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)平面輸送系統(tǒng)一般采用非同步式輸送設(shè)備，這使整個(gè)系統(tǒng)能夠完成更多的作業(yè)模式。

4 鏈條規(guī)格的選取

鏈條規(guī)格的選取，對(duì)精密滾子鏈而言，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了功率曲線，設(shè)計(jì)時(shí)可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)運(yùn)行速度和鏈條傳遞功率按功率曲線選取鏈條規(guī)格?，F(xiàn)在一般的選取原則是，鏈條的破斷負(fù)荷為鏈條計(jì)算使用負(fù)荷的5～7倍，對(duì)懸掛鏈條而言，鏈條的破斷負(fù)荷為鏈條計(jì)算使用負(fù)荷的7～10倍。

5 電器控制

在電器控制方面，工作較簡(jiǎn)單的同步式輸送機(jī)，通常采用常規(guī)電器控制，其控制內(nèi)容主要有速度調(diào)整、驅(qū)動(dòng)保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和限位保護(hù)。自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)大致可分為三個(gè)層次，最上層是WMS，負(fù)責(zé)倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)邏輯的處理；最下層是具體的物流設(shè)備，如想到堆垛機(jī)，輸送設(shè)備等；WCS位于WMS與物流設(shè)備之間的中間層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設(shè)備，使底層物流設(shè)備可以執(zhí)行倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的作業(yè)流程，并且這個(gè)過(guò)程完全使按照程序預(yù)先設(shè)定的流程執(zhí)行的，這也就使得自動(dòng)化立體庫(kù)中的鏈條輸送機(jī)采用非同步的作業(yè)模式。

鏈條輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)形式繁多，每種都有各自的特殊性?？刂葡到y(tǒng)要與輸送線功能相適應(yīng)，這是需解決的主要技術(shù)問(wèn)題；減速機(jī)、電機(jī)、鏈條、軸承座等的設(shè)計(jì)選型、主從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核計(jì)算是在設(shè)計(jì)時(shí)的主要工作；驅(qū)動(dòng)裝置、從動(dòng)裝置及輸送線主體結(jié)構(gòu)是輸送設(shè)備的核心；鏈條是裝配線的關(guān)鍵部件。

[1]陶柯，蔣佩巖，李丹等.一種非同步式輸送線的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J].機(jī)械工程師[J]，2006(10).