無碳便攜型應(yīng)急傳送帶的設(shè)計(jì)研究

吳庭俊 王騰仙 陳燕春 何健瑩 陳逸倩 刁露 鐘鑫嶸 劉偉良

摘 要：對(duì)現(xiàn)有的傳送帶從理論方面分析，設(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)單便捷且可折疊的傳送帶，并完成了3D建模部分。為了可以在無電區(qū)域使用，采用了人力驅(qū)動(dòng)，所以對(duì)還傳送帶分析后，利用腳踏式機(jī)具的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)該機(jī)構(gòu)的基本形式和最佳工況以及曲柄的最佳位置進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了人力驅(qū)動(dòng)的模擬分析。

關(guān)鍵詞：便攜式 人力 機(jī)械設(shè)計(jì) 傳送帶

中圖分類號(hào)：TH132.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（c）-0111-05

Abstract：Based on the theoretical analysis of the existing conveyor belt， a simple and convenient conveyor belt is designed and the 3D modeling part is completed. In order to can be used in areas without electricity， using the human power， so the conveyor belt， also use pedal-powered machines driving mechanism is designed， and the basic form of the agency and the best working condition and the crank is analyzed， the best position for simulation analysis of human power.

Key Words： Portable； Manpower； Mechanical design； The conveyor belt

基于當(dāng)今社會(huì)的機(jī)械化，全自動(dòng)化。傳送帶廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、電力、冶金、建材等行業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)中常見的控制設(shè)備之一。隨著社會(huì)科技的發(fā)展，傳送帶的發(fā)展大大解放了勞動(dòng)力，降低了商業(yè)成本。但機(jī)械代替勞動(dòng)力的重要性依舊是無可替代的。假如在沒有電力，地形復(fù)雜的場(chǎng)所，抗震救災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)，我們?cè)撊绾芜\(yùn)輸物資。我們所設(shè)計(jì)的一個(gè)便捷式傳送帶，它無需電力，人力驅(qū)動(dòng)，方便攜帶，材料輕巧，適應(yīng)于抗震救災(zāi)無電力場(chǎng)所，也可在地形崎嶇不平場(chǎng)所使用。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 研究方案

根據(jù)一些災(zāi)區(qū)和廣大農(nóng)村，特別是丘陵地區(qū)和山區(qū)的運(yùn)輸現(xiàn)狀和需求，收集資料，總結(jié)分析設(shè)計(jì)出一款人力便捷式傳送帶。此設(shè)計(jì)改善了市場(chǎng)上的一般傳送帶，機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析，設(shè)計(jì)緊湊，重量適中。不斷分析查閱資料，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的論證，最終得出解決問題的系統(tǒng)方案。

1.2 總設(shè)計(jì)框圖

如圖1所示，本便捷式傳送帶分為五大部分：張緊機(jī)構(gòu)、腳部伸縮機(jī)構(gòu)、腳部折疊機(jī)構(gòu)、中間折疊機(jī)構(gòu)、腳踏動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

2 張緊機(jī)構(gòu)

圖2為張緊部分圖，有定位和調(diào)節(jié)皮帶張緊的作用，當(dāng)還沒有裝皮帶時(shí)，該張緊部分是松開狀態(tài)，裝皮帶后皮帶還需一定的張緊力。用一塊角鋼作為定位固定，螺栓螺母作為支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)里面的螺母調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，通過外面的螺母進(jìn)行張緊的鎖緊張緊裝置。

3 腳部伸縮機(jī)構(gòu)

圖3為腳部伸縮機(jī)構(gòu)圖，經(jīng)過分析采用輕質(zhì)材料，所以該伸縮機(jī)構(gòu)采用鋁型材，結(jié)構(gòu)性能、力學(xué)性能良好，重量也比較理想。

4 腳部折疊機(jī)構(gòu)

腳部折疊機(jī)構(gòu)，中間采用一條過渡桿，兩邊加了兩根加固固定條。防止超過極限位置，還有定位加固作用（見圖4）。

5 中間折疊機(jī)構(gòu)

中間折疊機(jī)構(gòu)采用兩塊鈑金連接，用鉚釘固定，而上面采用加強(qiáng)扣鍵穩(wěn)固平衡，上面的固定扣打開，便可繞著中間旋轉(zhuǎn)（見圖5）。

6 腳踏動(dòng)力機(jī)構(gòu)

采用腳踏動(dòng)力機(jī)構(gòu)，省力而且方便使用，這個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是把人腳一定行程的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可以通過大小齒輪嚙合增速或減速，使工作部件轉(zhuǎn)動(dòng)。我們采用的機(jī)構(gòu)時(shí)曲柄繞桿機(jī)構(gòu)。

查找資料可得到最早傳統(tǒng)型曲柄繞桿機(jī)構(gòu)第737型圖如圖6所示，該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是繞臂很長(zhǎng)、操作省力、各支點(diǎn)及鉸接點(diǎn)受力小、耐磨；其缺點(diǎn)是受機(jī)構(gòu)限制，腳踏移動(dòng)大不方便。

如圖7所示，這種是改進(jìn)型，支點(diǎn)在中間的直桿形，又稱蹺蹺板，特點(diǎn)是單邊傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)是搖桿短小費(fèi)力，連桿為壓桿不穩(wěn)定且易變形、磨損快，現(xiàn)在很少使用。

如圖8所示，這種是最新的改進(jìn)形，它的特點(diǎn)是搖桿和踏板固定連接作為曲桿，支點(diǎn)在一端。好處是單邊傳動(dòng)，而且把支點(diǎn)移到下面，結(jié)合了以上兩種方案的優(yōu)點(diǎn)，踏板可自由設(shè)計(jì)長(zhǎng)度且省力。討論得出的這個(gè)機(jī)構(gòu)為最終版。

7 存儲(chǔ)運(yùn)輸移動(dòng)方面

7.1 模型結(jié)構(gòu)

圖9為存儲(chǔ)運(yùn)輸方式圖，該傳動(dòng)帶折疊回來后，底下設(shè)計(jì)有輪子結(jié)構(gòu)，可以便捷推動(dòng)移動(dòng)。

7.2 模型展開結(jié)構(gòu)

模型展開結(jié)構(gòu)見圖10。

8 結(jié)語(yǔ)

（1）現(xiàn)有技術(shù)有以下幾個(gè)方面。

①傳送帶一般按有無牽引件來進(jìn)行分類：具有牽引件的傳送帶設(shè)備和沒有牽引件的傳送帶設(shè)備。具有牽引件的傳送帶設(shè)備種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。沒有牽引件的傳送帶設(shè)備常見的有輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、螺旋輸送機(jī)。

②具有牽引件的傳送帶設(shè)備構(gòu)成和特點(diǎn)：具有牽引件的傳送帶一般包括：牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、漲緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器（停止器）等組成；漲緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證傳送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件（如輸送帶）上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。

③沒有牽引件的傳送帶設(shè)備構(gòu)成和特點(diǎn)：沒有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。

它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)?，輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料等。

④現(xiàn)有傳送帶長(zhǎng)度根據(jù)具體使用不定。

⑤現(xiàn)有傳送帶多為一體結(jié)構(gòu)，無法伸縮折疊。

（2）針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題如下。

①減小傳送帶體積，使之更加輕巧，便于攜帶。

②分析并模擬了傳送帶的腳部可調(diào)節(jié)伸縮，完成了兩根加固穩(wěn)定桿的升級(jí)，適應(yīng)性很強(qiáng)。

③3D模擬了傳送帶可折疊性，利用了加強(qiáng)扣鍵穩(wěn)固平衡，加強(qiáng)傳送帶的平衡性。

④分析計(jì)算并模擬了腳踏式機(jī)構(gòu)，對(duì)于腳踏動(dòng)力結(jié)構(gòu)的最佳形式為以繞桿和踏板為曲桿支點(diǎn)在一端的最新型改進(jìn)，完成了可以利用腳踏式機(jī)構(gòu)為傳送帶，提供動(dòng)力，不再依靠電力驅(qū)動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孔凌嘉，張春林.機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2004：53-54.

[2] 林自.貨物運(yùn)輸與包裝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：88-89.

[3] 陳彤.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究及其創(chuàng)新[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2015，28（2）：195-197.

[4] 黃戴春.機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)研究[J].工業(yè)B，2015（10）：63.

[5] 莊愛萍.機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)的探討[J].工業(yè)C，2016（1）：227-228.

[6] 吳宗澤.高等機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1991：42-43.