重力式辊筒输送机设计中若干问题的探讨

1、本期专题重力式辊筒输送机设计中若干问题的探讨韩蕴秋北京科技大学,中国北京重力式辊筒输送机因其不需动力,结构简单等优点,在短距离物料输送中得到广泛应用。本文着重对重摘要力式辊筒输送机设计中有关辊筒的设计和布局,制动辊的设置及其结构等方面的问题进行了探讨。重力式辊筒输送机,辊筒,制动辊关键词物料搬运是保证物流系统畅通有效运行的一个重要环节,因此,完成物料搬运的输送机械,也就成为物流系统设计规划人员重点关注的项目。在固定路径的运输中(如生产物流中,制品在各工序间的流动,拣货发货等),输送机械,为常见。辊筒式输送机根据其动力源不同可分为两类。一类为动力式,即辊筒由动力带动旋转。通常以电动机为原动力,通

2、过皮带、链条或齿轮带动辊筒旋转,进而带动运送物前进;也有本身拥有动力的电动辊筒式输送机,这种输送机的辊筒自身具有动力,从而使得输送机结构简单紧凑,但由于价格昂贵,目前使用得较少。另一类为重力式辊筒输送机。这类输送机的辊筒没有动力,而是将辊道倾斜成一个适当的角度,辊道上被输送的物体在重力作用下自行下滑,达到输送的目的。图1为该类输送机的辊道结构图。不适合长距离输送,在短距离输送中得到了广泛应用。辊筒是由筒体、轴承和心轴组成的部件,如图2所示。为了输送顺利,辊筒在承重情况下,其外圆的圆柱度误差,与心轴的同轴度误差均要限制在图2重力式辊筒的结构一定的允差之内。这就是说,除了心轴、外筒在加工时要保证一

3、定的精度和选择相应精度的轴承外,在使用过程中辊筒产生的变形也要规定一定的允差。在设计辊筒时,一定要根据输送物的最大重量来确定辊筒的参数和材料,显然,其约束条件即是辊筒受载后的变形允差。影响辊筒承重能力的主要因素有:111筒体外径图1重力式辊筒输送机由此可见,重力式辊筒输送机不需要动力,结构较动力式的简单,但因整个辊道必须倾斜,因此物流技术与应用1998年第3卷第1期辊筒的外径影响其承重能力,同时也影响与输送物的接触面积。通常,外径越大(保证相应壁厚),承重能力就越大。目前常用的辊筒外径在17本期专题<16<250mm之间,具体选择应根据输送物的最大重量、载荷性质和变形允差(圆柱度误

4、差)经计算后,选用相应管材加工制成。112轴承的承载能力31制动辊的设置重力式辊筒输送机是利用输送物自身的重力沿斜面下滑进行输送的。由于重力的作用,输送物会愈滑愈快,产生输送物之间的互相碰撞挤压,使输送物损坏,甚至崩落或损伤人、机。在输送过程中,也可能由于输送机自身的原因,如辊筒变形过大,货物底部或托盘底部的粗糙或不规则,使其在输送过程中停止不动,无法再起动重新下滑,这时需要人力协助推动恢复下滑。上述两种情况,前一种是重力式辊筒输送机的本性所决定,后一种情况则是输送过程中的故障。本文对第一种情况进行探讨。3,应正确选择辊道轴承是辊筒的重要组成零件。轴承的承载能力直接影响辊筒的承重能力,而其精度

5、会影响辊筒的动特性和噪音,这也是影响输送机性能的重要指标,因此,在选择轴承时应兼顾其承载能力和精度。113心轴刚度心轴的刚度直接影响辊筒在承重后回转轴心线的直线度。因此,心轴及支承轴颈的直径应根据输送物的最大重量、辊筒的宽度和心轴材料,以轴心线的弯曲变形允差为约束条件计算得到。综上所述,辊筒部件应以筒体、轴承、心轴三者)如:经计算,承为1200N,力为1200N。4中,设输送物的重量为W,辊道倾角为,滚动摩擦系数k与辊筒半径r之比=k/r(通常为01030104),则满足货物下滑的条件为:输送物的下滑力(重量分力)F必须大于或等于滑行摩擦阻力f,即Ff21相邻辊筒的中心距(节距)t相邻辊筒的中

6、心距(节距)t也是输送机的一项重要参数,它将影响货物在输送过程中的稳定性。选择的中心距应保证运送的最短货物(硬底物)至少总是有3个辊筒支承,否则会出现货物倾斜、卡住而使输送中断。对于柔性物则至少需要4个辊筒支承,如图3所示。显然,对于硬底物:tL/2,L为最小货物的长度;对于柔性物:tL/3。为了输送稳定,实际采用的最少支承辊筒数常大于3(对硬底物)、4(对柔性物)。WCosWSintg当=01030104,=1171°213°为了保证下滑,取=213°3°。312计算输送物的滑行速度图4中,设输送物在位置1时的滑行速度为V0,现计算当输送物滑行S距离至

7、位置2时的滑a)硬底物至少b)少于三支辊筒c)柔性物则需需三支辊筒输送将不稳定四支以上辊筒图3辊筒节距对物品输送稳定性的影响t如取得过小,显然是不经济的。因此对于某一规格的输送机,输送不同货物的长度变动量不宜过大。18行速度Vt。根据牛顿定律:F-f=maLogisticsandMaterialHandling1998Vol.3No.1韩蕴秋:重力式辊筒输送机设计中若干问题的探讨图4下滑输送物受力分析图-)=W(SinCosag-)a=g(SinCos(tg3°取=0104,=3°=01052>0104,可保证滑行,滑行条件一般),则)a=918(Sin3°

8、-0104Cos3°=011214m/sec2当输送物滑行S距离后,其速度为:Vt=aS+V02aSm/sec令V0=0,则Vt=×01214S=01492Vt()设定不同的S值,可得到一组Vt值:VtVt(m/sec)051340348014920185201984(m/min)2080291525111359100图5为一制动辊的结构示意图,工作原理如下:辊筒内有一套齿轮行星传动机构,辊筒内壁右端为一内齿轮,与三个行星轮啮合,辊筒旋转时,内齿轮通过行星轮带动中心轮旋转。中心轮的左侧装有2个制动块,制动块的一端通过销轴铰支在中心轮上,;另一端则通过,制动辊的,中心轮的,直

9、至产生的离心力足以使两制动块克服弹簧拉力绕销轴向外摆动,与制动辊的内壁接触挤紧,产生制动作用,从而使输送物的速度逐渐减小。当速度减至设定值时,制动块也在弹簧力的作用下复位,失去制动作用。为使制动块的离心力及其所产生的制动力达到足够数值,需通过行星轮传动机构提高中心轮的转速。制动辊应产生的制动力F1为:-)F1=F-f=W(SinCos设输送物的最大质量m为500kg,=0104,=3°,则)F1=500×918×(Sin3°-0104Cos3°=6017N由计算结果可知,在一般滑行条件下,输送物仅滑行4m其速度就达到59m/min。正常的滑行速

10、度应在510m/min间,此滑行速度已大大超出正常值,必须设法降下来。降低输送物滑行速度的有效方法,是在滑行的相反方向上加一制动力。此制动力不应是用动力外加的,最好能由滑行过程自行产生,大小亦可自行调节。为了达到这一目的,可设计制造一种制动辊。这种制动辊,可如普通辊筒一样安装在辊道中,滑行速度正常时,制动辊如同普通辊筒,不起制动作用;当滑行速度超过某一设定值时,该辊筒就会起制动作用;等到滑行速度减到某一设定值,又能自动失去制动作用。物流技术与应用1998年第3卷第1期根据F1即可对制动辊进行设计。制动辊在辊道中的安装,可采用如图6(a)所示的直接安装法。制动辊两端各有一支架,分别安装在输送机的

11、两个固定轴上。在右端,固定轴与支架间有弹簧相联,用以调节制动辊的高度。安装时,制动辊应比普通辊筒稍高,以保证制动作用。图6(b)所示为间接安装法,制动辊不直接与输送物接触,而是通过它对传动辊的制动达到使输送物降速的目的。在设计输送机时,如果每隔一个输送物长度安装一个制动辊,使输送物的后端刚离开某一制动辊,其前端就与前方另一制动辊接触,这样就能使输送物始终处于被制动状态,而将其滑行速度控制在适当范围内,保证输送作业顺利进行。19本期专题图511外筒(内齿轮)21行星轮31中心轮41制动块(a)直接法(b)间接法图6制动辊安装方法11传动辊21制动辊31支架41轴DiscussiononSomeDesignProblemsoftheGravityConveyorHanYunqiuUniversityofScience&TechnologyBeijingABSTRACTThegravityconveyorispopularlyusedinindustrybecauseitissimpleindesignandnopowerisneed2ed.Thispaperhasdiscussedsomeproblems