链条输送机控制系统的研发 (2)

自欧洲文艺复兴时代伟大的科学家达2芬奇提出链条基本结构的设想以来，链条的发展已经经历了500年。在此期间，许多科学家根据应用状况对链条的结构形式进行了改进和创新。诸如，法国的伽尔发明了销轴链，英国的司莱泰发明了无套筒滚子链，几乎同时搭扣链也问世。特别是1880年，英国的汉斯2雷诺在无套筒滚子链的基础上，改进设计出了如今仍然广泛应用的滚子链，不久以后，他又发明了齿形链，由于耐磨性等发面的原因，齿形链没有像滚子链一样得到广泛的应用。尽管如此，50多年以前，美国摩斯链条公司通过改进铰链的结构型式，开发出了使用于高速重载的高速齿轮链。近100多年以来，随着工业化生产的迅速发展，派生出了各种各样的不同结构型式和制造工艺的链式输送机，用以满足机械化生产的需要。它的主要发展趋势为：

1. 继续向大型化发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达440公里以上。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。

2. 扩大输送机的使用范围。发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。

3. 使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。[4]

4. 降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。

5. 减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。

2.5 链式输送机的工作原理

链式输送机其主要部件是链条，兼做牵引机构和承载机构。[5]链式输送机主要包括一下几个部分：链条、链轮、托棍及中间架、张紧装置和机架等。链条绕经传动链轮和机尾换向链轮形成一个无极的环形链。链条的上、下两部分都支撑在托辊上。张紧装置使链条张紧以免发生跳齿。工作室，传动链轮带动链条移动。物料从装载点装到链条上上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。

3 系统总体方案确定

经过分析，本课题主要完成两个方面的设计，一是链式输送机设计，用来输送箱体，二是转向装置设计，用来实现箱体的90度转向。最后将两者通过控制技术有机结合起来，从而完成箱体输送及转向系统设计。

系统的工作流程见图3-1

图3-1 系统工作流程

因此，在接下来的任务中要分别完成链式输送机和转向装置的设计，最后再通过PLC控制将两者结合。

在本次设计中，需要完成的是：

1. 设计箱体输送及转向系统机械系统整体方案；

2. 完成各传动件、气动件选型，设计箱体转向机构结构； 3. 设计各动作行程检测及限位保护系统结构； 4. 设计控制系统原理图；

5. 编写完成毕业设计说明书一份；

4 链式输送机的设计计算

4.1 已知原始数据及工作条件

1.输送机为带耳链条式传送，链条中心距300mm，链条加装小托板，托板宽76mm

2.工作面长度为3000mm，宽度为470mm，工作面高度800±50mm可调；

3.运动速度15m/min，间歇运动；

4.两侧设导向杆，间距360mm～470mm可调，高度100±20mm； 5.实际载荷80kg，预留足够安全系数。 6.三相交流电动机驱动。

7.箱体自动输送机末端设有顶升移位转角机构一套，采用挂胶滚筒。前四个滚筒为主动，运动速度15m/min。

4.2链条设计

4.2.1 链条的选型

用于传动的链有四种:短节距精密滚子链(简称滚子链)、短节距精密套筒链(简称套筒链)、齿性链和成形链。其中广泛应用的是滚子链。[6]本论文选择滚子链。

滚子链最重要的一个参数是节距，链条节距的选择应基于以下原则:1.要使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选取较小的单排链。2.链速高、传动的功率大，应选用小节距的多排链。3.从经济上考虑，中心距小，传动比大的传动，应选用小节距的多排链。4.低速、重载、中心距大、传动比小的传动、可选大节距链。综合考虑，本论文选取A系列节距为15.875mm的单排滚子链。滚子链一般由内链板、外链板、销轴、套筒、滚子组成。滚子链的销轴与外链板、套筒与内链板分别用过盈配合连接，滚子与套筒、套筒与销轴之间为间隙配合，构成了铰链连接，使链条成为中间挠性件，当内外链板相对挠曲时，套筒可绕销轴自由转动，滚子活套在套筒上以减轻链条与链轮齿廓的磨损。[7]滚子链现已标准化，根据 GB1243.1一83，节距为15.875nun的10A链节具体参数如表4-1所示。

表4-1链节基本参数(长度单位:mm)

链号

节距

排距

滚子外径

内链节内宽

10A

15.875

18.11 10.16

9.84

5.09 销轴直径

内链节外宽

外链节内宽

39.9 销轴长度

内链板高度

外链板高度

13.84 13.89 15.09 13.03

具体选用取10A-K1OJn103D双侧弯板链，外形见图4-1

4.2.2确定润滑方式

查《现代机械传动手册》，按10A与链速为0.25m/s，确定为人工定期润滑

4.3 电动机的选型

由已知条件可知，链条运动速度为

?=15m/min=0.25m/s,载荷M=80kg

而链条平均速度：

??z1pn160?1000?z2pn260?1000 m/s

由于链节数最好选偶数,考虑磨损均匀,链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数,并优先:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114，根据

d?psin(180?/z)

可以看出，在d一定的情况下，减少z将使p增大，这会造成:多边形效应的增大，使传动平稳性降低;动载荷加大;铰链及链条与链轮的磨损增大，因此链轮齿数不能太少，在本论文中链轮齿数定为z=25

节距p=15.875mm 计算链轮直径

d?psin(180?/z)=126.66mm

计算可得 n1=n2=37.795r/min 计算功率

P?Mn9550 =0.317kw

Pc=Pf1f2 f1为工况系数 f2为齿数系数

查《现代机械传动手册》可知主动机械和从动机械都为平稳传动， f1=f2=1 则Pc=0.317kw

考虑到电机启动制动频繁，以及安全系数及转速，选用RF47系列斜齿轮硬齿面减速机，其参数见表4-2

表4-2系列斜齿轮硬齿面减速机参数

输出转速

减速机型号

r/min

输出转矩

Nm

传动比

级数

i

输入功率

Kw

重量 Kg

RF47 38 131 36.93 4 0.55 10

4.4 链条计算

4.4.1 链长计算

图4-2 链条中心距

计算可得a=3000-126.66=2873.34mm

LP?2a0P?z1?z22?z?z1?P=365.99节 ??2?2?a??02圆整为LP=386节

链传动的链节数一般为偶数，这是基于以下方面考虑的:滚子链有三种接头方式，当链节数为偶数时且节距较大时，接头处可用开口销固定，节距较小时，接头处可以用弹簧锁片来固定;当链节数为奇数时，接头处必须采用过渡链节连接，由于过渡链节的链板要承受弯曲应力，强度仅为正常链节的80%左右，所以要尽量避免采用奇数链节的链。 4.4.2中心距精确计算

理论中心距：

?z?z2?P???LP?1a???4??2??22?z1?z2?z2?z1????LP???8?LP???=2865.44mm

22???????实际中心距：a’=a–Δa，因有垂度，一般Δa=(0.002-0.004)a，故a’=2856.84mm

查《现代机械传动手册》链条单位质量q=1kg/m，M=Lq=5.77kg

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