浅谈深入探讨几种可控节拍输送链的动力及

浅谈深入探讨几种可控节拍输送链的动力及 传动选型的设计计算方法 1引言 机器的动力部分是机器的能量来源，它将各种能量转变为机 器能（又称机械能）。所以在各种机器中，其所采用的动力源的形式、 大小直接关系到机器的运行效能及稳定性。在现代工业中，随着技术 进步及工艺革新，采用电力作为动力源进行拖动的应用更加普遍，并 且电力拖动相较于其他动力源的应用比例也在不断扩大。所以在动力 选型上，因为面对着更多更复杂的应用环境，恰当的选型方法是至关 重要的。我们在某工程的具体运用中，使用顶置滚轮输送链时减速电 机出现了问题，按照一般选型方法选出的减速电机在使用中出现了过 载现象，我们在针对这一问题的判定及解决问题的过程中，总结归纳 了该类输送机（可控节拍输送链）的动力及传动的选型方法。 2可控节拍输送链的结构及特点 2. 1倍速输送链。 倍速输送链是由内链板、套筒、滚子、滚轮、外链板、销轴 和止锁件等7种零件组成。倍速输送链工作时的状态及增速原理如 以下两图（与后文的动力选型有关）。链条被牵引运行，链条的滚子与 承载轨道接触滚动，同时带动链条滚轮转动，从而使被运送的工装板 不但会随着链条运动，还会受到滚轮转动的传动，其实际被输送的速 度是二者之和。 2.2侧置滚轮输送链、顶置滚轮输送链、链式自由馄道。 侧置和顶置滚轮输送链都是由链条本体和侧置（顶置）滚轮组 成。形式多样，但结构雷同。 在工作时，链条被牵引运行，链条的 承载滚子与承载轨道接触滚动，而侧置（顶置）滚轮处于自由状态，支 撑被运送的工装板随着链条运动，当工装板被停止时，链条与工装板 之间的侧置（顶置）滚轮可以自由转动，无须停止链条的运动。 链 式自由辐道与上述两种链条工作原理上没有区别，只是应用场合不同 而结构有所差异。 3可控节拍输送链的动力及传动选型计算方法 3. 1选型路线遵循以下主要步骤 3. 2确定牵引链条所受最大张力 牵引链条所受的张力取决于拖动负载需要克服的阻力，阻力 越大，链条张力越大。形成阻力的主要因素有：启动阻力、拖动负载 运行所做的功、机构内部阻力等。启动阻力对于启停频繁或者启动阻 力很大的情况必须考虑，否则可忽略此因素，不必考虑。机构内部阻 力是必须考虑的，一般根据机构特征选定补偿系数即可。拖动负载运 行所做的功要考虑三方面，一为加速阻力，二为竖直提升所做的功， 三为水平阻力。加速阻力没有特殊需求的，一般不必考虑，对此本文 不论述。对于节拍输送链，因为都是水平拖动形式，所以主要考虑水 平阻力。 节拍输送链水平阻力的来源：链条自重的摩擦阻力(F1)、拖 动负载运行的摩擦阻力(F2)、挡停负载后形成的摩擦阻力(F3)。 总的阻力F=F1+F2+F3 Fl=(qlLl)* 1 1为摩擦系数，ql为链条每米重量， L1为链条总长度； F2=(q2L2)*22为摩擦系数，q2为承载的负载每米 重量，L2为带负载正常运行部分总长度； F3=(q3L3)*33为摩擦系数，q3为承载的负载每米 重量，L3为被挡停部分的带负载部分之总长度； Fl的计算模型直观，方法简单，值得注意的是F2与F3的 计算。 对于一般的不增速链条，比如顶置或侧置滚轮链，托盘在被 拖动时与链条没有相对运动，所以只需考虑链条滚轮与轨道的摩擦 力，此时2=l,此系数是链条滚子的转动摩擦系数，其大小 取决于其摩擦性质。 而当托盘被挡停时，托盘与顶置或侧置滚轮之间也有相对运 动，所以在顶置滚轮和托盘之间也有摩擦阻力，设为d,此时 l= d 时， 3=2 1。 但是对于增速链条，情况有所不同，当托盘不被挡停时，托 盘受到增速运动，托盘比链条的运动速度快；此时不仅是链条滚轮与 轨道之间有摩擦阻力，链条的承载滚轮与托盘间也有摩擦阻力，设其 摩擦系数为z,此时满足 F2=(q2L2)*2+(q2L2)*z (q2L2)*2*d/2(q2L2)*z*D/2 ⑵ 式(1)为力平衡，式(2)为力矩平衡 在此之所以特别考虑 力矩平衡，是因为要考虑增速效果，当增速效果100%时，意味着承 载滚轮与链条滚轮之间没有相对转动(模型参看上文)；而一旦式②不 满足时，增速效果就开始下降，承载滚轮与链条滚轮之间开始转动， 在这样的情形下，就与托盘被挡停时的状况相同了，所以我们也可以 根据这一原理大致推算出增速的极限。 根据式(1)和式(2)可知，F2max=2 (q2L2) * 2 增速链条托盘被挡停时，要克服链条滚轮与轨道、承载滚轮 与链条滚轮之间产生的摩擦阻力，此时 F3-2 (q2L2)*3, 3=2 3.3确定所需扭矩 在动力选型中我们要有限考虑机构的输出扭矩是否足够，来 确保传动机构的稳定性。Na=F*S,其中F为阻力之和，S为转 动半径(一般就是链传动的回转半径) 3.4确定所需功率 P=F*v,其中v为链条的运行速度。z是一个滚动 摩擦系数，值很小， 3. 5安全系数及工况对选型的影响 以上的计算只是考虑了理想状态，而实际应用中我们还需要 根据具体环境、传动机构特点和工作制对选型结果进行修正。要正确 选型，我们至少要考虑这些因素：传动效率、输送系统的平顺性、工 作制、必要的安全系数。 传动效率要考虑到是整个系统的，因为 所有的机构内部阻力最后都会需要动力来进行补偿。输送系统的平顺 性对整个系统的运行影响最大，因为加工制作有经济性方面的考虑， 出于现实因素常常不能保证较为理想的状态，当状态较差时会严重影 响到电机拖动的工作制，把一般视为平稳拖动的连续工作制S1的状 态变为负载和转速非周期性变化工作制S9,其对系统的平稳运行构 成较大挑战。所以在考虑安全系数的时候，有必要充分考虑到以上所 述各方面的影响。 4结论 我们在实际应用滚轮链输送机的过程中，遭遇到了上述影响, 因为托盘与链条间在运行中不断的相互撞击，使得最终实际选取的动 力比按理想状态计算的结果大了 2.3倍左右，我们初次选型考虑了 1.5倍的安全系数，但是仍然不足，最终更换了动力总成才保证了系 统的稳定运行。 根据我们的实际经验，输送系统平顺、传动效率 较高（90%以上）的，安全系数选取1.2〜1.3左右比较合适;输送系统 平顺稍差、传动效率较低（80〜90%之间的）的，安全系数不应低于1.5; 输送系统不平顺、传动效率低（80%以下的）的，安全系数不应低于2, 复杂状况应仔细分析，必要时采取实测的手段也是不得已的。 综 上所述，因为这类输送机的差异性，所以选型计算较为复杂，当应用 规模较小时，可以考虑比较大的安全系数，即便因此造成能耗浪费较 多，但因为数量少，又多为小功率，在节能环保方面综合考虑还是可 以接受。但是对于大规模应用，耗能巨大时，就应该认真计算，仔细 核实，甚至结合实际测量来选择恰当的规格，以免造成能源的巨大浪 费。 以上是我们在实际应用中的经验，欢迎各位同业