淺談深入探討幾種可控節(jié)拍輸送鏈的動(dòng)力及論文
1 引言
機(jī)器的動(dòng)力部分是機(jī)器的能量來(lái)源，它將各種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器能(又稱(chēng)機(jī)械能)。所以在各種機(jī)器中，其所采用的動(dòng)力源的形式、大小直接關(guān)系到機(jī)器的運(yùn)行效能及穩(wěn)定性。在現(xiàn)代工業(yè)中，隨著技術(shù)進(jìn)步及工藝革新，采用電力作為動(dòng)力源進(jìn)行拖動(dòng)的應(yīng)用更加普遍，并且電力拖動(dòng)相較于其他動(dòng)力源的應(yīng)用比例也在不斷擴(kuò)大。所以在動(dòng)力選型上，因?yàn)槊鎸?duì)著更多更復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，恰當(dāng)?shù)倪x型方法是至關(guān)重要的。我們?cè)谀彻こ痰木唧w運(yùn)用中，使用頂置滾輪輸送鏈時(shí)減速電機(jī)出現(xiàn)了問(wèn)題，按照一般選型方法選出的減速電機(jī)在使用中出現(xiàn)了過(guò)載現(xiàn)象，我們?cè)卺槍?duì)這一問(wèn)題的判定及解決問(wèn)題的過(guò)程中，總結(jié)歸納了該類(lèi)輸送機(jī)(可控節(jié)拍輸送鏈)的動(dòng)力及傳動(dòng)的選型方法。
2 可控節(jié)拍輸送鏈的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
2.1 倍速輸送鏈。
倍速輸送鏈?zhǔn)怯蓛?nèi)鏈板、套筒、滾子、滾輪、外鏈板、銷(xiāo)軸和止鎖件等7 種零件組成。倍速輸送鏈工作時(shí)的狀態(tài)及增速原理如以下兩圖(與后文的動(dòng)力選型有關(guān))。鏈條被牽引運(yùn)行，鏈條的滾子與承載軌道接觸滾動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)鏈條滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使被運(yùn)送的工裝板不但會(huì)隨著鏈條運(yùn)動(dòng)，還會(huì)受到滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)，其實(shí)際被輸送的速度是二者之和。
2.2 側(cè)置滾輪輸送鏈、頂置滾輪輸送鏈、鏈?zhǔn)阶杂奢伒馈?/strong>
側(cè)置和頂置滾輪輸送鏈都是由鏈條本體和側(cè)置(頂置)滾輪組成。形式多樣，但結(jié)構(gòu)雷同。 在工作時(shí)，鏈條被牽引運(yùn)行，鏈條的承載滾子與承載軌道接觸滾動(dòng)，而側(cè)置(頂置)滾輪處于自由狀態(tài)，支撐被運(yùn)送的工裝板隨著鏈條運(yùn)動(dòng)，當(dāng)工裝板被停止時(shí)，鏈條與工裝板之間的側(cè)置(頂置)滾輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)須停止鏈條的運(yùn)動(dòng)。 鏈?zhǔn)阶杂奢伒琅c上述兩種鏈條工作原理上沒(méi)有區(qū)別，只是應(yīng)用場(chǎng)合不同而結(jié)構(gòu)有所差異。
3 可控節(jié)拍輸送鏈的動(dòng)力及傳動(dòng)選型計(jì)算方法
3.1 選型路線(xiàn)遵循以下主要步驟
3.2 確定牽引鏈條所受最大張力
牽引鏈條所受的張力取決于拖動(dòng)負(fù)載需要克服的阻力，阻力越大，鏈條張力越大。形成阻力的主要因素有：?jiǎn)?dòng)阻力、拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行所做的功、機(jī)構(gòu)內(nèi)部阻力等。啟動(dòng)阻力對(duì)于啟停頻繁或者啟動(dòng)阻力很大的.情況必須考慮，否則可忽略此因素，不必考慮。機(jī)構(gòu)內(nèi)部阻力是必須考慮的，一般根據(jù)機(jī)構(gòu)特征選定補(bǔ)償系數(shù)即可。拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行所做的功要考慮三方面，一為加速阻力，二為豎直提升所做的功，三為水平阻力。加速阻力沒(méi)有特殊需求的，一般不必考慮，對(duì)此本文不論述。對(duì)于節(jié)拍輸送鏈，因?yàn)槎际撬酵蟿?dòng)形式，所以主要考慮水平阻力。
節(jié)拍輸送鏈水平阻力的來(lái)源：鏈條自重的摩擦阻力(F1)、拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行的摩擦阻力(F2)、擋停負(fù)載后形成的摩擦阻力(F3)。
總的阻力F=F1+F2+F3
F1=(q1L1)*μ1 μ1 為摩擦系數(shù)，q1 為鏈條每米重量，L1 為鏈條總長(zhǎng)度;
F2=(q2L2)*μ2 μ2 為摩擦系數(shù)，q2 為承載的負(fù)載每米重量，L2 為帶負(fù)載正常運(yùn)行部分總長(zhǎng)度;
F3=(q3L3)*μ3 μ3 為摩擦系數(shù)，q3 為承載的負(fù)載每米重量，L3 為被擋停部分的帶負(fù)載部分之總長(zhǎng)度;
F1 的計(jì)算模型直觀，方法簡(jiǎn)單，值得注意的是F2 與F3 的計(jì)算。
對(duì)于一般的不增速鏈條，比如頂置或側(cè)置滾輪鏈，托盤(pán)在被拖動(dòng)時(shí)與鏈條沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以只需考慮鏈條滾輪與軌道的摩擦力，此時(shí)μ2=μ1，此系數(shù)是鏈條滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦系數(shù)，其大小取決于其摩擦性質(zhì)。
而當(dāng)托盤(pán)被擋停時(shí)，托盤(pán)與頂置或側(cè)置滾輪之間也有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以在頂置滾輪和托盤(pán)之間也有摩擦阻力，設(shè)為μd，此時(shí)μ3=μ1+μdμd 的大小取決于其摩擦性質(zhì)，當(dāng)μ1=μd 時(shí)，μ3=2μ1。
但是對(duì)于增速鏈條，情況有所不同，當(dāng)托盤(pán)不被擋停時(shí)，托盤(pán)受到增速運(yùn)動(dòng)，托盤(pán)比鏈條的運(yùn)動(dòng)速度快;此時(shí)不僅是鏈條滾輪與軌道之間有摩擦阻力，鏈條的承載滾輪與托盤(pán)間也有摩擦阻力，設(shè)其摩擦系數(shù)為μz，此時(shí)滿(mǎn)足
F2=(q2L2)*μ2+(q2L2)*μz (1)
(q2L2)*μ2*d/2 ≥(q2L2)*μz*D/2 (2)
式(1)為力平衡，式(2)為力矩平衡 在此之所以特別考慮力矩平衡，是因?yàn)橐紤]增速效果，當(dāng)增速效果100% 時(shí)，意味著承載滾輪與鏈條滾輪之間沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(模型參看上文);而一旦式②不滿(mǎn)足時(shí)，增速效果就開(kāi)始下降，承載滾輪與鏈條滾輪之間開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，在這樣的情形下，就與托盤(pán)被擋停時(shí)的狀況相同了，所以我們也可以根據(jù)這一原理大致推算出增速的極限。
根據(jù)式(1)和式(2)可知，F(xiàn)2max=2(q2L2)*μ2
增速鏈條托盤(pán)被擋停時(shí)，要克服鏈條滾輪與軌道、承載滾輪與鏈條滾輪之間產(chǎn)生的摩擦阻力，此時(shí)
F3=2(q2L2)*μ3， μ3=μ2
3.3 確定所需扭矩
在動(dòng)力選型中我們要有限考慮機(jī)構(gòu)的輸出扭矩是否足夠，來(lái)確保傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。 Na=F*S，其中F 為阻力之和，S 為轉(zhuǎn)動(dòng)半徑(一般就是鏈傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)半徑)
3.4 確定所需功率
P=F*v，其中v 為鏈條的運(yùn)行速度。 μz 是一個(gè)滾動(dòng)摩擦系數(shù)，值很小，
3.5 安全系數(shù)及工況對(duì)選型的影響
以上的計(jì)算只是考慮了理想狀態(tài)，而實(shí)際應(yīng)用中我們還需要根據(jù)具體環(huán)境、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和工作制對(duì)選型結(jié)果進(jìn)行修正。要正確選型，我們至少要考慮這些因素：傳動(dòng)效率、輸送系統(tǒng)的平順性、工作制、必要的安全系數(shù)。 傳動(dòng)效率要考慮到是整個(gè)系統(tǒng)的，因?yàn)樗械臋C(jī)構(gòu)內(nèi)部阻力最后都會(huì)需要?jiǎng)恿?lái)進(jìn)行補(bǔ)償。輸送系統(tǒng)的平順性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行影響最大，因?yàn)榧庸ぶ谱饔薪?jīng)濟(jì)性方面的考慮，出于現(xiàn)實(shí)因素常常不能保證較為理想的狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)較差時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響到電機(jī)拖動(dòng)的工作制，把一般視為平穩(wěn)拖動(dòng)的連續(xù)工作制S1 的狀態(tài)變?yōu)樨?fù)載和轉(zhuǎn)速非周期性變化工作制S9，其對(duì)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行構(gòu)成較大挑戰(zhàn)。所以在考慮安全系數(shù)的時(shí)候，有必要充分考慮到以上所述各方面的影響。
4 結(jié)論
我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用滾輪鏈輸送機(jī)的過(guò)程中，遭遇到了上述影響，因?yàn)橥斜P(pán)與鏈條間在運(yùn)行中不斷的相互撞擊，使得最終實(shí)際選取的動(dòng)力比按理想狀態(tài)計(jì)算的結(jié)果大了2.3 倍左右，我們初次選型考慮了1.5 倍的安全系數(shù)，但是仍然不足，最終更換了動(dòng)力總成才保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 根據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，輸送系統(tǒng)平順、傳動(dòng)效率較高(90% 以上)的，安全系數(shù)選取1.2~1.3 左右比較合適;輸送系統(tǒng)平順稍差、傳動(dòng)效率較低(80~90% 之間的)的，安全系數(shù)不應(yīng)低于1.5;輸送系統(tǒng)不平順、傳動(dòng)效率低(80% 以下的)的，安全系數(shù)不應(yīng)低于2，復(fù)雜狀況應(yīng)仔細(xì)分析，必要時(shí)采取實(shí)測(cè)的手段也是不得已的。 綜上所述，因?yàn)檫@類(lèi)輸送機(jī)的差異性，所以選型計(jì)算較為復(fù)雜，當(dāng)應(yīng)用規(guī)模較小時(shí)，可以考慮比較大的安全系數(shù)，即便因此造成能耗浪費(fèi)較多，但因?yàn)閿?shù)量少，又多為小功率，在節(jié)能環(huán)保方面綜合考慮還是可以接受。但是對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用，耗能巨大時(shí)，就應(yīng)該認(rèn)真計(jì)算，仔細(xì)核實(shí)，甚至結(jié)合實(shí)際測(cè)量來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)格，以免造成能源的巨大浪費(fèi)。 以上是我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，歡迎各位同業(yè)指出文中的有不足及謬誤之處。
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