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1、弧形动力式辊子输送机的设计与应用齐齐哈尔车辆厂刘守义摘要以自行设计的车轮精送机为例,介绍了弧形动力式辐子输 送机的设计过程,尤其 对棍子呈小角度 布里 的弧形棍道链 条 与链轮的啮 合 情 况作了详细分析,并 对链轮齿宽的 变化进 行了推导与计 算。以此为依 据设计的车轮翰送机,经实际应用,表明完全满 足使 用要求,并取得显著经济效 益。主题词棍子输 送机车轮设计自由词链轮弧形棍道车轮输送机是齐齐哈尔车辆厂自行设计往复运动。制造的与引进轮轴精加工及组装生产线配套的装置,主要用于车轮的 自动上料和运送。下面以该机为例,谈谈弧形动力式辊子输送机的设计与应用。1方案设想车轮输送机根据用途及工艺平面布
2、置的要求,由三个直输送辊道、两个弧形输送辊道及上料装置组成,如图1所示。具有上料、输送、存储和加工进料功能。与此对应,该机应具有上料区、输送区、存储区和进料区。车轮经选配后,由上料装置进入辊道,经由输送区到达存储区,最后等待进料加工。此过程全部由P LC自动控制,实现车 轮平稳、均 匀、连续通过上述分析,在方案设想中,将直形辊道和弧形辊道都设计成动力式。在动力式辊子输送机中,一般采用链条、伞齿轮和胶带驱动辊子。根据此输送机的特点以及车轮的重量,采用链条作为驱动辊子 的动力。链条的安装方法如图2所示,即依次装在一对辊子上,其优点是传动平稳可靠,嗓音比较小,且可满足弧形辊道的要求。2原理在车轮输送
3、机的方案中,弧形辊道有两处。弧形输送机多为 自由式,即无动力驱动,一般都是利用物品的重力,靠辊道倾斜,使物品向前单方向移动,适合于输送较轻物品。而 窿酬圃圃口口护., ,竺竺,一. 一一- , - - 尸- - ,门门门 睡睡酬撇剩剩剩下下下 皿皿 匪 塑 恻啊啊啊 峻峻峻r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r口伪、l l l 卜卜继困 尸匀寥州! ! !1 1 1 1 1肠 司司 竺竺二之弓! ! ! 犷犷户,舀犯! ! ! 比比, 用卜月月 茸茸聋粼 图l车轮输送机平面布置图
4、用于车轮往复输送时,则只能采用动力式。在车轮由直辊道进入弧形辊道时,车轮只有受到 足够的向心力时才能沿着辊道运动;否则车轮将在辊道上偏移。为 了获得 向心力,将辊子设计成锥形,并且将上母线调成水平,使整个输送机构的上平面处在同一标高上,保证车轮平稳移动。链条驱动方法如图3所示。在9 0。弯道 中,两个边辊的轴线与端面的夹角成2.5 0,相邻两辊 子间轴 线机车车辆工艺1 9 9 9年第2期图4链轮形 成的角度图2链条安装夹 角如按5 o布置,则一共需 1 8根辊子。但在实际使用中,辊子最好多于 1 8根,也就是说夹角应小于5 o,否则 链条很难驱动,链条也易从链轮上滑落下来。. . . 飞l.
5、 . . . . .一一一,-二二二二 二二门门: : : 飞一,一一一一卜卜一一l l l l l l l 几几几民川汀汀汀汀汀汀 击! ! ! ! ! 丫l l l l lr r r.,- - - - - L L L_二二二 l l l 为R,输送物品的里、外侧处的半径分别为R,、R:,辊子 在辊道中心线处 的截面半径为R l,输送物品里、外侧处的辊子截面半径分别为Rl 、R扩(见 图5),则 由线速度与角速度 的关系,即:vl=。1尺,=。1RI;VZ=2R2一:尺:;v=。尺=。尺及。l=。2=。,。:一。: =以,可以得出:1。一RZ,_尺,咐尸一瓦一贾由此可知,夕与辊道半径R和辊子
6、半径R,有关,在R较大的情况下,夕的影响可以忽略不计。当R 一定的情况下,R的大小将对链轮和链条的啮合产生影响。J J J/ /乙乙 _ _ _4 4 4二二二二二毛弓若R:一RI图5月角的确 定图3链条驭动方法从上述布置可以发现,当锥形 辊子 的上母线调水平后,链轮截面与铅垂面形成了一个角度夕,加之相邻两辊子轴线之间的夹角a,使链条工作条件变得复杂了。现分析一下形成的两角度对链条和链轮啮合的影响。由图4可知,由于相邻两辊子的布置,使相邻辊子上的链轮也形成一个角度a,a的大小由弧形辊道上辊子分布的数量决定。而链轮与铅垂面的角度夕大小 由辊 子的锥度决定,且月等于锥度角一半。根据前面所述,a、5
7、 o,现确定夕的大小。假设弧形辊道中心线处的半径3链亲和链轮的设计3.1链条广泛使用的套简滚子 链已成 为标准系列,故可参照机械设计手册选择。其结构见图6所示。蘸蘸蘸隧隧隧缨缨卜卜.,一州州声. .味吸、,.卜、, 电 洲洲洲二细撇耘耘耘城勇邢图6链条结构机车 车辆工 艺19 9 9年第2期3.2链轮链轮主要 是端面齿形和轴面齿 形的设计,如图7所示。端面齿形的设计必须保证链冬冬气气图7链轮齿形设计沿着E、F两点连成 的直线传动,链轮啮合部分的各点,将沿着旋转面与链条啮合。这样在链轮啮合的半圆部分,离E、F两点越远的啮合点,将与链条偏离距离越大,在啮进和退啮两点处达到最大值。在不考虑链条影响情
8、况下,则两个成一定角度链轮的中心距对传动影 响 不大,中心距大,传动效果会更好;而链轮的分度圆直径将直接影 响啮合状况,一般说,链轮分度圆直径小,啮合状况好,否 则啮合状况 不好。图9为链轮和链条啮合部分的条能自由啮进和退啮,并保证链条与链轮牢固啮合。试验和使用表明,若链轮齿形在一定范围内变动,则对一般工况来说,链传动的性能不会有很大影响,但对旋转面改成 一定角度后的链轮,对传动性能却有一定的影响。此时可以通过把齿面圆弧半径适当减小,使单齿厚度缩 小的办法来解决,这样就可以改善轮齿和链条的啮进情况,从而防止链条滑脱,且还可改善轮齿磨损情况。轴面齿形的设计,可以通过将齿宽b f,减小,倒角宽b.
9、增大的办法,改善由于工况不 良引起的链条滑脱状况。为保证弧形辊子输送机正常工作,除了考虑链轮的设计,也可通过特制链条实现。4链轮呈小角度布置 时啮合情况链轮旋转面呈小角度(成5。)布置时,链轮与链条的啮合部分各点位置都不 相同。如图8所示,将链轮啮合的半圆分成a b、b。、。d三部分。由于链条必须直线传动.闷此,它将骊骊骊骊一卜. . .岭化乙乙 夔夔州州鱼鱼鱼鱼鱼潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮潮七七七七七不召刁 国国国国国国国图9链轮 与链条啮 合展开图展开 图,充分显示轮齿在链条中的情况。由于链条和链轮成空 间 角度,即对 于链轮单个齿来说,它本身也将转一个角度,而不是正常位置的啮合
10、。为了保证链轮齿与链条正常啮进和退啮,变化后的齿宽b fl的最大值要小于链条 内链节宽bl的最小值,反过来,在轮齿加工过程中,齿宽b fl的厚度应减去轮齿旋转变化后 的增加量,使b f,的变化不 影响链轮与链条的 正常啮合,这样,在链条与链轮啮进时,链条不 至于滑脱。链轮啮进链条 的轮齿齿形,实 际形状可简化成以分度圆为中心线的一个 长方体模型(见 图10 )。两链轮轴线成a角后,共有2个量使b fl变大(见 图11):飞飞厂厂夕夕 了了一 万一一一. 之耗兰二二于却图 1 0啮进链条的轮齿实际形状(1)沿链轮径向的增 加量AB:图8链轮与链条 啮 合情况A B-Ptg(a/2)Zsin(冗/
11、z)(2)单齿旋转后的增加量助,:机车车辆工艺19 9 9年第2期二李圳A呜 上一柔月几甲、.1C1 1b b bG G G图11齿宽的变 化石f一bf一bfl=CD+刀E一bf,=计的齿宽从,应为:15。25m m一3.187m m =12.06m m,取b;l一12m m。车轮 输送机机架 的有效宽度B可由图 1 2确定:B5 0十W+s式中W输送物宽度。Psin(a/2)3+b, :e o s(a/2)一b,:月角使单齿有一个变化量b,根据图n所示得:根 据L查表得出,由于W一L一小8 4 。mm,故s=一00mm,则:B=50m m十840m m+100mm一990mm,设计中,取B一
12、910m m。一F。+G、-五典少+。,1。,日三一侧米名娜翻幻由于 月角影响较小,计算中可忽略,这样齿宽增加量为:,D.、二_ptg(a/2),Psin(a/2).Z 工L】,尸 山口f一石二丁二 ,不二万一又, ,万 in气兀/z少Jbf:eos(a/2)一bf,式中a相邻链轮的夹角;尸链轮节距;z链轮齿数;b fl链轮标准齿宽;h内链板高度;口链轮截面与铅垂面夹角。式 中节距尸和齿宽b fl可以看作定值,a角一定后,则可简化为:J气B+石f=a/sin(兀/z)+b其中a、b为常数。当si n(二/z )取最大值时,AB+bf最小,即在保证轮齿足够强度前提下,z应取最小值,使A B+助的
13、值最小。此值即为设计链轮齿宽的依据,用标准链轮齿宽减去此值,即为链轮的实际齿宽。5车轮输送机的设计在车轮输送机弧形辊道设计中,两个边辊的袖 线与端面的夹角为2.5 0,将 中间8 5。划分成 1 8等 分,这 样 辊 子 间 的夹角 为4.722 0。链条的节距是2 5.4m m,链轮齿数z取 1 7齿,经查,链 轮 的标准齿 宽为1 5.2 5m m,则增加量经计算. 1 3.18 7m m。这样,设, , 间旅“/mm图 1 2货物外形尺寸与机架有效宽度 的关系6结束语用上述计算方法,齐齐哈尔车辆厂共设计完成了2台弧形动力式辊子输送机,并且进行了试车。在运行中,链条和链轮的啮进和退啮非常顺利,并且没有跳链和脱链现象,传动平稳可靠,噪音也比预计要小得多,说明此项技术设计是可行的,可以在实际中应用。此输送机的设计应用,为今后设计弧形动力式辊子输送机提供了可靠的技术依据,同时为工厂节约了大量资金,取得显著的经济效益。(收稿日期:19 98一1 1一0 9)机车车辆工艺19 9 9年第2期
