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自動化鏈條輸送設備的設計要點與細節
發布時間：2022-06-04 15:35
隨著自動化程度的不斷提高，輸送設備在自動化倉儲物流系統中得到了廣泛的應用。
輸送設備按主要工作部件的類型可分為：鏈條輸送設備、皮帶輸送設備、氣動輸送設備、螺旋輸送設備等。
在所有的這些輸送設備中，鏈條輸送設備品種規格繁多，應用最為廣泛。
1-驅動裝置
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鏈條輸送設備一般運行速度不高，但傳動扭矩大、傳動功率大。因此，驅動裝置通常由電機減速機組組成。通過驅動裝置使輸送設備驅動軸轉動而實現輸送鏈條的運行及物體的輸送。
驅動軸的支承一般采用雙列調心球軸承座(角驅動懸掛輸送機除外)。因為調心球軸承座有自動調心的作用，當兩支承有一定量的同軸度誤差時能保證輸送機正常工作，且雙列軸承保證它有足夠的承載能力。
主軸和鏈輪的聯接采用鍵聯接。驅動裝置同時還一定要設計安全保護裝置，安全保護裝置的傳統形式是安全銷，過載時安全銷斷裂，但它的恢復耗時費力。
目前比較先進的安全保護裝置是設置一個彈性底座并配備電器行程開關，當減速機輸出扭矩超載時，彈性底座碰到電器行程開關，電器行程開關起作用而使主電機及時失電，當故障排除后，它能自動復位。
當設備總長較長，負荷較大，采用一個驅動裝置驅動會使鏈條拉力過大時，可在設備的中間處設置一個輔助驅動裝置，將兩個驅動裝置用液力偶合器聯接。
當負荷超出主驅動裝置的容量時，輔助驅動裝置起動。當負荷在主驅動裝置的容量范圍內時，輔驅動裝置自動停止。由于電機特性的差異，不可能保證兩電機轉速完全相同，一定不要設計成兩個驅動裝置長期同時工作，以免兩驅動裝置的輸出轉速不同而使鏈條產生附加拉力(如長距離的懸掛輸送機的驅動裝置通常就采用這種結構)；在驅動裝置設計時，必須對牽引力、扭矩和功率等進行計算，并根據計算結果正確地選取電機、減速機、變頻器、鏈條、支承軸承座、驅動軸和安全保護裝置等。
2-張緊裝置
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鏈條輸送設備均采用鏈條作為承載主體，由于鏈條的允許長度誤差較大，在使用過程中因鏈條磨損也會使鏈條節距伸長。因此，鏈條輸送設備一定要設計張緊裝置。
張緊裝置的張緊行程與工作鏈條節距及輸送線長度有關，張緊量的設計原則是能滿足鏈長允差及允許鏈條摩損伸長兩節鏈長長度，以保證鏈條磨損增長后拆除兩節鏈條，輸送機能正常工作，以增長它的使用壽命。
張緊裝置的結構有螺旋張緊結構(如平板或鱗板輸送機)、彈簧張緊機構及重錘張緊機構(如懸掛輸送機)等形式。
由于鏈條輸送設備的鏈條拉力通常較大，在采用螺旋張緊結構時，一定要注意使張緊螺桿承受壓應力，而不承受拉應力，以滿足其強度和剛度的要求，特別當張緊機構的軸支承座為鑄鐵件時更應如此。
其軸的支承一般采用帶滑動座的雙列調心球軸承，選用這種結構的軸承座，一是它能在張緊軌道上移動，以滿足張緊的要求，同時調心軸承能保證當兩支承有一定量同軸度誤差時輸送機能正常工作。
當輸送設備采用雙鏈條或兩鏈條以上結構時，由于各鏈條長度不可能一樣長，從動軸上的鏈輪與軸的結合一定不能采用鍵聯接，而應使鏈輪能在軸上游動，以減少鏈條所受的附加拉力。
3-輸送線主體部分
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機架通常采用型鋼焊接而成。鏈條輸送設備以鏈條作為主要工作部件，鏈條是承載主體，而鏈條是柔性結構件，因而承載部分的鏈條一定要用支承軌道對其支承，以使鏈條作為剛性結構承載；當結構上有下垂鏈條松邊時，由于鏈條自重較大，為了減小松邊張力，提高鏈條使用壽命和減小驅動裝置的動力容量，同時為避免運行過程中鏈條與機架發生干涉，松邊也一定要設計支承軌道；支承軌道常選用有一定強度的耐磨減磨材料。
由于鏈傳動有多邊形效應，當結構上需逐級采用鏈條傳動時(如動力滾道線)，級與級間的鏈輪齒數應相同，使它們間的傳動比為1，以免出現爬行現象。當設備是由兩臺結構形式大致相同的設備組合而成時，兩設備應各自采用驅動裝置驅動，不要將兩設備用一臺驅動裝置驅動，以免因鏈條的多邊形效應，使設備運行出現明顯的爬行現象(如橋式汽車裝配線的高低線均由各自的驅動裝置驅動)。
為了滿足不同的生產節拍，輸送設備的運行方式可設計成同步式和非同步式。所謂同步式是指輸送設備在一定的速度范圍內，以某一速度按固定的節拍運行；而非同步式是指輸送設備上的工件可按工位要求，在輸送線上實現截停、復位。
當輸送方式為非同步式時，截停裝置及截停后的放行裝置的結構形式多樣，可以是純機械的，也可以是氣或液與電器聯動，無論采用何種結構形式，設計要合理、可靠、能滿足產品裝配工藝的要求，它是輸送設備設計的難點，是核心技術。
4-鏈條規格選取
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鏈條規格的選取，對精密滾子鏈而言，國家標準規定了功率曲線，設計時可查閱機械設計手冊，根據運行速度和鏈條傳遞功率按功率曲線選取鏈條規格。其它形式的鏈條規格選取現階段還是按經驗比擬法。
現在一般的選取原則是，鏈條的破斷負荷為鏈條計算使用負荷的5~7倍，對懸掛鏈條而言，鏈條的破斷負荷為鏈條計算使用負荷的7~10倍。
5-電器控制
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在電器控制方面，工作較簡單的同步式輸送機，通常采用常規電器控制，其控制內容主要有速度調整、驅動保護、過載保護和限位保護。
非同步式輸送機一般由PLC進行過程控制，當含有系統編組、認址、傳輸、保護、監控等功能使控制點多時，選用計算機控制。當某車間有多條輸送設備組成自動化生產線時，它的控制比非同步式輸送設備更復雜，除了輸送工件外，還有各種管理功能，通常采用計算機中央程控。
總之，鏈式輸送機的控制系統應視輸送機的具體工作狀況而定。
鏈條輸送設備結構形式繁多，每種都有各自的特殊性。控制系統要與裝配線功能相適應，這是需解決的主要技術問題；減速機、電機、鏈條、軸承座等的設計選型、主從動軸的強度校核計算是在設計時的主要工作；驅動裝置、從動裝置及輸送線主體結構是輸送設備的核心；鏈條是裝配線的關鍵部件。
輸送設備按主要工作部件的類型可分為：鏈條輸送設備、皮帶輸送設備、氣動輸送設備、螺旋輸送設備等。
在所有的這些輸送設備中，鏈條輸送設備品種規格繁多，應用最為廣泛。
1-驅動裝置
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鏈條輸送設備一般運行速度不高，但傳動扭矩大、傳動功率大。因此，驅動裝置通常由電機減速機組組成。通過驅動裝置使輸送設備驅動軸轉動而實現輸送鏈條的運行及物體的輸送。
驅動軸的支承一般采用雙列調心球軸承座(角驅動懸掛輸送機除外)。因為調心球軸承座有自動調心的作用，當兩支承有一定量的同軸度誤差時能保證輸送機正常工作，且雙列軸承保證它有足夠的承載能力。
主軸和鏈輪的聯接采用鍵聯接。驅動裝置同時還一定要設計安全保護裝置，安全保護裝置的傳統形式是安全銷，過載時安全銷斷裂，但它的恢復耗時費力。
目前比較先進的安全保護裝置是設置一個彈性底座并配備電器行程開關，當減速機輸出扭矩超載時，彈性底座碰到電器行程開關，電器行程開關起作用而使主電機及時失電，當故障排除后，它能自動復位。
當設備總長較長，負荷較大，采用一個驅動裝置驅動會使鏈條拉力過大時，可在設備的中間處設置一個輔助驅動裝置，將兩個驅動裝置用液力偶合器聯接。
當負荷超出主驅動裝置的容量時，輔助驅動裝置起動。當負荷在主驅動裝置的容量范圍內時，輔驅動裝置自動停止。由于電機特性的差異，不可能保證兩電機轉速完全相同，一定不要設計成兩個驅動裝置長期同時工作，以免兩驅動裝置的輸出轉速不同而使鏈條產生附加拉力(如長距離的懸掛輸送機的驅動裝置通常就采用這種結構)；在驅動裝置設計時，必須對牽引力、扭矩和功率等進行計算，并根據計算結果正確地選取電機、減速機、變頻器、鏈條、支承軸承座、驅動軸和安全保護裝置等。
2-張緊裝置
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鏈條輸送設備均采用鏈條作為承載主體，由于鏈條的允許長度誤差較大，在使用過程中因鏈條磨損也會使鏈條節距伸長。因此，鏈條輸送設備一定要設計張緊裝置。
張緊裝置的張緊行程與工作鏈條節距及輸送線長度有關，張緊量的設計原則是能滿足鏈長允差及允許鏈條摩損伸長兩節鏈長長度，以保證鏈條磨損增長后拆除兩節鏈條，輸送機能正常工作，以增長它的使用壽命。
張緊裝置的結構有螺旋張緊結構(如平板或鱗板輸送機)、彈簧張緊機構及重錘張緊機構(如懸掛輸送機)等形式。
由于鏈條輸送設備的鏈條拉力通常較大，在采用螺旋張緊結構時，一定要注意使張緊螺桿承受壓應力，而不承受拉應力，以滿足其強度和剛度的要求，特別當張緊機構的軸支承座為鑄鐵件時更應如此。
其軸的支承一般采用帶滑動座的雙列調心球軸承，選用這種結構的軸承座，一是它能在張緊軌道上移動，以滿足張緊的要求，同時調心軸承能保證當兩支承有一定量同軸度誤差時輸送機能正常工作。
當輸送設備采用雙鏈條或兩鏈條以上結構時，由于各鏈條長度不可能一樣長，從動軸上的鏈輪與軸的結合一定不能采用鍵聯接，而應使鏈輪能在軸上游動，以減少鏈條所受的附加拉力。
3-輸送線主體部分
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機架通常采用型鋼焊接而成。鏈條輸送設備以鏈條作為主要工作部件，鏈條是承載主體，而鏈條是柔性結構件，因而承載部分的鏈條一定要用支承軌道對其支承，以使鏈條作為剛性結構承載；當結構上有下垂鏈條松邊時，由于鏈條自重較大，為了減小松邊張力，提高鏈條使用壽命和減小驅動裝置的動力容量，同時為避免運行過程中鏈條與機架發生干涉，松邊也一定要設計支承軌道；支承軌道常選用有一定強度的耐磨減磨材料。
由于鏈傳動有多邊形效應，當結構上需逐級采用鏈條傳動時(如動力滾道線)，級與級間的鏈輪齒數應相同，使它們間的傳動比為1，以免出現爬行現象。當設備是由兩臺結構形式大致相同的設備組合而成時，兩設備應各自采用驅動裝置驅動，不要將兩設備用一臺驅動裝置驅動，以免因鏈條的多邊形效應，使設備運行出現明顯的爬行現象(如橋式汽車裝配線的高低線均由各自的驅動裝置驅動)。
為了滿足不同的生產節拍，輸送設備的運行方式可設計成同步式和非同步式。所謂同步式是指輸送設備在一定的速度范圍內，以某一速度按固定的節拍運行；而非同步式是指輸送設備上的工件可按工位要求，在輸送線上實現截停、復位。
當輸送方式為非同步式時，截停裝置及截停后的放行裝置的結構形式多樣，可以是純機械的，也可以是氣或液與電器聯動，無論采用何種結構形式，設計要合理、可靠、能滿足產品裝配工藝的要求，它是輸送設備設計的難點，是核心技術。
4-鏈條規格選取
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鏈條規格的選取，對精密滾子鏈而言，國家標準規定了功率曲線，設計時可查閱機械設計手冊，根據運行速度和鏈條傳遞功率按功率曲線選取鏈條規格。其它形式的鏈條規格選取現階段還是按經驗比擬法。
現在一般的選取原則是，鏈條的破斷負荷為鏈條計算使用負荷的5~7倍，對懸掛鏈條而言，鏈條的破斷負荷為鏈條計算使用負荷的7~10倍。
5-電器控制
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在電器控制方面，工作較簡單的同步式輸送機，通常采用常規電器控制，其控制內容主要有速度調整、驅動保護、過載保護和限位保護。
非同步式輸送機一般由PLC進行過程控制，當含有系統編組、認址、傳輸、保護、監控等功能使控制點多時，選用計算機控制。當某車間有多條輸送設備組成自動化生產線時，它的控制比非同步式輸送設備更復雜，除了輸送工件外，還有各種管理功能，通常采用計算機中央程控。
總之，鏈式輸送機的控制系統應視輸送機的具體工作狀況而定。
鏈條輸送設備結構形式繁多，每種都有各自的特殊性。控制系統要與裝配線功能相適應，這是需解決的主要技術問題；減速機、電機、鏈條、軸承座等的設計選型、主從動軸的強度校核計算是在設計時的主要工作；驅動裝置、從動裝置及輸送線主體結構是輸送設備的核心；鏈條是裝配線的關鍵部件。
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