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自动化立体仓库规划与设计--第二十二讲 本期主题:滚筒输送机设计计算知识介绍

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  • 发布时间:2014-08-07
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韩绍军,毕业于沈阳工业大学,现任江苏六维物流设备实业有限公司总工程师,高级工程师。南京工业大学企业研究生工作站导师,1997年曾赴加拿大魁北克电子与电气研究所进修 。

在国内现有堆垛机多段速度控制方式基础上研究了S曲线修正的堆垛机速度控制技术。

近年来,韩总主持设计和实施了自动化立体仓库项 目20余项,曾组第二十二讲本期主题 :织亚洲单体最大的仓库系统设计和实施工作 ;参 与申请 12项 国家专利 和2项PTC专利技术的研发,已经获得计算机软件著作权4项,参与起草国家行业标准6项并编写技术专著2本 ,担任《自动化立体仓库实用设计手册》副主编。

: 上一期 ,我们请江苏六维物流设备实业有限公司总工韩绍军 ,给大家介绍输送机 的分类知识 。本期,我们请江苏六维物流设备实业有限公司总工程师韩绍军向大家介绍滚筒输送机设计计算知识。

韩绍军:非常感谢各位读者对自动化立体仓库有关知识的关注 。现就自动化立体仓库滚筒输送机设计计算知识等有关内容进行进一步交流,不当之处,敬请指正。

备观装大装 "欠El 衣大 观讲座 。蓬1原始参数(1)滚筒输送机的形式、长度以及布置方式。

(2)送量 (单位时间内输送的物品件数 )、输送速度、载荷 滚筒输送机 卜的分布情况。

(3) 个物品的质逞、(外包装)材质、外形尺寸。

2基本参数计算2.1 滚筒长度(1)滚筒输送机 线段。圆柱型滚筒输送机直线段的滚筒长度一般呵参照图1,按下式计算(2)滚筒输送机圆弧段。滚筒输送机圆弧段的圆锥滚子,其滚筒长度见图3和公式(3)。

: 万 i (3)式中:L一物品长度;w—物品宽度转弯 曲率半 径图3 滚轮输送机转弯宽度2.2 滚子间距滚子间距p应保证一个物品始终支撑在3个以上的滚子上。一般情况下,可按下式选取 :p=1/3L (4)对要求输送平稳的物品:p= (1/4-1/5)L (5)式中 :p一滚子间距 (mm) ;L一物品长度 (mm)。

对柔性大的细长物品,还需核算物件的扰度,物品在一 个辊子间距上的扰度应小于滚子间距的1/500,否则需适当缩小滚子间距。

滚子输送机的装载物品段如承受冲击载荷时,也需缩小滚子间距或增大辊子直径。

对双链传动的滚子输送机,滚子间距应为1/2链条节距的整数倍。

混子输送机以圆弧段中心线上的滚子间距作为计算滚子间距。当圆弧段采用链传动时,相邻两传动棍子的夹角应小于5。,以改善传动状况。

2。3 滚子直径滚子直径D与辊子承载能力有关,可按下式选取:F≤【F】 (6)式中:F 一作用在单个滚子上的载荷 (N);LOGISTICS TECHNOLOGY(Equipment) __ 装备 衣’田
大观讲座 一连瓤【F】一单个滚子上的允许载荷 (N)。

作用在单个滚子上的载荷F,粤物品质量、支承物品的滚子数以及物品底部特性有关,可按下式计算:F=(m曲/ (K1K2n) (7)式中:m一单个物品的质量 (kg):K1一单列滚子有效支承系数,与物品底面特性及棍子平面度有关,一般可取K1=0.7;对底部刚度很大的物品,可取K1=0.5:K2一多列滚子不均衡承载系数,对双列滚子,取K2=0.7~0.8;对单列滚子,取K2=1:n一支承单个物品的滚子数;g一重力加速度,取g=9.81m/s2。

单个滚子的允许载荷【F】,与滚子直径及长度有关,可从产品样本中查取。在确定需要的单个滚子允许载荷及辊子长度以后,即可选择适当的滚子直径D。

2.4 圆弧段半径滚子输送机的圆弧段半径,一般为滚子直径及长度有关的给定尺寸,可从产品样本或手册中查取。如需自行设计圆弧段,可按下列情况考虑:(1)滚子输送机 圆弧段可参照图4,按下式计算 :置 : D
— c (8) 、式中 :R一圆弧段内侧半径 (iDln):D一圆锥形棍子小端半径 (rnlT1);l 辊子锥度。常用的辊子锥度K值为 I
、I
、1
,锥度愈小,物品在圆弧段运行越平稳;布置空间比较宽裕时,K可取较大值,否则取较小值;c一圆锥滚子小端端面与机架内侧的间隙 (n3Jn)。

图4 圆锥形辊子输送机圆弧段物流技术 (装备版) 盘 赫 } 。

(2)圆柱形滚子输送机圆弧段。滚子一般采用单列布置,如辊子长度l大于800 mm时,宜采用双列滚子。圆弧段的内侧半径R一般可按表1选取。

表1 圆柱形滚子输送机圆弧段内侧半径辊子直径 25 40 50 60 76 89 108 133 159630 630 800 800 800 1 000 1 000 1 250 1 250圆弧半径R 900 900 900800 800 1 000 1 000 l 000 1 250 l 250 l 600 l 6002.5 输送机高度滚子输送机高度H根据物品输送的工艺要求 (如线路系统中工艺设备物料出入口的高度,装配、调试、装卸区段人员操作位置等)确定,一般H一500~800 mln,也可不设支腿,使机架直接固定在地坪上。

2.6 输送速度滚子输送机的输送速度v根据生产工艺要求和输送方式确定 。一般 情况下 ,无动 力式滚子输送机可取v=.2~0.4m/s,动力式滚子输送机可取v=0.25~0.5m/s,并尽可能取较大值,以便在同样满足输送量要求的前提下,使物品分布间隔较大,从而改善机架受力情况。当工艺上对输送速度严格限定时,输送速度应按工艺要求选取,但无动力式滚子输送机不宜大于0.5m/s,动力式滚子输送机不宜大于1.5m/s,其中链传动滚子输送机不宜大于0.5m/s。

2.7 输送能力的计算滚子输送机的质量输送能力用下式计算 :,-=3.6q~·', (9)滚子输送机的计件输送能力用下式计算:Z:三 (10)d 式中:Im一输送机质量输送量 (t/h) :z一连续输送机的计件输送量 (件/h);v 一 输送机工作速度 (m/s) ;G 一每米长度物品的质量 (kg/m),辊子输送机输送的是成件物品。

每米长度物品的质量用下式计算:q =G/a (1 1)式中:G一单件物品的质量 (kg);a一 输送机上物品的间距 (ITI)。

3动力式滚子输送机计算3.1 运行阻力装备 衣。田
大观讲座 。连载图5 运行阻力计算简图m于物品沿辊子运动的总阻力系由三部分组成,无动力式滚输送机水平或倾斜布置时的物品运行阻力,一般可参照图5分别按以下公式计算。

(1)滚子轴颈处的摩擦阻力箍 小 一 2COSr=
(zg+G)g nd (13)式巾:G一单件物品的质量 (kg);q一单个滚予旋转部分质量 (kg);z一与单件物品同时接触的滚子数;d一滚子轴直径 (cm);D一滚子外径 (cm);一 滚子轴摩擦系数,滚动轴承 一0.05~o.1;滑动轴承 =0.2~0.3;g一重力加速度 (re~s2);P m一物品与滚子的摩擦角;B一输送机倾角。

(2)物品沿滚子滚动阻力: cosb (14)式中:k一物品与滚子间滚动摩擦系数,对于一般的钢制滚子可按表2选取。

表2 物品与滚子问滚动摩擦系数物品材料 k钢 0.7~0.9木材 1.5~2.5(3)物品沿滚子滑动阻力: cos6 (15)式中:t=|1一物品沿滚子的滑动摩擦系数。其余符号意义同前。所以,单件物品沿滚子运动的总阻力 (N)为:: + + (16)对有轮缘的滚子输送机,按下式计算:= C( + + ) (17)式中:c一轮缘附加阻力系数,c:1.2~1.5。

在物品开始移动时,因静摩擦力的作用,其运行阻力要大于上述计算值。静摩擦系数一般约为动摩擦系数的1.5~1.7倍。当物品输入间隔时间较长,且运行速度大干0.5m/s时,还须考虑运行中的惯性阻力。

3.2 滚子输送机倾角的确定当滚子输送机布置成具有一定向下倾斜度线路是,被输送的物品在输送方向的动力来自物品的重力分力G gsinp,其中B为输送机倾角,如图6所示。该力用来克服运动总阻力和物品加速运行阻力。为了保证物品运动,必须使物品的加速度大于零,即:【l / ,3, IL1一一 , /2 ,1、.f /、 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.1 1.2 1.4物 体重力k(N)1~钢、塑料;2一木箱;3一纸板箱图6 倾角推荐值6gsin6一(卅+6) tad
— Gg 2k c0S6 o (18)在实际应用中,输送机的倾角很小 ,可认为COS 13一l~lsin p tan p,则保证滚子输送机稳定输送物品的倾角用下式确定 :tanb≥iI+一zq l+丝 (19)GD D I 、式中符号意义同前。通常情况下,无动力滚子输送机的下倾角多取tan B一0.o2~0.04,表3列出输送常用物品时,滚子输送机倾角的数值可供参考。

取表中数值的1.25~1.5倍。

3.3 重力式物品输送速度的确定物品沿滚子运动的速度与滚子输送机的工作状态及附加阻力的大小有关,情况比较复杂,通常按动能定理简化如下公式:LOGISTICSTECHNOLOGY(EquipmenI1 州I8 7 6 5 4 3 2 ● ^。一∈I 暴 镰 巡 6 8.

装备 衣’田
大观讲座 ·连载表3输送若干物品时的输送机物品名称 物品质量 (kg) 输送机倾斜角木箱 9~22 2。l8木箱 23~65 2。

木箱 68~11O 1。43纸板 I.4~3.0 4。

纸板 3.5~7.0 3。26纸板 8.O~23.O 2。52结构木 2。18纸辊 1。09钢板 O。55铸件 0。52注:表中数值适用于直线输送区段和中等使用条件的情况对于曲线区段应(20)式中:v 一物品通过L距离时的速度 (m/s);v 物品进入输送机时的速度 (m/s);L一输送距离 (m)。

对于无动力滚子输送机来讲,输送速度一般不应超过.5m/s,如果输送距离较长,输送速度过大时,应在输送线路上增加阻尼限速装置,最简单的方法是在两段倾斜输送之间增加一段水平输送,以保证输送平稳。

3.4 物品与滚子的摩擦力为了保证物品沿滚子输送机运动,物品与滚子的摩擦力应能克服滚子的转动阻。即:[.Ggcosb (zq+G)g (21)式中符号意义同前。由公式(21)可以看出,要使物品能够沿滚子移动,必须尽量减小滚子的质量、滚子轴直径和轴颈处的摩擦系数,并尽可能加大辊子的直径。

3.5 滚子的计算载荷在进行滚子输送机零件强度计算式,滚子的计算载荷按下列值确定 :单列滚子输送机取 (0.5~0.7)G g双列滚子输送机取 (0.4~0.6)G g式中:G一单件物品的质量 ( )。

其余符号同前。

滚子重力输送的速度一般不宜超过0.5m/s,当输送距离过长、速度超限时,应在线路中增设阻尼装置,以保证输送平稳。

物流技术 (装备版 )2”1鲫 第f 驯4动力式滚子输送机计算4.1 条牵引力(1)单链传动= [ ) +吼+ + )+o. 据) (2)式中:F 单链传动滚子输送机传动链条牵弓1力(N) :f_-摩擦系数,见表4;L一滚子输送机长度 (n );g一重力加速度,取g=9.81m/s ;D一滚子直径 (Film);D_ 滚子链轮节圆直径 (FIln):q 一每米长度物品的质量 (kg/m);q 一每米长度链条的质量 (kg/m);rn 一单个传动滚子转动部分的质量 (见各,一样本 )(kg) :C 一每米长度内传动滚子数;m一单个非传动辊子的转动部分的质星 (见各厂样本 )(kg);C.一每米长度内非传动滚子数。

(2)双链传动= (23)式中:F 一双链传动滚子输送机传动链条牵引力(N ) :f__摩擦系数D一传动滚子直径 (mrn) ;D_传动滚子链轮节圆直径 (mln);Q一传动系数,按式 (25)计算或查表5;w 一单个传动滚子计算载荷 (N),按下式计算:= 【J靠d+埘’li+(口+l I,+J, 】g (24)式中:a一非传动滚子与传动滚子数量比,a=C /C ;一 均布在每个滚子上的物品的质量 ( ),mr= /( + )一 圈链条的质量 ( )。,见表4;其余符号同前。

传动系数:Q: (25)装备 衣 。田
大 观讲座 ·连载 6 9.1式中:i一对传动滚子链传动效率损失系数,i=0.o1~0 03,i值与工作条件有关,润滑情况良好时取小值,恶劣时取较大值;n 一 传动滚子数。

表4摩擦系数作用在一个滚子上的载 物品与滚子接触的底面材料荷 (包括辊子自重)(N) 金属 木板 硬纸板O~ 11O O.O4 0.045 O.O5llO~ 45O 0.03 0.035 0.05450~ 90O 0.025 O.O3 0.045≥900 O.O2 0.025 O.O5表5传动系数Q传动滚 滚子链传动效率损失系数 i子数 n O.01 0.0l5 O.O2 0.025 0.O3l0 1.O5 1.07 1.O9 1.12 1.1520 1.1 1.16 l_2l I.28 1.3430 l。l6 1.25 1.35 1.46 1.5940 1.22 1.36 1.51 lI 69 1.895O 1.29 1.47 1.69 1.95 2.2660 1.36 1.60 1.9O 2.27 2.7270 1.44 1_75 2.14 2.66 3.2980 L|52 1.9l 2.42 3.1O 4.O29O 1.61 2.O9 2.75 3.66 4.93lO0 1.7O 2.29 3.12 4.33 6.O71lO 1.81 2.51 3.56 5.14 7.52120 1.92 2.76 4.O7 6.12 9.36l3O 2.04 3.04 4.66 7.32 lI.7140 2.16 3.35 5.36 8.78 14.68l5O 2.3O 3.7O 6.17 10.56 18.5O注:①Q值是由表中查得的系数乘 以传动滚子数而得。如实际传动滚了数介于表中两个滚子数之间,应取其较大值。例如,当 n=62、i=0.025时,Q=3.10。

②表中得出的值,仪适用于驱动装置布置在驱动端部的情况,如布置在驱动段中央时,传动滚子数应取实际传动滚子数的 1/2。

4。2 功率计算(1) ‘算功率Po=F.v( )/100 (26)式中:Pl『传动辊子轴计算功率 (KW);F一链条牵引力 (N),对单链传动,取F=FO,按式 (22)计算,对双链传动,取F=Fn,按式 (23)计算;v 一 输送速度 (m/s);D 一滚子链轮节圆直径 (1"11"i1) ;D一滚子直径 (nln)。

(2)电机功率 P= (27)式中:P一电机功率 (KW);P.一传动滚子轴计算功率 (KW );K一功率安全系数,K=1.2~1.5;n一驱动装置效率,r1一(1.65~0.85。

5限力式滚子输送机计算限力式滚子输送机,当其端部物品在停止器作用下停止运行时,其他后续物品随之陆续停止并积聚起来,直至布满整段滚子输送机。此时滚子轴继续传动,而滚筒不转,滚子内部的摩擦片 (环)打滑。限力式滚子输送机积放状态下的链条牵引力以及所需的驱动功率均大于输送状态.固应按积放状态计算链条牵引力和选择电机功率5.1 链条牵引力单链传动时,可按下式计算:2(; ‘ ”。, , (280 ), I 、双链传动时可按下式计算::: (29)式中:F.一单链传动限力式滚子输送机积放状态下链条最大牵引力 (N);F 一双链传动限力式滚子输送机积放状态下链条最大牵引力 (N);D一限力滚子直径 (mm):D一限力滚子链轮节圆直径 (m);L一辊子输送机长度 (m);C 一每米长度内限力辊子数 (I/m);M一辊子限制力距 (Ⅳ.埘);q一每米长度链条质量 (kg/m);Q一滚子传动系数,可按式 (25)计算或查表5。

5.2 功率计算单链传动:P ; KF ov (30
1 ) oo叻 、双链传动:Jp: (31) l00曲 、式中:P一电机功率 (W );K一功率安全系数,K=1.2~1.5;F 单链传动限力式滚子输送机积放状态下链条最大牵引力 (N),按式28)计算;F 一双链传动限力式滚子输送机积放状态下链条最大牵引力 (N),按式(29)计算;v 一 输送速度 (m/s) ;n一驱动装置效率,q=0.65t0.85。

LOGISTICS TECHNOLOGY(Equipment) -‘ .

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