链板式输送机的设计计算

链板式输送机的设计计算

吉林大学机械学院高秀华于亚平黄大巍

摘要:由于国内链板式输送机的计算公式不规范,计算方法不尽相同,给设计者带来了一定困难,文中提供了链板式输送机整套设计计算方法,为设计提供了可靠的依据。

关键词:链板式输送机;链轮;链条;驱动;张紧

随着国内汽车行业的飞速发展,链板式输送机在汽车领域的应用越来越广泛,但其设计计算仍沿用旧方法。针对链板式输送机设计计算资料缺乏的现状,本文进行了详细介绍,为链板式输送机的设计提供了理论依据。

1 链板式输送机的结构和主要技术参数

链板式输送机是连续运输机械的一种,如图1所示。它的结构特点是链板总成3作为运输物料的承载装置,链条带动链板移动时向前输送物料。链条(一般用片式链)在运输机两端绕过驱动链轮和张紧链轮。张紧装置1使输送机在运行时有足够的张紧力,保证牵引机构运转平稳。传动装置5用来传递驱动装置的转动力矩,并传递或改变驱动装置运动的速度与方向。驱动装置6将驱动电机的动力传递到驱动链轮,从而带动牵引构件工作。

图1 链板式输送机

1.张紧装置

2.中间支架

3.链板总成

4.链条润滑装置

5.传动装置

6.驱动装置

7.转动装置支架8.滚子链 9.张紧装置支架

根据目前汽车生产线上常用的链板式输送机设计参数,本次计算选用参数如

下:

输送机长度L=51.17 m;链条节距t=200 mm;板宽B=2000 mm;工位节距T=4000 mm;工位数n=10;输送速度v=0.25~1.25 m/min,输送功率P=3kW;输送物体质量m 1=1000 kg 。

2 计算公式

211 逐点张力的计算

逐点计算法是将链板式输送机各区段的阻力顺序加起来,从而求得输送机的牵引力。首先,把牵引构件所形成的线路分割成若干连续的直线区段和曲线区段,定出这些区段的交接点,进而定出驱动装置、张紧装置、导料装置、卸料装置的位置,确定最小张力点。从最小张力点,按计算规则进行逐点计算,即

F n =F n-1+F Yn

式中 Fn 和Fn-1——相邻的n 点和(n-1)点的张力,N

F Yn ——任意相邻2点区段上的运行阻力,N

2.2 电机功率计算

链板式输送机驱动装置电动机功率的计算公式为

η

60F k V b P = 式中

P ——电动机功率, kW

F ——圆周力, N

V ——输送机运行速度, m/s

K b ——功率备用系数,一般取1.1~1.2

ŋ——驱动装置传动效率(可从表1查得)

其中圆周力 F=kF n -F 0

式中 k ——链轮回转张力系数

2.3 牵引链的计算

若链板式输送机牵引链采用片式链,一节牵引链包括内链片、外链片、小轴和轴套,链节设计简图如图2所示。

若为2条牵引链,则链轮齿推动轴套的力为总圆周力的1/2,用F L 表示,每个链片上承受的力为最大张力的1/4,用F P 表示。

表1 各种机械传动效率概率值

图2 链节设计简图

1.内链片

2.外链片

3.小轴

4.轴套

5.链轮齿宽

(1)小轴的验算

小轴总是弯曲变形,当链轮齿开始和链节啮合的瞬间,外链片受力使小轴弯曲变形,其弯矩计算公式为

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+-+=242a c a c M F P W

M σx = σx< [σ]

式中 W ——小轴的抗弯模量,mm 3

σx ——小轴的应力值，MPa

[σ]——小轴的许用应力, MPa

小轴剪应力的验算

][42τπτ<=d

F

z p

式中

τ——小轴所受剪应力, MPa

d Z ——小轴直径, mm

[τ]——小轴的许用剪应力, MPa

(2)轴套的验算

链轮齿开始和轴套啮合的瞬间,内链片使轴套承受啮合力,即链轮齿作用在轴套上的力F L ,此时F L 可看作是在宽度方向b 作用均布载荷,则弯曲方程式为 (

)[]()][1227.143

σσ≤--+=m d F w L T b a c

式中 σT ——在轴套上产生的应力, MPa

F L ——作用在轴套上的力, N

d W ——套筒外径, mm

[σ]’——调质许用应力, MPa

m ——取值为0.5~0.8

(3)链片的验算

内链片、外链片最弱的断面是轴的孔处,因内链片上是轴套孔,其孔大,作用力是拉力,而外链片上是轴孔,其孔小,作用力是压力。

链片结构简图如图3所示。

图3 链片结构简图

1.内链片

2.外链片

外链片所受应力

][41σσ-≤=ar F P W

内链片所受应力

()][2121σσ-≤-=L L F a P

n

式中[σ-1]——调质疲劳许用应力, MPa

2.4 短节距链条的链轮计算 链轮轴向齿廓如图4所示。

(1)链长节数L P 计算公式为 a

Z Z a L op

op P C '

2221+++=

式中 Lp ——链长节数 a op ——初定中心距, mm

Z1——驱动链轮齿数 Z2——传动链轮齿数

图4 链轮轴向齿廓

C ’由下式确定

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-=π212'2Z Z C (2)链条长度 1000't L L P

=

式中 t ——链条节距, mm

(3)链轮计算

（1）分度圆直径d 0计算公式为