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
η60F 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
Z t d ︒=180sin 0 式中 Z ——链轮齿数
(2)齿顶圆直径da 计算公式为 d d d d d d r a r
a t Z t -⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+=-+=6.1125.10max 0max 式中 dr ——辊子外径, mm
(3)根圆直径df 计算公式为 d f =d 0-d r
(4)齿侧圆直径d g 计算公式为
76.004.1180cot
1--︒≤h d Z t g 式中 h 1——内链板高度, mm
(5)齿宽b f1计算公式为 b f1=C 1b 1
式中 C1——齿宽系数(取值见表2) b1——内链节内宽, mm
表2 齿宽系数取值
(6)齿全宽b f2计算公式为 b f2= (m p -1)p t +b f1 式中m p ——排数
pt ——排距, mm
(7)齿侧半径为r x 为
r x ≥t
（8）量柱测量距M R 偶数齿时 M R =d 0+d R 奇数齿时 d d M R R Z +︒=90cos 0 式中 dR ——量柱直径,且d R =d r
(4)片式牵引链链轮计算
(1)节圆直径D 0
Z t D ︒=180sin 10
式中 t 1——链轮节距, mm
(2)辅助圆直径D R
D R =D 0-0.2t 1
(3)齿沟半径r
r=0.5d w
(4)齿顶半径R
表3 短节距链条计算结果
R=t 1-(e+r)
式中 e 齿沟弧圆心距离, mm 304.0Q L Z e
式中 Q L ——链条破坏载荷, kg
(5)外圆直径D e
D e=D0+0.25d w+10
(6)根圆直径D i
D i=D0-d w
(7)齿宽b f
b fmax=019 (b1-b11)-1
b fmin=0.87 (b1-b11)-1
式中b1——内链节内宽, mm b11——边缘宽度, mm
(8)齿根宽b g
b g=0.25b f
2.5 计算结果
由公式所得计算结果见表3、表4。
表4 片式牵引链计算结果
3 结论
实践证明上述计算公式简便可行,可为汽车装配生产线的链板式输送机设计计算提供依据。
参考文献
1 王义行等1输送链与特种链工程应用手.北京:机械工业出版社, 2000。
