传动辊台设计

摘 要 本文介绍了传动辊台的种类及特点, 论述了该工作装置的开发背景、发展方向, 并对其工作装置进行了详细的设计。其中主要包括输送辊台、机动转台两部分的设计。 亦即对机动转台的驱动装置、转向机构、液压升降系统总体结构进行设计并确定了参 数。 该设备是一种用途广泛的连续输送设备，除具有结构简单、运转可靠、维护方便、 经济、节能等优点外,最突出的就是它与生产工艺过程能较好地衔接和配套,并有功能 的多样性,可与其它设备组成比较完整的生产线、装配线。本次设计的目的就是实现 平面内全自动化的输送，以便更好的应用于生产中。 关键词：传动辊台；生产线；装配线；输送；自动化 I ABSTRACT This paper introduced the type and charicteristic of conveying roller-table, and elaborated the development background and the development direction of the equipment. Besides, it made a detailed design to the work installment. The design mainly included two parts, the transmission roller-table and the power feed rotary table. And it means to make determination of the overall structure and the parameter about the power feed rotary table drive, rotation mechanism, the hydraulic pressure jacking system. This equipment is one kind of versatility conveying equipment, it has advantages such as simple structure, reliable operation, easy maintenance, economy, energy-saving ,the most prominent of which is that the conveying roller-table and the production process can be joined and matched well. And the function is variable. Combined to other equipment, it can compose quite complete production lines and assembly line. The goal of this design is to accomplish the automatic transportation, which make the equipment be applied to the production better. Key words : Conveying Roller-table；Production Line；Assembly Line；Conveying；Automation 目 录 摘要 Abstract 1 绪论 1 1.1 传动辊台的发展过程1 1.2 传动辊台设计的目的和意义 1 1.3 传动辊台的特点及运行特性2 1.3.1 传动辊台的特点 2 1.3.2 现代传动辊台的运行特性 3 1.4 传动辊台现代设计方法 4 2 传动辊台总体结构及部件 5 2.1 传动辊台结构及特点 5 2.2 辅助装置及转运方式 6 2.2.1 万向球台、机动转台 6 2.2.2 转运小车 7 2.2.3 升降输送机 7 2.3 输送机部件 7 2.3.1 辊子 7 2.3.2 机身 10 2.4 驱动装置 11 2.5 本章小结 11 3 传动辊台的参数计算 12 3.1 原始依据 12 3.2 基本参数计算 12 3.2.1 辊子长度 13 3.2.2 辊子间距 13 3.2.3 辊子直径 13 3.2.4 输送机高度 13 3.2.5 输送速度 14 3.3 动力式辊子输送机计算 14 3.3.1 链条牵引力 14 3.3.2 功率计算 15 3.4 辊子输送机选型参数 16 3.5 辊子输送机的安装 17 3.6 本章小结 17 4 机动转台装置的设计 18 4.1 转台驱动装置总体设计 18 4.1.1 电动机的选择 18 4.1.2 计算传动装置的总传动比、运动和动力参数 19 4.2 蜗杆和蜗轮的结构设计 22 4.3 转向机构的设计计算 22 4.3.1 最小轴径的确定 22 4.3.2 确定各轴段的直径和长度 23 4.3.3 蜗轮轴的强度计算 24 4.4 链传动的设计 28 4.5 键的选择与校核 29 4.6 本章小结 30 结论 30 致谢 31 参考文献32 0 绪 论 1.1 传动辊台的发展过程 传动辊台是一种古老的运输设备。传动辊台作为一种输送成件物品的连续输送机 械，在铸造、冶金及其他加工制造业中有悠久的应用历史。近二十年来，由于家电等 工业蓬勃兴起，各种有传动辊台组成的生产线、装配线应运而生。尤其是连续生产流 水线的普遍采用，为传动辊台的广泛应用和发展注入了新的活力。与其他输送成件物 品的运输机械相比，现代辊子输送机除了具有结构简便、运转可靠、维护方便的传统 优点外，其显著优点就是它与连续生产工艺过程良好的相容性和配套性。它不仅可以 连接生产工艺过程，而且可以直接参与生产工艺过程；在安装布置上可以很方便地与 工艺设备及其他输送设备连接配合。因而，在现在化生产的各类加工、装配、测试、 包装、贮运、分拣等流水生产线中，几乎随处可以发现有辊子输送机组成的输送系统。 在工业发达国家，迅速发展的传动辊台制造业早已进入成熟阶段，形成了专业化 和规模生产。各类通用和专用产品，结构形式多样，规格品种俱全，并且不断推陈出 新，可以满足各行各业的需要。与此相应，均十分重视传动辊台的标准化工作，自五 十年代起，就开始致力于传动辊台标准的制定，几经更新和完善，对规范和推动传动 辊台生产制造的标准化 、系列化和通用化，保证和促进辊子输送机技术水平和制造 质量，起了良好的作用。 与工业发达国家相比，我国传动辊台的发展及标准起步较晚。八十年代以前，传动 辊台仅在轧钢铸造 发动机装配等车间的机械化流水生产线中得到较大规模的应用，多以 专用非标准设备为主，远未形成通用 定型产品的批量生产制造。至八十年代中期，随着 我国工业的起飞，尤其是汽车 家电等新兴产业的崛起和带动，机械化、自动化流水生产 线开始被大量采用并逐渐普及到各行业，传动辊台也随之得到广泛应用，展现出蓬勃的 生机，引进与国产相得益彰，使辊子输送机生产制造的规模和水平，进入了一个新的阶 段。 1.2 传动辊台设计的目的和意义 传动辊台可沿水平或较小的倾斜角输送具有平直底部的成件物品,如板、 棒 、管 、型材、 托盘、 箱类容器以及各种工件.对于非平底物品及柔性物品可借助托盘实现输 1 送.与其他输送成件物品的运输机相比,除了具有结构简单、 运转可靠 、维护方便、 经 济 、节能等优点外,最突出的就是它与生产工艺过程能较好地衔接和配套,并有功能的多 样性,具体表现在以下几个方面：布置灵活,容易分段和连接,可以根据需要,由直线、圆 弧、水平、倾斜、分支、合流等区段以及辅助装置,组成形式、闭式、平面、立体等各种 形式的输送路线；便于和工艺设备衔接配套,衔接方式简易紧凑,有时作为工艺设备的物 料输入和输出段；辊子间的空隙部位便于布置各种装置和设备；物品输送平稳,便于对输 送过程中的物品进行加工、装配、试验、分拣、包装、储存等各种工艺性操作,便于对输 送过程实现自动控制；两台辊子输送机的连接尺寸小，可以运转较小尺寸的物品；双排 或数排辊子输送机可以并排组成大宽度的辊子输送机，以运行大型成件物品；允许输送 高温物品；辊子输送机标准化、系列化、通用化程度高，易于拼装组成不同的生产线， 同时不需要特殊土建基础。 由于传动辊台在输送成件物品时具有明显优点，因而在各生产部门和行业的物件输 送中，尤其是在各种流水生产线中得到了广泛应用。另外，由于薄壁 高精度无缝钢管的 大量生产和专用轴承的专业化生产，使制造中 轻型辊子的厂家可以采用专机生产线大批 量生产辊子部件，从而以低成本赢得各种市场的需求。由于冷弯型钢和中空异彩断面铝 合金轧制型材的研制成功和大量生产，使中轻型辊子输送机机架的外观不仅十分美观， 且使现场的安装十分方便。在美、 英、 德、 日等国，每个国家生产辊子输送机的厂家 多达十几个到数十个，各种通用和专用辊子，各种规格品种应有尽有。在机械、军工、 轻工、化工、医药、食品、邮电、冶金、建材、仓库、物资分配中得到广泛应用。 1.3 传动辊台的特点及运行特性 1.3.1 传动辊台的特点 传动辊台可沿水平或较小的倾斜角输送具有平直底部的成件物品,如板、 棒、 管、 型材、托盘、箱类容器以及各种工件.对于非平底物品及柔性物品可借助托盘实现输送. 与其他输送成件物品的运输机相比,除了具有结构简单、 运转可靠 、维护方便、经济、 节能等优点外,最突出的就是它与生产工艺过程能较好地衔接和配套,并有功能的多样性, 具体表现在以下几个方面： (1) 布置灵活，容易分段和连接，可以根据需要，由直线、圆弧、水平、倾斜、分支、 合流等区段以及辅助装置，组成开式、闭式、平面、立体等各种形式的输送路线。 (2) 便于和工艺设备衔接配套,衔接方式简易紧凑,有时作为工艺设备的物料输入和输出 段，辊子间的空隙部位便于布置各种装置和设备。 2 (3) 物品输送平稳,便于对输送过程中的物品进行加工、 装配 、试验 、分拣 、包装、 储存等各种工艺性操作,便于对输送过程实现自动控制。 (4) 两台辊子输送机的连接尺寸小，可以运转较小尺寸的物品。 (5) 双排或数排辊子输送机可以并排组成大宽度的辊子输送机，以运行大型成件物品。 (6) 允许输送高温物品。 (7) 传动辊台标准化、 系列化 、通用化程度高，易于拼装组成不同的生产线同时不需 要特殊土建基础。 1.3.2 现代传动辊台的运行特性 伴随着现代科学技术的快速发展，传动辊台展现出以下特性： 1.具有直线输送弯道输送直角转运机动运行或依靠重力输送的性能； 2.可以借用升降台补足因工艺和设备要求的高差而使生产线路联成一体；也可用提升机 将不同楼层的生产线联成一体，组成三维的生产线； 3.工件在运行过程中可受控暂停，以便完成某道工序或等待进行下一道工序，也可定距 积存和放行； 4.在输送机上可以水平回转或反转，以校正工艺需求的工件姿态。 1.4 传动辊台现代设计方法 随着计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、人机工程等现 代设计理论的不断发展，促使许多跨学科的现代设计方法出现，使传动辊台设计进入 高质量、高效率的阶段。 1.4.1 计算机辅助设计(CAD) 计算机辅助设计是随着计算机及其外围设备发展而迅速形成的一门新兴的现代设 计方法。它的发展与应用，对提高设计质量和效率、提高产品的市场生存和竞争力发 挥十分明显的作用。电子技术和计算机技术的发展使计算机辅助设计硬件设备性能得 以提高，各种硬件设备不仅已形成了产品，而且己成为 CAD 的一般配置。目前，计算 机辅助设计方法已成为工程技术人员进行创造性设计活动不可缺少的手段。 1.4.2 模块化设计 模块化设计是根据模块化原则，设计一些基本的模块单元，通过不同的组合形成 不同的产品，以满足用户的多种需要。辊台模块化设计以功能分析为基础，将辊台上 同一功能的基本部件、元件、零件设计成具有不同用途、不同功能的模块，这些模块 具有相同的连接要素，可以互换，选用不同的模块进行组合可形成不同类型和规格的 3 产品。 1.4.3 有限元设计 有限元设计是根据变分原理求解数学、物理问题的一种数值计算方法。它能整体、 全面、多功能随意组合，进行静力、动力、电场、磁场等分析。对完成结构复杂的系 统分析十分有效，现己在辊台结构计算中应用。 1.4.4 优化设计 优化设计方法可根据产品要求，合理的确定和计算各种参数，以期达到最佳的设 计目的。 1.4.5 动态仿真设计 国外近年来在起重机设计中采用了动态仿真设计的新方法，即用计算机对机构与 结构在各种工况下承受载荷进行运行状态随时间变化过程的仿真模拟，得到仿真输出 参数和结果，以此来估计和推断实际运行的各种数据，并在对辊台进行动态分析计算 时采用。 4 2 传动辊台总体结构及部件 2.1 传动辊台结构及特点 2.1.1 无动力式辊子输送机 无动力式辊子输送机自身无驱动装置,辊子转动呈被动状态，物品依靠人力重力 或外部推拉装置。按布置分水平和倾斜两种方式。 (1) 水平布置 依靠人力重力或外部推拉装置移动物品，人力推动适于品物重量轻, 输送距离短，工作不频繁的场合。外部推拉采用链条牵引，胶带牵引，液 压气动装 置推拉等方式，可按要求的速度移动物品，便于控制运行状态，需要时还可以实现步 移，积放等功能，用于物品重量大，输送距离长，工作比较频繁的场合。 (2) 倾斜布置 依靠物品重力做重力式输送，结构简单，经济实用，但不易控制物品 运输状态，物品之间易发生撞击，不易输送易碎物品。适用于短距离输送及重力式高 架仓库。 2.1.2 动力式辊子输送机 动力式辊子输送机本身具有驱动装置，辊子转动呈主动状态， 可以严格控制物 品运行状态，按规定的速度精确，平稳，可靠的输送物品，便于实现输送过程的自动 控制。 链传动承载能力大，通用性好，布置方便，对环境适应性强，可在经常接触油， 水及湿度较高的地方工作，是最常用的一种辊子输送机。但在多尘环境中工作时链条 容易磨损，高速运行时噪声较大。 链传动分单链传动和双链传动。单链传动布置紧凑，适用于轻载，低速，持续运 行的场合， 2.1.3 限力式辊子输送机 限力式辊子内部具有轴向摩擦片和径向摩擦环，一般情况下起传递力矩的作用， 在物品受阻或积存的情况下，因运行阻力超过限定的辊子工作力矩，可使摩擦片打滑。 辊子的限定力矩略高于正常输送时的运行阻力矩，其结构见图 2.1。 2.1.4 圆柱形辊子输送机 圆柱形辊子输送机通用性好，可以输送具有平直底部的各种物品，允许物品的 宽度在较大的范围内变动。一般用于辊子输送机线路的直线段。 5 (a) 限力式长辊 ( b)限力式边辊 图 2.1 限力式辊子输送机结构 2.1.5 圆锥形辊子输送机 圆锥形辊子输送机用于辊子输送机圆弧段，多于圆柱形辊子输送机直线段配合 使用，可以避免物品在 圆弧段运行发生滑动和错位现象，保持正常方位。 2.1.6 轮形辊子输送机 轮形辊子输送机自重轻，运行阻力小。分边辊和多辊两类。 （1）边辊输送机 辊子沿机架两侧分布，输送机中间部位可以布置其他设备适于 运送底部刚度比较大的物品，辊子无轮缘的 边辊输送机要求物件宽度大于轮间宽度， 必要时设置水平导向装置，有边缘的边辊输送机有导向作用，但对物品宽度有严格限 制，多用于专用生产线。 （2）多辊输送机 结构轻便，可以作为辊子输送机直线段和圆弧段，分直列式与 交错式，交错式通用性好，既可做圆弧段也可做直线段。直列式多用于立体仓库多层 货架的辊道。 2.1.7 定轴式辊子输送机 定轴式辊子输送机绕定轴旋转，辊子转动部分自重轻，运行阻力小，辊子与机架 整体组装性好，是通用的辊子支撑形式。 2.1.8 转轴式辊子输送机 转轴式辊子输送机辊子与轴一起旋转，转轴支撑在两端的轴承座内。转轴式 辊子便于安装，调整，拆卸。多用于重载和运转精度较高的场合。 通过对上述各种形式的输送机的特点比较，确定设计的输送机的类型为转轴式辊 子输送机。 2.2 辅助装置及转运方式 在比较复杂的辊子输送机线路系统中，当相邻区段辊子输送机成垂直，平行，上 下等布置形式时，物品一般需要辅助装置进行运转。 6 2.2.1 万向球台、机动转台 成垂直布置的辊子输送机之间的物品运送，可采用万向球台和机动转台。转运 设备安装在辊子输送机交叉处。 万向球台台面设有可在任意方向转动的滚球。物品依靠人力推动，可在台面上做 任意方向的移动和转动。适用于转运重量轻，输送量少的平底物品。按台面宽度分四 种规格，可与相应宽度的辊子输送机配套使用。 机动转台台面设有圆柱形长辊，物品进入转台后，随转台旋转 90 度继续输送。 机动转台适于和机动式，限力式辊子直径为 50，60mm 的辊子输送机配套使用。 （a）转盘转运 （b）直线转运 图 2.2 转向装置 2.2.2 转运小车 当多台辊子输送机成平行布置时，可采用转运小车完成辊子输送机之间的物品转 运。 转运车轨道与辊子输送机成直角布置，转运车沿轨道运行，台面辊子和行走机构 均为机动。分长辊转运小车和多辊转运小车，分别与长辊输送机和边辊输送机配套使 用。 2.2.3 升降输送机 升降输送机具有输入，提升和输出机构，适用于布置在不同楼层的辊子输送机之 间的转运。升降机分单盘和多盘两种形式。单盘升降输送机为间歇式工作，适于负载 大而工作不太频繁的场合；多盘升降输送几位连续运行，适用于物件转运频繁的场合。 其结构见图 2.3。 由于设计的传动辊台是在平面内的输送，确定选用机动转台来实现其转向。 7 2.3 输送机部件 为方便部件选用，辊子输送机每种型式都独立独立地配备了辊子，驱动装置，机 架，支腿，调节脚等部件，在辊子输送机型式确定以后，即可按规定的规格和数量， 成套的选用该种形式的所有部件，完成安装设计。 2.3.1 辊子 辊子是辊子输送机直接承载和输送物品的基本部件。 多辊输送机辊子与机架组合为独立的单元部件外，其它型式的 GZT 型辊子输送机 均具有各自的辊子部件，可按规定的辊子直径和长度规格选用。 图 2.3 升降机 轴动力式圆柱形，圆锥形辊子输送机，其辊子按端部形式分轴套式和插入式，轴 套式起调心作用，可调节辊子轴心位置，从而可获得较高的辊子平面度，插入式拆装 方便，但无调心作用。定轴动力式圆柱形，与圆锥形辊子输送机，其辊子端部结构形 式均为轴套式，有调心作用。定轴无动力边辊输送机辊子，也分调心和不调心两种形 式。 多辊输送机的多辊单元中，辊子与机架合成一单元部件，直列式可按辊子直径和 单元长度选用，交错式可按辊子直径，输送机宽度，布置形式及单元长度选取。 辊子输送机的辊子一般用碳钢制造，如有特殊要求时,可按用户要求,制造涂塑, 包胶的钢辊子,也可用铝合金,不锈钢等材料制造。 (1) 钢辊子 钢辊子适用于一般用途的轻、中、重载各种情况.如有防震、防滑等 要求时,可采用包胶,涂塑的钢辊子。 (2) 不锈钢辊子 不锈钢辊子外表美观，耐酸、碱等腐蚀性强，可承受轻、中、 重各类载荷。制造成本高。适用于医药、食品等行业。 8 (3) 铝合金辊子 铝合金辊子结构轻便，外表美观，耐腐蚀性能好，承载能力低 于钢辊子，制造成本高于钢辊子。适于轻载、要求外表美观或移动轻便的工作场合。 1.辊子 2.传动链环 (a) 输送机中的辊子 (b) 辊子部件示意图 1 9 1-调节螺栓 2-轴承端盖 3-小铜块 4-轴瓦 5-辊子 6-轴承座 7-齿条 (c)辊子部件示意图 2 图 3.1 辊子的应用 考虑到加工成本，及其载荷不大的情况，选用包胶的钢辊子。 2.3.2 机身 1.机架 在确定辊子输送机型式以后，可根据辊子直径、辊子长度选择机架，并需要规定 机架长度和机架的辊子间距。 单链传动的辊子输送机，因驱动装置和传动布置的需要，分机头、中间架、尾架 三种形式。头架与驱动装置连接，尾架内设置尾轮等传动系统附件，中间架可根据整 个机架长度需要选取。双链传动辊子输送机的机架无头、中、尾之分，只有一种形式。 2.支腿 在确定辊子输送机型式以后，可根据辊子输送机高度选择支腿。 支腿一般布置在机架端部及相邻机架连接处，需要时也可按要求在机架其它部位架 设支腿。单链传动的辊子输送机（GZT4、GZT7、GZT8 型）支腿分通用型支腿和驱 动站支腿，驱动站支腿专供安置驱动装置用。其它形式的辊子输送机的支腿只有一种 形式。 3.调节脚 为便于辊子输送机支腿在地坪上的固定和安装调整，支腿下部设有调节脚或垫板， 可按辊子输送机型式配套选用。 2.4 驱动装置 在确定了辊子输送机形式以后，可按辊子直径、输送速度及功率等参数选择驱动 装置。 10 辊子输送机的驱动装置，采用电动机与行星摆线针轮减速器组合形式，具有结构 紧凑、布置方便、传动效率高的优点。如有调速要求，可采用变频或电磁调速。中、 轻型辊子输送机的驱动装置一般布置在机架下部，重型辊子输送机的驱动装置在地面 底架上。辊子输送机的传动部分封闭在罩壳内，以保证操作安全。驱动装置部件内已 包括链传动及张紧装置等。 单链传动的辊子输送机，其驱动装置布置在辊子输送机端部。为保证链条、链轮 正常啮合和补偿链条因磨损等原因引起的伸长，传动系统中设有张紧装置和导轨。单 链传动一个段的长度不宜超过 15m，否则容易产生链条脉动现象，影响物品平稳输送。 双链传动的辊子输送机，其驱动装置一般宜布置在辊子输送机中部，这样 可以改善链条链轮受力情况，提高传动效率。传动辊子间距应为 1/2 链条节距的整数 倍。双链传动的传递链环数不宜大于 150，否则传动效率会明显降低。 链传动辊子输送机的传动链条采用标准套筒辊子链，常用链条节距为 12.7、15.875、25.4mm 。 2.5 小结 主要介绍了输送机的基本部件辊子，辊子的分类及其特点，以及机身的组成。 还介绍了用于输送机的驱动装置。另外介绍了辊子输送机，亦即传动辊台的各种形式， 以及它们各自的特点。另外，还简要的提及输送机的各种辅助装置，用来实现平面内、 空间中多方向的输送。 11 3 传动辊台的参数计算 3.1 原始依据 辊子输送机的型式：转轴动力式圆柱形长辊输送机 图 3.1 定轴动力式辊子输送机外形图 长度:2880mm; 布置方式: 垂直放置的两个辊子输送机； 物品输送量(单位时间内输送物品件数)：4 件/分钟； 输送速度 0.5m/s； 单个物件的质量、材质、外形尺寸。 质量：5060kg; 材质：无腐蚀性材料；外形尺寸：500mmx640mmx600mm 3.2 基本参数计算 3.2.1 辊子长度 1. 辊子输送机直线段 圆柱形辊子输送机直线段的辊子长度一般可参照图,按下式计算: =500mm+100mm=600mmBBl 式中 l 辊子长度, mm; B 物件宽度, mm; 宽度裕量, mm ,可取 B =50150mm 。B 对于底部刚度很大的物件，在不影响正常输送和安全的情况下，物件宽度可大于 辊子长度。 采用轮形辊子的多辊输送机，其输送速度一般可按下式计算： (3.1) BBW 式中 W 输送宽度，mm; 12 B 物件宽度，mm; 宽度裕量，可取 B =50150mm 。B 当轮形辊子少于 4 列时，只宜输送刚度大的平底物件，物件宽度应大于输送宽度， 可取 W=(0.7-0.8)B。 3.2.2 辊子间距 辊子间距 p 应保证一个物件始终支撑在 3 个以上的棍子上。一般情况下按下式选 取： p=1/3L (3.2) 对要求输送平稳的物品： p=(1/4-1/5)L(3.3) 式中 p辊子间距，mm ; L物件长度，mm 。 P =1/4x640=160mm. 对柔性大的细长物品，还需核算物件的挠度，物件在一个辊子间距上的挠度应小 于 1/500，否则需要适当缩小辊子间距。 辊子输送机的物品装载段如承受冲击载荷时，也需缩小辊子间距或增大辊子直径。 对双链传动的棍子输送机，辊子间距应为 1/2 链条节距的整数倍。 辊子输送机以圆弧段中心线上的辊子间距作为计算辊子间距。当圆弧段采用链传 动时，相邻两传动辊子的夹角宜小于 5 度，以改善传动情况。 3.2.3 辊子直径 辊子直径 D 与辊子承载能力有关， ，可按下式选取： FF (3.4) 式中 F 作用在单个辊子上的载荷，N； F 单个辊子上的允许载荷，N。 作用在单个辊子上的载荷 F，与物件质量、支撑物件的辊子数以及物件物件底部 特性有关，可按下式计算： (3.5)nkkmgF 21 式中 m 单个物件的质量，kg; 单个辊子有效支撑系数，与物件底面特型及辊子平面度有关，一般可取 1 k =0.7，对底部刚度很大的物品，可取=0.5； 1 k 1 k 13 多列辊子不均衡承载系数，对单列辊子，可取=1，对双列辊子取 2 k 2 k =0.7-0.8； 2 k n 支撑单个物件的辊子数； g 重力加速度，取 g =9.81m/s2。 F= 50x9.81/(0.7x1x4)=175.2N 单个辊子的允许载荷F，与辊子直径及长度有关，可从产品样本中查取。在确 定需要的单个辊子允许载荷及辊子长度以后，即可选择适当的辊子直径 D。 当 D=50mm, F=180N175.2N,取 D=50mm. 3.2.4 输送机高度 辊子输送机高度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、测试、装卸区段工作人员操作位置等）确定，一般取H=500-800 mm, 也可不设支腿，使机架直接固定在草坪上。 取 H=800mm。 3.2.5 输送速度 辊子输送机的输送速度根据生产工艺要求和输送方式确定。一般情况下，无动力 式辊子输送机的 可取 v =0.2-0.4m/s，动力式辊子输送机可取 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。当工艺上对输送机速度严格要求时，输送速度应按工艺要求选取，但无 动力式辊子输送机不宜大于 0.5m/s，动力式辊子输送机不宜大于 1.5m/s，其中链传动 辊子输送机不宜大于 0.5m/s 。取速度 v=0.3m/s. 3.3 动力式辊子输送机计算 3.3.1 链条牵引力 1. 单链传动 (3.6)gLqCmCmqq D D fLgF iiddm s r 000 25 . 0 式中 单链辊子输送机的传动链条牵引力, N； 0 F f 摩擦系数， L 辊子输送机长度，m ； g 重力加速度，取 g =9.81m/s2; 辊子直径，mm ; r D 辊子链轮节圆直径, mm ; s D 14 单位长度上物品的质量, kg/m ; m q 每米长度链条的质量, kg/m ; 0 q 一个传动辊子转动部分的质量, kg ; d m 辊子输送机单位长度内传动辊子数，m-1; d C 一个非传动辊子的转动部分的质量, kg ; i m 输送机每米长度内非传动辊子数, m-1。 i C 2. 双链传动 (3.7) s r n D fWQD F 式中 双链传动辊子输送机传动链条牵引力，N; n F f 摩擦系数, 传动棍子直径 r D 传动辊子链轮节圆直径, mm； s D Q 传动系数； W 一个传动辊子计算载荷，N,按下式计算： (3.8)gmmaammW erid 1 式中 a 非传动辊子与传动辊子数量比，; di CCa 均布在每个辊子上的物件的质量，kg ; r m 圆链条的质量, kg ; e m 其余符号如前。 传动系数 (3.9) i i Q n 11 式中 I 一对传动辊子链轮传动效率损失系数, i =0.01-0.03，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 传动辊子数。 Q =(1+0.02)4-1/0.02=4.12 W =(4+3.5x4+4.5+0.5)x9.81=733.3N Fn =(0.05x733.3x4.12x50)/86.4=87.42N 3.3.2 功率计算 1. 计算功率 (3.10)1000 0 r s D D FvP 15 式中 传动辊子轴计算功率，kW ; 0 P 链条牵引力，N，对单链传动，取 F=，按下式计算，对双链传动，取F 0 F F=，按下式计算； n F v 输送速度，m/s ; 辊子链轮节圆直径，mm ; s D 辊子直径，mm 。 r D =87.42x0.3x(86.4/50)/1000=0.045kW 0 P 2. 电动机功率 (3.11) 0 KP P 式中 P 电动机功率，kW; 传动辊子轴计算功率, kW 0 P K 功率安全系数,K=1.2-1.5; 驱动装置效率，=0.65-0.85。 P=1.5x0.045x180.65=1.8kW 表 3.1 定轴动力式辊子输送机技术参数 D50607689 l3201000320100032012503201400 Bl +70l+70l+80l+85 Wl +190l +190l +186l +205 H400500630800 h6644 p100125150180 3.4 辊子输送机选型参数 转轴动力式:见表 3.1。 3.5 小结 主要对传动辊台个部件基本参数的确定。输送机的长度、以及输送物品的大小及 重量；辊子的长度、直径、辊子间距；还有输送机的高度，输送速度及关于链条牵引 力的计算。 16 4 机动转台装置的设计 4.1 转台驱动装置总体设计 4.1.1 选择电动机 (1) 选择电动机类型 按已知工作要求和条件选用 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电 动机。 (2) 选择电动机功率 wP 工作机所需功率 kW (4.1) 1000 w w w Fv P 式中，=4180N，=0.5m/s，工作机的效率=0.940.96。对转台，取 wFvw =0.95。带入上式得 w kW 34200.5 1.8 100010000.95 w w w Fv P 电动机的输出功率 0 P kW (4.2) W P P 0 式中，为电动机至转轴的传动装置总效率。 取蜗杆传动效率；十字联周轴器效率=0.95,滚动轴承效率=0.995,7 . 0 1 2 3 = 0.6583 2 995 . 0 95. 07 . 0 故 kW 0 1.8 2.73 0.6583 W P P 因载荷不平稳，电动机功率需稍大于，查文献5中 Y 系列电动机技术数据 m P 0 P 表选电动机的额定功率为 3kW。 (3) 确定电动机转速 转台工作转速为=20r/min,即轴的转速。蜗轮蜗杆的传动比范围为 i=3083，可 w n 见电动机转速可选范围为 r/min (30 83)20600 1660 w i n 17 符合这一范围的同步转速有 750 r/min，1000 r/min,1500 r/min 三种,为减少电动机 的重量和价格,常选用同步转速为 1000 r/min 的 Y 系列电动机 Y132S-6,其满载转速 =960 r/min。 m n 4.1.2 计算传动装置的总传动比、运动和动力参数 1.传动装置总传动比 i=960/20=48,即蜗轮蜗杆的传动比。 w m n n 2.各轴转速 蜗杆轴 =960 r/min m nn 蜗轮轴 =960/48=20 r/min i n n 3.各轴功率 蜗杆轴 kW85 . 2 95 . 0 3 0 联 PP 蜗轮轴 kW995 . 1 7 . 085 . 2 蜗杆 PP 4.各轴扭矩 电机轴 T0 =9550=17.9N.m 960 8 . 1 9550 0 m n P 蜗轮轴 N.m 0 . 17 960 71 . 1 95509550 n P T 蜗杆轴 N.m57.571 20 197 . 1 95509550 w W W n P T 4.2 蜗杆和蜗轮的结构设计 已知蜗杆输入功率 P=2.85 kW，转速=960r/min,传动比 i=48,单向传动，载荷基 1 n 本平稳，冲击较小，要求使用寿命 5 年，每年工作 300 天，每天工作 8 小时。 1.选择传动的类型和精度等级 考虑到传递的功率不大，转速较低，选用 ZA 蜗杆，精度等级 GB1008988。 2.选择材料，确定许用应力 蜗杆采用 45 钢，表面淬火，硬度为 4555HRC。蜗轮齿圈用铸锡青铜 ZcuSn10P1,金属模铸造。 18 由文献7中分别查得=220MPa, =56MPa H0 F0 应力循环次数 N=60=60=1.44 h jLn2530081 48 960 7 10 寿命系数=0.9554 8 7 7 1044 . 1 10 N Z =0.7435 9 7 6 1044 . 1 10 N Y 许用应力=0.9554=210.2 MPa NH Z H0 220 =0.7435 56=41.6 MPa F 0FN Y 3.选择蜗杆头数和蜗轮齿数 1 z 2 z 根据传动比 i=48,参考文献7，取=1，则=48 1=48。 1 z 2 z 2 iz 4.按蜗轮齿面接触疲劳强度设计 (4.3) 2 2 21 2 9 h E z Z KTdm (1)确定载荷系数 K 由文献7中选取使用系数=1.1；由于载荷较平稳，所以选取 A K =1；因速度不高，选取=1.05。则 K v K K=1.1 1 1.05=1.16 A K K v K (2)计算作用在蜗轮上的转矩 按=1 由文献7初取效率=0.7，则 1 z =952612N mm 960 85 . 2 1055 . 9 7 . 048 1055 . 9 6 1 6 12 n P iTiT (3)确定弹性系数,查文献7得, =155。 E Z E ZMPa (4)计算，确定模数 m 和蜗杆分度圆直径 1 2d m 1 d =5021.2 mm3 2 2 2 21 2 2 . 21048 155 95261216 . 1 99 h E z Z KTdm 根据计算得5021.2，查文献7，取 m=8mm, =80mm(=5120mm3 1 2d m 1 d 1 2d m (5)确定中心距 a mm=232mm 2 48880 22 2121 mzddd a 19 5.校核齿根弯曲疲劳强度 (1)计算蜗杆导程角 24186 80 18 arctanarctan 1 1 d mz (2)计算蜗轮当量齿数 =48.72 2v z 33 2 2 24186cos 48 cos z zv (3)确定齿形系数 根据=48.72，=0，查得=2.38。 F Y 2v z 2 x Faa Y (4)确定螺旋角系数 Y94713 . 0 120 35 . 6 1 120 1 Y (5)校核弯曲强度 MPa94713 . 0 38 . 2 8)488(80 95261216 . 1 53 . 1 53 . 1 21 2 FaF Y mdd KT =23.84MPa58 6565 75 键宽b 键高h10 812 814 916 1018 1120 12 轴的直径 d75 8585 9595 110110 130 键宽b 键高h 22 1425 1428 1632 18 键的长度系列 L 6，8，10，12，14，16，18 ，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100 ，110，125，140，180，200，220， 计算工作转矩。=9.53N mm20/995 . 1 1055. 9/1055 . 9 66 nPT 5 10 强度验算 键工作长度 l=L-b=(70-22)mm=48mm 挤压面高度7mm2/142/hh 挤压应力MPa=57.93MPa48785/1053 . 9 2/2 5 ldhT p p 安全。 4.