自动化立体库链条输送设备设计

梁 睿 王 皓

北京起重运输机械设计研究院

自动化立体库链条输送设备设计

梁 睿 王 皓

北京起重运输机械设计研究院

本文对自动化立体库中链条输送设备的驱动装置、张紧装置、主体结构、链条的选型以及电器控制的设计作了一般性设计要求的阐述。

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随着自动化程度的不断提高，输送设备得到了广泛的应用。输送设备按主要工作部件的类型可分为： 链条输送设备、皮带输送设备、气动输送设备、螺旋输送设备等。在所有的这些输送设备中，链条输送设备品种规格繁多，应用最为广泛。

1 驱动装置

链条输送设备一般运行速度不高，但传动扭矩大、传动功率大。因此，驱动装置通常由电机减速机组组成。通过驱动装置使输送设备驱动轴转动而实现输送链条的运行及物体的输送。驱动轴的支承一般采用调心球轴承座。主轴和链轮的联接采用键联接。驱动装置同时还一定要设计安全保护装置，安全保护装置的传统形式是安全销，过载时安全销断裂，但它的恢复耗时费力，目前比较先进的安全保护装置是设置一个弹性底座并配备电器行程开关，当减速机输出扭矩超载时，弹性底座碰到电器行程开关，电器行程开关起作用而使主电机及时失电，当故障排除后，它能自动复位。

在驱动装置设计时，必须对牵引力、扭矩和功率等进行计算，并根据计算结果正确地选取电机、减速机、变频器、链条、支承轴承座、驱轴等。下面以平板输送机为例，对电机、减速机的选型参数计算加以说明。

①确定驱、从动轴中心距A=[(2n+1)T k-PZ](mm)/2

式中：n为有效工位总数

Tk为工位间距(mm)

P为链条节距(mm)

Z为主轴链轮齿数

②总牵引力S

S=9.8(W+2Q)Af(N)

W为输送物品平均每米质量(kg)

Q为每米长度链条及工装质量(kg)

f为运行阻力系数

③电机功率N

N=KSV(kW)/ 60000 η

K为功率储备系数 一般取 K=1.2～1.5

V为运行速度(m/min)

η为驱动机构总效率 一般取η =0.76～0.81

④计算减速机输出扭矩(选减速机)

M = K S R(N·M)/ i 链·η链

R为主动链轮节圆半径(m)

i链为链传动速比

η链为链传动效率 一般取η链 =0.96

2 张紧装置

链式输送设备均采用链条作为承载主体，由于链条的允许长度误差较大，在使用过程中因链条磨损也会使链条节距伸长。因此，链条输送设备一定要设计张紧装置。张紧装置的张紧行程与工作链条节距及输送线长度有关，张紧量的设计原则是能满足链长允差及允许链条摩损伸长两节链长长度，以保证链条磨损增长后拆除两节链条，输送机能正常工作，以增长它的使用寿命。张紧装置的结构有螺旋张紧结构、弹簧张紧机构及重锤张紧机构(如悬挂输送机)等形式。

3 输送线主体部分

机架通常采用型钢焊接而成。链式输送设备以链条作为主要工作部件，链条是承载主体，而链条是柔性结构件，因而承载部分的链条一定要用支承轨道对其支承，以使链条作为刚性结构承载；当结构上有下垂链条松边时，由于链条自重较大，为了减小松边张力，提高链条使用寿命和减小驱动装置的动力容量，同时为避免运行过程中链条与机架发生干涉，松边也一定要设计支承轨道或支撑装置；支承轨道常选用有一定强度的耐磨减磨材料。当输送方式为非同步式时，截停装置及截停后的放行装置的结构形式多样，可以是纯机械的，也可以是气或液与电器联动，无论采用何种结构形式，设计要合理、可靠、能满足产品装配工艺的要求，它是输送设备设计的难点，是核心技术。自动化立体仓库平面输送系统一般采用非同步式输送设备，这使整个系统能够完成更多的作业模式。

4 链条规格的选取

链条规格的选取，对精密滚子链而言，国家标准规定了功率曲线，设计时可查阅机械设计手册，根据运行速度和链条传递功率按功率曲线选取链条规格。现在一般的选取原则是，链条的破断负荷为链条计算使用负荷的5～7倍，对悬挂链条而言，链条的破断负荷为链条计算使用负荷的7～10倍。

5 电器控制

在电器控制方面，工作较简单的同步式输送机，通常采用常规电器控制，其控制内容主要有速度调整、驱动保护、过载保护和限位保护。自动仓储系统大致可分为三个层次，最上层是WMS，负责仓储业务逻辑的处理；最下层是具体的物流设备，如想到堆垛机，输送设备等；WCS位于WMS与物流设备之间的中间层，负责协调、调度底层的各种物流设备，使底层物流设备可以执行仓储系统的作业流程，并且这个过程完全使按照程序预先设定的流程执行的，这也就使得自动化立体库中的链条输送机采用非同步的作业模式。

链条输送设备结构形式繁多，每种都有各自的特殊性。控制系统要与输送线功能相适应，这是需解决的主要技术问题；减速机、电机、链条、轴承座等的设计选型、主从动轴的强度校核计算是在设计时的主要工作；驱动装置、从动装置及输送线主体结构是输送设备的核心；链条是装配线的关键部件。

[1]陶柯，蒋佩岩，李丹等.一种非同步式输送线的开发应用[J].机械工程师[J]，2006(10).