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技术讲座

皮带输送线结构设计案例

皮带输送系统是被广泛应用于各种手工装配流水线、自动化专机、自动化生产线中,尤其在各种手工装配流水线及自动化生产线中大量成用,与各种移裁机械手相配合,可以非常方使地组成各种自动化生产线 。

 

皮带输送线主要特点:

(1) 制造成本低廉

(2) 使用灵活方便

(3) 结构标准化

 

一、皮带输送

 

皮带输送线是一种物料传送机构,是指将工件成物料放置在度带上,依靠皮带的运行将工件或物料从一个地方传送到另一个地方。 

 

皮带输送包含了皮带传动,因为皮带输送系统必须对皮带施加牵引力,这种牵引力来自两个环节

 

a)皮带输送系统中的度带是根据皮带传动的原理直接通过与皮带接触的皮带轮来驱动的,皮带轮与皮带之间的摩擦力牵引皮带运行。

 

b)皮带轮的驱动有可能通过皮带传动来实现。

 

皮带输送线最终必须通过电机来驱动,电机的输出扭矩要传递到皮带轮上才能驱动输送皮带运动,电机的输出扭矩通常通过以下 3 种方式传递到递带轮上:

齿轮传动

链传动

带传动

 

由于采用齿轮传动时加工装配都比较麻烦,所以目前工程上大量采用带传动与链传动 , 由于在带传动方式中同步带传动具有一系列突出的优点,所以目前大量果用同步带传动方式 。

 

在小型输送线上也经常省去上述传动环节,将电机经过减速器后直接连接到皮带主动轮上节省空间,简化机构设计

 

二、皮带输送线的结构原理与案例讲解

 

皮带输送线结构原理

 

各种皮带输送线虽然在形式上有些差异,但其结构原理是一样的。皮带输送线的结构原理如图所示,最基本的皮带输送线由以下部分组成,各部分的作用分别为:


11.jpg

1--输送皮带;2--从动轮;3--托板或托辊;4--主动轮

 

(1) 皮带输送

 

输送工件或物料。输送皮带运行时,工件或物料依靠与皮带之间的摩擦力随皮带一起运动,使工件或物料从一个位置输送到另一个位置。 上方的皮带需要运送工件,为承裁段,下方的皮带不工作,为返回段。

 

(2) 主动轮

 

直接驱动度带,依靠轮与带之间的摩擦力驱动皮带运行

 

(3)从动轮

 

支承皮带,使皮带连续运行。

 

(4)托盘或托辊

 

直接支承皮带及皮带上方的工件或物料,不使皮带下垂。对于要求皮带运行时保持高度平整的场合通常在皮带输送段的下方采用板状的托板,否则就简单地来用能够自由转动的托辊。由于皮带返回段上没有承裁工件,通常都间隔采用托辊支承

除此之外,完整的度带输送系统述包括;

 

(5)定位挡板

 

由于输送工件时一般都需要使工件保持一定的位置,所以通常都在输送皮带的两侧设计定位挡板或档条,使工件始终在直线方向上运动

 

(6)张紧机构

 

由于皮带在运动时会产生松弛 ,困此需要有张紧机构对皮带的张力进行调整,张紧机构也是皮带安装及拆卸必不可少的机构 。

 

(7)电机驱动系统

 

主动轮的通动必须通过电机驱动系统来驱动,通常是由电机经过減速器减速后再通过齿轮传动、链传动或同步带传动来驱动皮带主动轮。也有部分情况下将电机经过減速器減速后直接与皮带主动轮连接,节省空间。

 

2. 皮带输送线典型结构实例

 

虽然度带输送系统在形式上各有差异,但主要的结构是相似的,下面以一种用于某组扣式电池装配检测生产线的皮带输送系统为例说明其结构组成。

 

例:某皮带输送系统用于纽扣式锂锰电池装配检测生产线自动输送工件,工件直径约20mm,厚度约3mm,输送线长度约为1.2m。

 

(1)总体结构


图为工程上用于这一自动化装配生产线的皮带输送系统的总体结构

12.jpg

1--张紧轮;2--输送皮带;3--托板;4--辊轮;5--主动轮

 

从图可知,该皮带输送线主要由输送皮带、托盘、辊轮、主动轮、张紧轮组成。

 

为了最大限度地简化结构,采用了6只相同结构的辊轮,其中辊轮1的位置是可以左右调整的,用于对皮带的张紧力进行调整,所以称为张紧轮。

 

其余5只辊轮则仅起到支撑作用,也就是通常所说的从动轮。主动轮5位于最下方,直接驱动皮带运动。

 

由于输送线用于输送单元的工件,要求工件在输送过程中沿直线方向运动而且要求具有一定的位置精度,所以在皮带的输送段下方设置了不锈钢托板,支撑皮带及工件的重量,而下方的返回段由于皮带长度不长而处于悬空状态。



三、皮带输送线的设计要点

 

(1)皮带输送线中皮带的速度一一般为 l.5 -6 n/min,可以根据生产线或机器生产节拍的需要通过速度调节装置进行灵活调节。

 

根据皮带运行速度的区别,实际工程中度带输送线可以按以下3种方式运行:

等速输送

间歇输送

变速输送

 

等速输送就是输送皮带按固定的速度运行。通过调节与电机配套使用的调速器将皮带速度调整到需要値,调速器由人工调节设定后,皮带就以稳定的速度运行。

 

间歇输送是指当需要输送工件时输送度带运行,当输送皮带上暂时投有 工件时皮带停止运行 。 其主要目的是根据生产节拍的需要,減少空转时间,节省能源 。

 

变速輸送是指根据输送度带上工件的数量多少来灵活调节输送皮带的运行速度,例如在用皮带输送线输送工件的生产线上,当某一专机的待操作工件短缺时则加快输送皮带的速度,反之当某一专机的待操作工件较多时则降低输送皮带的速度。其主要目的也是根据生产节拍的需要,节省能源,他是通过对电机的变频控制来实现的。

 

(2)皮带材料与厚度

 

输送度带常用橡胶带、强化 PVC、化学纤维等材料制造,在性能方面除要求具有优良的耐屈挠性能、低伸长率、高强度外,还要求具有耐油、耐热、耐老化、耐臭氧、抗龟裂等优良性能,在电子制造行业;还要求具有抗静电性能。工程上最广泛使用的材料是 PVC皮带 。

 

输送度带是专业化制造的产品,需要根据使用负裁的情況选用标推的厚度,最常用的皮带厚度为1-6mm。

 

对于不同的材料的输送皮带,其工作温度各有区别,但通常的范围为-20~110摄氏度。

 

(3)皮带的连接与接头

 

一般情况下输送带的形状都是环形的,环形带是由切割下来的带料通过接头的形式连接而成的,连接的方式主要有机械连接、硫化连接两种。对于橡胶皮带及塑料度带工程上通常来用硫化连接接头,对于内部含有钢绳芯的度带则通常采用机械式连接接头 。

 

(4)托板

 

输送带要实现的是一定距离内的物料输送,但由于输送带自身具有一定的质量,加上运送物科或工件的质量,使得输送段及返回段的輸送皮带部会产生一定的下垂,因此必须在输送带的下方设置托辊或托板) ,将输送带的下垂量控制在可以接受的范国内。

 

输送段输送度带的支承

 

以水平输送情况为例,因为上方输送段的输送度带直接输送工件或产品,在很多生产线上要求输送线上各个位置的工件都具有相同的高度,不允许度带下垂,因此在这种要求对工件实現等高输送的場合一般都来用托板支承,保证上方的输送皮带及工件在一个水平面内运行。

  

返回段输基度带的支承

 

下方返回段的输送皮带因为只起到循环作用,不承載工件,所以对下垂量通常无特殊要求。这一部分输送皮带一般直接采用结构简单的托辊支承,以减少度带因磨擦产生的磨损,来用托辊也会简化结构,降低制造成本。

 

在某些对皮带的下垂量无特殊要求的場合有时也将输送段及返回段的输送度带都采用托辊支撑,而且由于在下方的返回段皮带仅包括皮带的自重,因此,下方皮带支撑托辊的间距可以比上方托辊的间距更大。

 

根据所输送物料类型的区别,在散料的输送线上托辊也可以采用分段倾斜安装,使皮带呈两侧高、中部偏低的形状,保证散料集中在皮带的中部而不会向外散落。

 

(5)辊轮

 

辊轮是皮带输送系统中的重要结构部件之一。前面已经介绍,在典型的皮带输送系统中通常包括主动轮、从动轮、张紧轮。在小型的皮带输送装置中,为了简化结构,节省空间,经常将从动轮与张紧轮合二为一,直接采用两个辊轮即可。

 

(6)包角与摩擦系数

 

由于皮带传动在原理上属于摩擦传动,电机是通过主动轮与皮带内侧之间的摩擦力来驱动皮带及皮带上的负载的,因此主动轮与皮带内侧之间的摩擦力非常重要,直接决定了整个输送系统的输送能力。


主动轮与皮带内侧之间的摩擦力决定因素:

皮带拉力;

主动轮与皮带之间的包角;

主动轮与皮带内侧表面的相对摩擦系数;

 

1、包角

皮带工作时,主动轮表面与皮带内侧的接触段实际上为一段圆弧面在主动端面上的投影为一段圆弧,该圆弧所在区域对应的圆心角即为主动轮与皮带之间的包角,如图一般用a表示。从后面的分析可以知道,包角直接决定了主动轮与输送皮带之间的接触面积,对整个输送系统的输送能力至关重要,通常要尽可能增大皮带的包角。


2、摩擦系数

摩擦系数指主动轮外表面与输送皮带内侧表面之间的摩擦系数,他决定了在一定的接触压力下单位接触面积上能产生的摩擦力大小。

该摩擦系数越大,在一定的包角a、一定的皮带张紧力下所产生的摩擦力也越大,该摩擦力也就是传递扭矩、驱动皮带及其上工件的有效牵引力。从后面的分析可以知道,工程上希望该系数尽可能大。


(7)合理的张紧轮位置及张进调节方向


张紧轮不仅可以调节输送皮带的张紧力,还可以同时达到增大皮带包角的目的。如果皮带包角太小而且又不能改变,则这种设计就是一个有缺陷的设计,可能会出现后面要介绍的皮带打滑现象。


1、张紧轮调节方向与皮带包角的关系


良好的设计方案应该是皮带具有足够大的包角,而且张紧轮在加大皮带张紧力的同时还应增大皮带的包角,因此张紧轮的调整方向在设计时具有一定的技巧。


2、张紧轮调节方向对皮带长度的影响


张紧轮的位置设计与皮带包角的调整有关,而且还与皮带的长度有关,并直接影响皮带的订购及装配调试。


在安装皮带时通常是通过张紧轮的位置变化来调整皮带的松紧程度,而张紧轮位置的调整具有一定的范围,在张紧轮的两个极限位置之间,所需要的皮带理论长度是不同的,在上述两个极限位置对应的皮带理论长度分别为最大长度与最小长度。


假设张紧轮在上述两个极限位置之间调整时,皮带的理论长度差别很小,那么有可能造成一下问题:由于皮带长度在订购时存在一定的允许制造误差,调整张紧轮时可能出现理论上皮带应该最紧的位置皮带仍然无法张紧,而在理论上最松的位置,皮带却不够长,无法装入。


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