萬之江

（江西省工藝美術(shù)總公司，江西南昌330029）

適用輸送瓷板和陶瓷原料的動力圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)

萬之江

（江西省工藝美術(shù)總公司，江西南昌330029）

被輸送的產(chǎn)品在轉(zhuǎn)彎輸送時(shí)的速度變化是圍繞其速度瞬心自內(nèi)弧到外弧逐漸變大成線性變化，動力圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)是模仿了該輸送特性，產(chǎn)品在圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)上是處運(yùn)動中轉(zhuǎn)彎輸送。該圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)特別適合如瓷板“薄板形”和裝有陶瓷原料的軟質(zhì)袋包裝的產(chǎn)品的輸送。

轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)；圓錐托輥；設(shè)計(jì)

1 問題提出

在工業(yè)生產(chǎn)中由于工藝布置、工藝流程及生產(chǎn)場地的原因，需要被輸送的產(chǎn)品進(jìn)行0至180°的轉(zhuǎn)彎輸送。最常用的方法是采用二臺交叉布置的帶式輸送機(jī)如皮帶輸送機(jī)，鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等，加上固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板完成轉(zhuǎn)彎輸送，產(chǎn)品在整個轉(zhuǎn)彎過程中是被強(qiáng)制改變運(yùn)動方向的。這種方法輸送較大的產(chǎn)品和箱類物品簡單可行，但在輸送如瓷板及裝有陶瓷原料的軟質(zhì)包就容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎輸送失敗，造成瓷板一角折損或破裂，裝有陶瓷原料的的軟質(zhì)包被卡在固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板處。因此要求設(shè)計(jì)出針對上述產(chǎn)品特性的轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)。

2 產(chǎn)品在轉(zhuǎn)彎輸送時(shí)的運(yùn)動特性

薄形板類和軟質(zhì)包相比，薄形板類的形狀固定，比如瓷板雖然比較硬能承受的靜壓力大，但比較脆，尤其在瓷板的邊角上，輸送不當(dāng)造成瓷板銳角的破損疵點(diǎn)是引起產(chǎn)品損壞的最大原因。裝有陶瓷原料的軟質(zhì)包的外形是由袋內(nèi)的散裝物相對流動而對外袋產(chǎn)生壓力維持的，外力的作用也能引起和改變外袋的形狀。采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎輸送方法，瓷板在直線運(yùn)動變轉(zhuǎn)彎運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動中的瓷板的一角首先接觸固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板（固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板是靜止的），兩者存在速度差，引起瓷板的一角與固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板發(fā)生沖撞，致使瓷板的銳角折損。同樣裝有陶瓷原料的軟質(zhì)包在通過轉(zhuǎn)彎輸送時(shí)，軟質(zhì)包一部分或者一側(cè)是“擠”著固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板完成轉(zhuǎn)彎的動作，局部速度的變化使外袋的形狀發(fā)生變化，所以容易在固定轉(zhuǎn)彎導(dǎo)板與輸送機(jī)之銜接處發(fā)生卡包現(xiàn)象。

3 圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)

3.1 圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)的運(yùn)動原理

這種轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)分直線段和圓弧段兩部分，在直線段輸送物等速運(yùn)動，到了圓弧段被輸送物在托輥上轉(zhuǎn)彎時(shí)各點(diǎn)速度不同，近外弧的速度大于內(nèi)弧的速度，輸送物借于內(nèi)外的速度差完成輸送物轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸。內(nèi)外弧道的圓心“o”也是輸送物轉(zhuǎn)彎的速度瞬心。托輥上各點(diǎn)速度分布如圖1，先設(shè)定在內(nèi)弧道的速度V內(nèi)，速度V內(nèi)必須與整個輸送系統(tǒng)的運(yùn)行速度V相同，所以這時(shí)內(nèi)弧道至“0”點(diǎn)的角速度W=V/R內(nèi)，其中R內(nèi)是內(nèi)圓弧段到圓心“o”的半徑，R外是外圓弧段的半徑，W0是輸送物在正常轉(zhuǎn)彎時(shí)的角速度。托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)的任一點(diǎn)轉(zhuǎn)彎輸送速度Vi等于W0*Ri，Ri為托輥上任一點(diǎn)到圓心（速度瞬心）“o”的半徑。為了滿足這個條件，把托輥設(shè)計(jì)成圓錐（體）式的，圓錐托輥上各個截面的直徑與各點(diǎn)的速度有關(guān)。如果設(shè)定了托輥軸輸入的轉(zhuǎn)速N，那其角速度為Wn，則托輥上任意一點(diǎn)相應(yīng)截面的直徑D=2Vi/Wn（圖2），實(shí)際上托輥上各點(diǎn)速度是成線性變化的，所以我們只要確定了近內(nèi)、外圓弧段的輸送物的速度，就可以計(jì)算出其它相應(yīng)的托輥截面的直徑。

D內(nèi)=2V內(nèi)/Wn；D外=2V外/Wn；V內(nèi)=V=R內(nèi)*W0；V外=R外*Wo其中，D內(nèi)為圓錐托輥小端直徑；D外為圓錐托輥大端直徑；Wn為托輥軸轉(zhuǎn)動的角速度；V內(nèi)為圓錐托輥小端速度；V外為圓錐托輥大端速度；V為轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)輸送速度。

3.2 圓錐托輥的布置與設(shè)計(jì)

圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)是依靠磨擦力輸送貨物的，托輥的最小直徑控制在50mm左右，太小了影響到與瓷板磨擦包角。相鄰兩托輥間的距離也要根據(jù)輸送物的特點(diǎn)而定；輸送瓷板類形狀固定的貨物時(shí)，要求能同時(shí)接觸到三個以上的托輥，以保證重心的位置。輸送裝有陶瓷原料的軟質(zhì)包時(shí)，如果二托輥之間間隙過大，外袋陷入二托輥之間空間的那部分會凸了出來，袋子里的貨物流動即充滿外袋凸出的部分，增加了前托輥?zhàn)枇?，隨著托輥的轉(zhuǎn)動使貨包陷的更深，以至輸送失敗。

為了確保轉(zhuǎn)彎時(shí)輸送物輸送順暢，采用驅(qū)動全部托輥的方法更加合理，驅(qū)動全部托輥后，輸送物與托輥每個接觸點(diǎn)的速度一致，不會由于動力托輥與從動（沒動力輸入）托輥的速度差影響轉(zhuǎn)彎輸送。

圓錐托輥錐棍長度RL設(shè)計(jì)主要依據(jù)被輸送貨物的外形尺寸而確定:

其中，RL為錐棍長度；L為被輸送貨物的長度；B為被輸送貨物的寬度。

3.3 圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)的動力輸入

電機(jī)減速后通過鏈條鏈輪傳遞動力，托輥之間采用圓錐齒輪傳動，運(yùn)動特性就能得到很好的滿足。

采用鏈條鏈輪驅(qū)動托輥，使傳動機(jī)構(gòu)大大簡化，安裝精度也可相應(yīng)降低。但是在彎道上每個托輥之間不是平行的，存在一個等分角度，因此二個鏈輪均偏一些角度，夾角要控制在5度以內(nèi)，否則噪聲和磨損會增大，轉(zhuǎn)速和傳遞力大時(shí)還會產(chǎn)生脫輪現(xiàn)象。解決的辦法是盡可能的加大輸送機(jī)的外弧半徑或增加托輥的數(shù)量來減小夾角。另外兩鏈輪相距很近，鏈條稍有變長就影響運(yùn)行，其次在設(shè)計(jì)中鏈條的的節(jié)數(shù)也很難湊合，所以要增加幾組張緊鏈輪調(diào)節(jié)鏈條的松緊程度。

用自驅(qū)動的圓錐托輥的方案，是將驅(qū)動電機(jī)及減速裝置集成安裝在圓錐托輥的空腔內(nèi)部，每一個圓錐托輥均有一個單獨(dú)的驅(qū)動動力，安裝、使用及托輥的更換大大的簡化了。運(yùn)用該技術(shù)還可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)出可以在工作中方便地增減參與輸送的圓錐托輥數(shù)量，改變轉(zhuǎn)彎角度的轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)，以滿足生產(chǎn)線的變動和組合。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

本設(shè)計(jì)實(shí)例要求完成90度的轉(zhuǎn)彎輸送，機(jī)架寬620mm，直線段用直徑55mm的橡膠托輥，轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)采用了18個圓錐橡膠托輥，每對夾角5°18'，圓錐橡膠托輥的最小直徑為55 mm，最大直徑為108mm，整機(jī)運(yùn)行速度為V=0.3m/s，轉(zhuǎn)彎輸送的角度90°。對400×400mm的瓷板進(jìn)行了轉(zhuǎn)彎輸送，瓷板從直線段并通過圓弧段完成90°轉(zhuǎn)彎輸送后，瓷板的軸線始終與輸送機(jī)的軸線保持一致，同時(shí)試轉(zhuǎn)彎輸送裝有陶瓷原料的軟質(zhì)袋包裝（25kg/袋）的產(chǎn)品，均能滿足工藝要求。

本機(jī)的機(jī)寬僅620mm，轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)的外弧半徑小，采用了鏈條鏈輪驅(qū)動托輥，轉(zhuǎn)彎輸送的特性可以滿足，但噪聲較大，后改用圓錐齒輪傳動后解決了噪聲的問題，所以當(dāng)機(jī)架寬度較小時(shí)用圓錐齒輪傳動更加合理。

5 結(jié)論

為了適應(yīng)生產(chǎn)流水線的產(chǎn)品生產(chǎn)頻率的變化，在主動力中增加一套無級變速裝置，可以使托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)隨時(shí)根據(jù)上一道工序的要求調(diào)整運(yùn)輸速度。

本設(shè)計(jì)的驅(qū)動圓錐托輥式轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)也可以單獨(dú)與其它類型的輸送機(jī)配合完成輸送物0至180度的轉(zhuǎn)彎輸送。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(上冊）第二版（修訂）,化學(xué)工業(yè)出版社

2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(中冊）第二版（修訂）,化學(xué)工業(yè)出版社

3 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(下冊）第二版（修訂）,化學(xué)工業(yè)出版社

Power Tapered Roller Curve Conveyor for Ceramic Plaques and Raw Materials

WAN Zhijiang
(Jiangxi Arts and Crafts Company,Nanchang,Jiangxi 330029)

The speed of the delivered product around a corner increases linearly from the inner arc to the outer arc.The power tapered roller curve conveyor gears to this property,capable of carrying the product in motion around the curve.It is suitable for transporting ceramic plaques and raw materials in packages.

curve conveyor;tapered roller;design

on Mar.11,2012

TQ174.5

A

1006-2874（2012）04-0024-03

2012-03-11

萬之江，E-mail:251601095@qq.com

WAN Zhijiang,E-mail:251601095@qq.com