农村小型上料机传动系统设计

王小爱, 宁 煜

(陕西工业职业技术学院 机械工程学院， 陕西 咸阳 712000)

0 引 言

近年来，随着农村生活水平的不断提高，房屋更新建设频度也随之提高，但现有的机械设备多为大型设备，价格昂贵，不适应于农村个体小型建筑队的使用，目前农村个体小型建筑对都是用人工进行二层架上砖、上灰等，人工上料需要俩人相互配合劳作，劳动强度大，效率低，存在一定的安全隐患，费力、费工、又费时，而且也大大的增加了房屋的制造成本.因此，设计一款小型上料机，以提高工作效率，降低制造成本，具有重要的现实意义.本文以适合我国国情、性能先进、功能完善、符合有关技术规范的小型上料机技术和机具开发作为研究选题，以期促进该领域的技术进步.

1 上料机的性能要求和总体技术方案

1.1 上料机的性能要求

上料机应以稳定高效的生产率为前提，做到技术先进，经济合理，运行可靠稳定，操作简单，制造成本低.

本文研究的具体目标及技术参数：

(1)具有上料机的技术方案和传动设计，满足自动上料和卸料.技术指标：竖直上升高度为3 m，上升速度为0.4 m/s；水平进给量为1.5 m，进给速度为0.2 m/s；

(2)适应我国农村小型建筑队的需求，采用独特的结构，通过手动控制竖直上下上料及水平方向卸料等功能.与已有相关设备比较，此设备应体积小，操作简单，人工劳动强度小，安全性能高，造价低.

1.2 总体技术方案

自动机械的最大特点是自动化程度高、操作人员的劳动强度低、生产效率高.自动机械所完成的工艺动作一般比较多，一般有多个工艺执行机构组成，结构相对复杂.虽各自的组成不完全相同，但基本都是由驱动系统、传动系统、执行系统、控制系统4大部分组成的.一部完整的、自动化程度较高的小型上料机包含了如图1所示的各种机构(装置).

本文所研究的小型半自动上料机适合小规模建筑队使用.其具有体积小、操作简单、安全性能高等特点，可实现对物料的输送和卸料.结合国内上料机的特点，笔者提出一套半自动上料机的总体设计方案，使其具有紧凑、操作方便、工作效率高等特点.

图1 功能系统图 图2 传动系统图 图3 动力传动系统图1、滑轮；2、槽型钢；3、物料；4、弹簧；5、丝杠；6、滚轮；7、底板；8、滑轮；9、动力传动系统(如图3所示)；10、电动机；11、联轴器；12、轴承套；13、托料板；14、滑轮；15、电动机；16、卷筒；17、轴承套；18、联轴器；19、底座；20、轴承套；21、链传动；22、轴承套；23、联轴器；24、减速器；25、离合器.

该上料机可同时实现竖直上下及水平方向的频繁传动，并且保证传动平稳、准确.其在竖直方向通过电动机带动卷筒卷放钢丝绳完成上料平台的升降；水平方向通过电动机驱动丝杠进行物料送进.电动机用重力逆止器与减速器输入轴连接，减速后将运动传至卷筒轴，卷放钢丝绳；水平进给是通过电动机带动固定丝杠螺母，使其前后移动，从而可实现物料的方便进给.同时此机器下面使用4个万向轮可实现360°任意转弯，进而方便移动使用.该设计主要采用钢铁材料，成本低、效率高；并且该设计使用电动机驱动，手动断点控制，操作方便；采用两个电动机分路驱动，传动链短，结构简单；采用重力逆止器，实现双向逆止，效率高；该设计方案结构简单、采用成型槽钢做导轨，角钢做骨架，价格便宜，操作方便，使用效率高，具有较大的应用前景.传动系统方案如图2所示.

1.3 传动机构设计

1.3.1 选择原动机

F=mg=1.5 kNV=0.4 m/s

F=1.5×1.6=2.4 kNP实=FV=2.4×0.4=0.96 kW

(安全系数K=1.6,根据机械设计课本P167查得)

η总=η联轴器×η蜗轮×η轴承×η定滑轮×η滑台

=0.99×0.45×0.97×0.952×0.99×0.992=0.38

数据来源：η联轴器见机械设计课本P195，η蜗轮见机械设计课本P195，η卷筒、η定滑轮、η滑台均来自机械设计手册第五卷.

P电=P实/η=0.96/0.38=2.53 kW

表1 电动机的相关参数

故选用Y100L2-3电动机(查机械设计手册P167).

1.3.2 传动机构设计

总传动比：i总=1 420÷47.77=29.94

轴转速 输出功率 转矩

P1=Pη1×η2=3×0.99×0.45=1.34

T=9 550×1.34/47.77=267.89 Nm

输入转速n2=47.77

输出功率1.34 kW

T=267.89 Nm

1.3.3 执行机构设计

此机器传动机构竖直方向电动机通过减速器减速带动链条，拉动上料板实现；水平方向是通过电动机带动固定丝杠螺母，使其前后移动，实现物料方便进给，如图4所示.

(1)估计竖直上升高度2.6 m，水平进给位移1 m.

(2)确定从动件运动规律.竖直上升速度为0.4 m/s，速度较低，载重量平均80 kg，要求能正反转且能频繁竖直上下启动；水平进给速度为0.1 m/s，电机能频繁正反转.

图4 执行机构步装图 图5 小型上料机电路控制图

2 电路控制图

该电路控制图是上料机的电路控制系统，通过该系统可以控制上料机的上升、下降、水平前进、水平后退，如图5所示..

3 结束语

农村小型建筑工程队一般只有十几人，所使用的工程机械仅有搅拌机和一些小型电动建筑工具.在砌墙、处理楼顶时，二层以上脚手架的上砖上灰，大都需要多人配合，费工费力，很不方便.目前市场上现有的上料机多为大型设备，价格高，不适用于农村小型建筑队使用。本文设计的农村小型上料机成本低、体积小、性价比高、节省人力、性能完善、安全可靠、操作简便，适用于农村小型建筑队使用，具有广阔的应用前景.

参考文献

[1] 闻邦椿.机械设计手册(第五版第一卷)[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 闻邦椿.机械设计手册(第五版第二卷)[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3] 闻邦椿.机械设计手册(第五版第三卷[M]).北京：机械工业出版社，2008.

[4] 吴宗泽.机械设计课程设计手册(第二版)[M].北京：高等教育出版社, 2010.