安检设备带式输送机结构设计与关键参数计算

一、引言

面对严峻的恐怖主义和暴力犯罪威胁，各类安检设备在预防犯罪、保证社会安定和人民群众安全方面发挥着越来越重要的作用。在人流密集区域，如机场车站等公共交通枢纽和各类会议场所，都配备了安检设备。输送机是安全检查设备最重要的功能单元之一，待检物品由输送机传送到安检设备通道内完成检查。输送机有多种类型，安检设备中通常使用带式输送机。

带式输送机的常规设计方法一般可以参照标准（如DIN22101，ISO5084，JIS 8005）或设计选用手册（如DTII型固定带式输送机设计选用手册）等技术资料[1]。但是，这些标准和设计手册所针对的带式输送机通常是在矿山工厂等工业生产场合使用的大型带式输送机。这些带式输送机作为独立设备进行运行，机械结构为开放式设计。而安检设备中的带式输送机与检测通道相连接，受外形尺寸和安装方式的限制较多。总体来说，安检设备的带式输送机在结构设计和参数计算方面具有一定的特殊性。而专门针对安检设备带式输送机的设计资料和算例很少。本文以某型安检设备的带式输送机为例，介绍了其结构设计的流程和要点以及关键参数计算的过程。

二、输送机结构设计

安检设备的带式输送机为半开放结构，如图2-1所示。输送机中段安装在设备通道内，两端端头分别外露在通道出入口。与其他独立使用的带式输送机相比，安检设备的带式输送受空间位置的限制，其张紧和调偏机构通常需要放置在设备通道外部的出入口端头部分。这样的设计主要是便于输送机的调试。

图2-1 安检设备的输送机

根据整体设计要求，输送机的主要结构参数如表2-1所示。

表2-1 输送机主要结构参数

输送机的整体结构尺寸和安装形式作为设计的基本约束条件和初始输入条件，在此基础上完成整体结构布局设计。整体结构布局设计包括两部分内容，一方面是确定输送机张紧和调偏的方式，另一方面是确定各个滚筒的放置位置。输送机结构形式见图如图2-2所示。

输送机主要由机架、驱动滚筒、改向滚筒、调偏滚筒和托辊等组成[2]。各个组件的功能如表2-2所示。

图2-2 输送机组件及其功能

表2-2 输送机组件及其功能

该设计采用端头张紧的方式，通过专门设计的端头张紧结构来实现输送带的张紧。调偏和锁紧结构用来调整调偏滚筒的位置，从而进行输送带跑偏的调整。当跑偏调整完成后，通过锁死机构将调偏滚筒位置锁死。在Pro/E软件环境下完成的新输送机端头结构如图2-3所示。

图2-3 输送机端头结构

三、驱动滚筒参数计算

驱动滚筒是输送机动力的来源，输送带由驱动滚筒带动进行运动。在选用驱动滚筒时，需要确定驱动滚筒的转速，牵引力和额定功率。滚筒转速根据实际需求转速确定。驱动滚筒的牵引力和额定功率需要根据输送机的结构形式和负载情况计算获取[3]。

3.1 牵引力计算

表3-1 输送机结构和工况参数

3.2 额定功率计算

带式输送机稳定运行时驱动滚筒所需的运行功率，按照下列公式（3-3）计算。

（3-3）

为保证驱动电机能够拖动负载，电机功率应满足公式（3-4），

（3-4）

表3-2 驱动滚筒主要参数

3.3 驱动滚筒选型

通过以上计算，参照电机厂商提供的电机规格。选定最终驱动滚筒的主要参数如表3所示。

四、输送带张紧力计算

为了保证输送带在运转过程中不打滑，应给输送带施加足够的张紧力。输送机通过端头张紧在驱动滚筒上,绕入端输送带张力为，绕出端张力为。当最大滚筒圆周力=时，可以保证输送机正常工作时驱动滚筒与输送带之间不打滑。滚筒绕出端输送带的最小张力应满足公式（4-1），

五、张紧行程计算

在第4章中计算了保证输送带运行过程不打滑所需的输送带张紧力。本文中的输送机采用了端头张紧的方式。由于受到总体长度和放置空间的限制，端头张紧结构应在能满足输送带张紧需求的前提下，张紧的行程应该尽可能小。这样同时可以降低张紧输送带调节过程所耗费的时间。

图5-1 输送带应力-应变关系曲线

输送带为PU胶带。该输送带为两布两胶结构，表层材料为聚氨酯弹性体，底层材料为带导电丝低噪音聚酯织物。由于输送带为多种材料组成的多层结构，输送带的应力应变不遵守胡克定律，其应力-应变关系曲线如图5-1所示。

六、总结

本文介绍了一款安检设备带式输送机的设计流程。在确定整体结构参数的基础上，首先进行了输送机整体结构布局设计，设计了专门的结构实现传送带的张紧和皮带跑偏的调节。接着进行了驱动滚筒、皮带张紧力和张紧行程等关键参数的计算。通过以上设计和计算，完成了安检设备带式输送机的设计方案。该设计流程可以为后续类似带式输送机的设计提供有效的参考。

[1]宋伟刚,邓永胜.现代带式输送机的设计方法[J]. 物流技术与应用,2000(4): 37-41.

[2]GB/T10595-2209,带式输送机[S].北京：中国标准出版社，2009.

[3]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京：机械工业出版社，2006.