V型辊道输送机设计及研究

（沈阳蓝英工业自动化装备股份有限公司，沈阳 110179）

0 引言

滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷，滚筒输送机之间易于衔接过渡。它不仅连接生产工艺过程，而且可以直接参与生产工艺过程；可使用多条滚筒线及其他输送设备或专机组成复杂的物流自动化输送系统，完成多方面的工艺需要。因而，在现在化生产的各类加工、装配、测试、包装、贮运、分拣等流水生产线中，几乎随处可以发现有辊子输送机组成的输送系统。可见在输送系统中，滚筒输送机有着举足轻重的作用。

滚筒输送机绝大多数都是以滚筒水平放置的形式出现，因此滚筒输送机比较适合于底部是平面的物品输送。在轮胎行业中，也不例外。如轮胎的成品输送，采用水平布置的积放滚筒实现物料的堆积输送。而轮胎胎胚的输送过程中，为了避免胎胚止口与输送滚筒表面直接长时间接触，长距离输送都采用托盘方式[1]。这样既增加输送机的宽度，增大了输送机额外的负载。为此，设计了一种新型的胎胚输送专用设备——V型辊道输送机。

1 V型辊道输送机的结构原理

该V型辊道输送机采用单电机驱动，经过减速机降速，然后由链条传动将动力输入到动力分配装置，经过动力分配装置将动力转化成双侧等功率输出，再通过十字轴万向节联轴器将动力传递给两侧的主动滚筒，主动滚筒另外一端安装双链轮，最后通过等距链条带动其他滚筒连续运转。传动原理如图1所示。此系统简图称为传动方案1。

图1 传动方案1

V型辊道输送机主要由主机架、调节支架、滚筒支架、主动滚筒、从动滚筒、驱动部等部分组成，如图2所示的件5～件10。

2 V型辊道输送机相关的计算

2.1 单个滚筒上的受力

轮胎在辊道中受力如图3(a)所示，轮胎的重力为G，两侧滚筒给轮胎的支撑力分别为N，两侧的支撑力N的合力与重力G平衡。为了便于计算N，对轮胎受力进行简化，取轮胎的一半进行计算，如图3(b)所示。G1=G/2，F为另一半轮胎给的水平力。支撑力N和G1的合力与水平力F平衡，即：

图2 输送机的结构组成

图3 轮胎受力图

2.2 驱动链条的牵引力Pn[2,3]

该输送机属于辊子对辊子链驱动型，所谓辊子对辊子链驱动型是指相邻两个辊子以链环相联实现传动。这种结构形式适合于运送重载货物及需要频繁启停和反转的场合，驱动装置一般布置在输送机全长的中间位置，使链环受的张力较小，末端驱动形式可用于长度较短的输送机上。

式子中f为轮胎与滚筒之间的摩擦系数，取：

W为每个动力辊子驱动的重力，单位为N：

Rd为单个主动辊子（包括链轮但不包括轴）的重量；

Ri为单个从动辊子（不包括轴）的重量；

α为辊道上从动辊子的数量；

Wr为每个辊子上承担货物的重量；

We为单个链环的重量；

n为实际辊子数；

i为滚子链损耗系数；

Dr为辊子直径；

DS为链轮的节圆直径。

2.3 电动机总功率P

驱动单侧辊子需要的功率为P1：

Pn为链条的牵引力，N；

V为链条线速度，m/s；

驱动双侧辊子所需功率为P0；

电动机总功率P：

K为电机裕量系数，K=1.15～1.3；

3 V型辊道输送机的优点

3.1 降低胎坯止口的磨损

由双侧滚筒构成了V型辊道，不同规格的轮胎在V型辊道中的传输状态不同，如图2所示的件1～件4四种规格的轮胎，其中件1和件2的胎肩接触双侧滚筒表面，胎坯止口却与滚筒表面保持一定距离，轮胎前进过程中，有效地避免了胎胚止口的磨损和变形，这种传输状态就比较理想。而件3和件4的胎肩并没有接触滚筒表面，胎坯止口却接触了滚筒表面，这说明β角过小造成的，此时可以适当地调大β角，使胎肩接触滚筒，止口离开滚筒表面，达到理想的传输状态。

3.2 双侧输送滚筒同步性能好

电机输出的动力，经过链条传动输入到动力分配装置，由动力分配装置将动力转化成双侧等功率输出，再通过万向节联轴器将动力传递给双侧主动滚筒，这种传动方式能够保证双侧主动滚筒的同步运转，有利于轮胎传送过程中保持直线运行。

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3.3 传动机构简单，成本低

传动方案1：单电机单轴输出，加上两个万向节联轴器；如图1所示。

传动方案2：单电机双轴输出，加上两个万向节联轴器，再配合平行轴的传动方式；如图4所示。

传动方案3：双电机驱动的传动方式。如图4所示。

三种传动方案相比较，方案2结构较复杂，制造和装配起来难度较高。方案3结构相对方案1较简单，但是配置双电机，制造成本较高。另外，左右两侧电机分别驱动左右两排滚筒，电机启动和停止时，两个电机不同步，导致滚筒上的轮胎会往电机动作稍慢的一侧偏斜，不利于轮胎输送。而方案1结构相对较简单，制造、装配和后期维护成本都很低。因此方案1为首选。

3.4 V型辊道夹角β在0～30°连续可调

双侧滚筒配合不同高度的支架，可以实现V型辊道β夹角连续可调，以适应不同规格的胎坯止口。不过，β角不可以无限大，角度过大，轮胎在V型辊道中会出现上下起伏颠簸前行，影响轮胎传输的速度和稳定性。经过多次试验，β角不要超过30°为好。

3.5 关键零部件维修简单，维护方便

主动滚筒的国定支架设计成U型开口槽，松开固定主动滚筒的轴承座紧固螺钉，主动滚筒组件便可轻松地拆卸，方便维修维护。

4 结束语

在轮胎物流自动化行业中，V型辊道输送机属于新型的滚筒输送设备，通过调节滚筒与水平的夹角的大小，适应不同规格轮胎胎坯的鼓型轮廓，避免或最大限度地降低胎坯止口的磨损。这种全新型的V型辊道输送机给轮胎胎坯自动化输送提供了新的传输方式，同时也为同类性质的物体自动化输送提供借鉴，有一定的参考价值。

图4 传动方案2（上）传动方案3（下）

[1]刘光第.辊子输送机的设计与计算[J].铸造设备研究,1994,(5):23-27.

[2]Roller Conveyors-Non Powered.辊子输送非动力辊道.ANSI/CEMA4J01-1985.美国国家标准索引[S].

[3]Chain Driven Live Roller Conveyors.链传动辊子输送机.ANSI/CEMA404-1985.美国国家标准索引[S].