辊子输送机的设计与计算_刘光第
辊子输送机功率计算方法比较
扫码移动阅读㊀第４１卷第６期㊀２０２０年１２月煤矿机电ＣｏｌｌｉｅｒｙＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.４１Ｎｏ.６㊀Ｄｅｃ.２０２０㊀唐兴华.辊子输送机功率计算方法比较[Ｊ].煤矿机电ꎬ２０２０ꎬ４１(６):７２￣７７.ｄｏｉ:１０.１６５４５/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｍｅｔ.２０２０.０６.０２０辊子输送机功率计算方法比较唐兴华(上海中船临港船舶装备有限公司ꎬ上海２０００３２)摘㊀要:㊀介绍了辊子输送机的应用和分类ꎬ全面分析了辊子输送机的总阻力矩ꎬ重点阐述了摩擦阻力矩和惯性阻力矩的详细计算ꎬ得出了输送机驱动功率的计算公式ꎮ提供了应用实例ꎬ对比不同计算方法的差异ꎬ并讨论了产生差异的原因ꎬ同时也给出了一些合理的建议ꎮ研究方法和思路能够合理地指导设计ꎬ为辊子输送机的精细化设计提供了重要的理论参考ꎬ也为类似连续输送机的设计提供了重要的参考借鉴ꎮ关键词:㊀动力辊子ꎻ辊子输送机ꎻ功率计算ꎻ摩擦阻力矩ꎻ惯性阻力矩中图分类号:ＴＨ２２３㊀㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１００１－０８７４(２０２０)０６－００７２－０６ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＲｏｌｌｅｒＣｏｎｖｅｙｏｒＰｏｗｅｒＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＴＡＮＧＸｉｎｇｈｕａ(ＳｈａｎｇｈａｉＣｈｉｎａＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＬｉｎｇａｎｇＭａｒｉｎｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０００３２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｌｌｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬｔｈｅｔｏｔａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｒｑｕｅｏｆｒｏｌｌｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒｗａｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄꎬａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｍｅｎｔａｎｄｉｎｅｒｔｉａｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｍｅｎｔｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌꎬａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｙｏｒｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄꎬｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄꎬａｎｄｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｓｏｍｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｉｄｅａｓｃａｎｒｅａｓｏｎａｂｌｙｇｕｉｄｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎꎬｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｉｎｅｄｅｓｉｇｎｏｆｒｏｌｌｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒꎬａｎｄａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｎｖｅｙｏｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｐｏｗｅｒｒｏｌｌｅｒꎻｒｏｌｌｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒꎻｐｏｗｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎꎻｆｒｉｃｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｍｅｎｔꎻｉｎｅｒｔｉａｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏ￣ｍｅｎｔ０㊀引言辊子输送机具有结构简单㊁运行可靠㊁设备成本低㊁维护方便㊁布置灵活和自动化程度高等优点ꎬ是一种高效的机械化连续输送设备ꎬ得到了用户的青睐ꎬ广泛应用于机械加工㊁冶金㊁建材㊁化工与医药㊁轻工与食品和船舶建造等行业ꎮ有关辊子输送机的驱动功率计算ꎬ目前现有的参考文献和专著虽有不少相关介绍ꎬ但普遍存在概念不准确㊁无推导过程㊁无创新的重复照搬引用和考虑片面等问题ꎬ会误导初学者和相关工程技术人员ꎮ有些参考文献和专著提供的公式ꎬ据此设计选型会造成电动机功率非常保守ꎬ能源浪费严重ꎬ存在很多局限性ꎮ明确辊子输送机的驱动功率计算ꎬ既能科学指导工程设计人员ꎬ保证设计质量ꎬ又能更好地揭示传动机理ꎬ帮助初学者和相关技术人员建立科学的基本思路ꎬ为类似传动的设计计算提供参考ꎮ因此有必要对辊子输送机的驱动功率进行深入系统地研究ꎬ总结出一种实用的计算方法ꎮ１㊀辊子输送机的分类辊子输送机按照输送方式分类可分为动力式的和无动力式的ꎮ动力式辊子输送机本身具有驱动装置ꎬ辊子转动呈主动状态ꎬ可以严格控制被输送物品的运行状态ꎮ按照传动方式ꎬ动力式辊子输送机可以分为链传动㊁带传动和齿轮传动３种ꎮ其中链传动分为单链传动和双链传动ꎮ单链传动结构布置紧凑ꎬ适用于轻载㊁低速和持续运行的场合ꎮ双链传动结构相对复杂ꎬ适用于载荷较大㊁速度较高和启制动比较频繁的场合ꎮ图１为单链传动示意图ꎬ图２为双链传动示意图ꎮ图１㊀单链传动辊子输送机图２㊀双链传动辊子输送机㊀㊀在每个辊子或几个辊子上安装有相同的链轮(单链传动用单链轮ꎬ双链传动用双链轮)ꎬ分别用链条与前后辊子相连接ꎬ驱动装置驱动其中一个辊子转动ꎬ链条会带动其他的辊子一起转动ꎮ辊子输送机按照辊子支承方式分为定轴式和转轴式ꎮ定轴式辊子输送机辊子绕定轴转动ꎬ辊子转动部分自重轻ꎬ运行阻力小ꎬ安装和调整不方便ꎬ多适用于轻载场合ꎮ定轴式辊子输送机本身无动力ꎬ属于无动力式辊子输送机ꎮ转轴式辊子输送机的辊子和轴一起转动ꎬ转轴安装在两端的轴承座内ꎬ便于安装和调整ꎬ多用于重载和运行精度高的场合ꎮ２㊀辊子输送机驱动功率计算辊子输送机依靠驱动辊子作用在被输送物品上的摩擦力而使物品产生运动ꎮ驱动辊子输送机ꎬ需要克服作用在辊子旋转轴上的阻力矩ꎮ辊子输送机驱动的总阻力矩主要由摩擦阻力矩ꎬ被输送物品的惯性阻力矩和辊子旋转惯性阻力矩组成ꎮ２.１㊀摩擦阻力矩辊子输送机的摩擦阻力矩Ｍｆ主要包括:辊子轴承摩擦力矩Ｍ１和物品沿辊子输送的摩擦阻力矩Ｍ２ꎮＭｆ＝Ｍ１＋Ｍ２(１)㊀㊀辊子轴承所承受的径向力主要来源由被输送物品重量ꎬ辊子旋转部分重量和辊子输送机驱动链条重量组成ꎮ辊子轴承的摩擦力等于所承受的径向力乘以摩擦因数ꎬ辊子轴承的摩擦力矩等于轴承的摩擦力乘以轴承的内径(即辊子的轴径)ꎮ辊子轴承摩擦力矩Ｍ１如下:Ｍ１＝μ(ｚｑ＋ＧｍＬ＋ＧｃＬ)ｄ/２(２)式(２)中:μ为辊子轴承的摩擦因数ꎻｚ为输送机辊子数量(传动辊子和非传动辊子数量之和)ꎻｑ为单个辊子的旋转部分重量ꎬＮꎻ包括辊子轴和轴上的链轮重量ꎻＧｍ为被输送物品的单位长度重量ꎬＮ ｍ－１ꎻＬ为辊子输送机输送长度ꎬｍꎻＧｃ为辊子输送机驱动链条的单位长度重量ꎬＮ ｍ－１ꎻｄ为输送机辊子的轴径ꎬ即轴承的内径ꎬｍꎮ其中辊子轴承的摩擦因数μ值按照表１选取ꎮ表１㊀辊子轴承的摩擦因数μ值工作条件滚动轴承滑动轴承良好０.０１~０.０１５０.１~０.１５中等０.０１~０.０２０.１５~０.２恶劣０.２~０.２５㊀㊀良好工作条件:清洁干燥㊁无磨损性灰尘的室内ꎮ中等工作条件:湿度正常㊁少量磨损性灰尘的室内ꎮ恶劣工作条件:大量磨损性灰尘的室外ꎬ最好用滑动轴承而不用滚动轴承ꎮ根据理论力学１７８５年发表的滚动摩擦原理ꎬ导出了有量纲的滚动摩擦因数ｋꎬ因此物品沿辊子输送的摩擦阻力矩Ｍ２如下:Ｍ２＝ｋＧｍＬ(３)㊀㊀滚动摩擦因数ｋ值取０.０００５ｍꎮ由公式(１)~(３)得出辊子输送机的摩擦阻力矩Ｍｆ如下:Ｍｆ＝μ(ｚｑ＋ＧｍＬ＋ＧｃＬ)ｄ/２＋ｋＧｍＬ(４)２.２㊀被输送物品的惯性阻力矩辊子输送机在启动时ꎬ需要克服被输送物品的惯性阻力矩Ｍｍｉꎬ被输送物品的惯性阻力矩Ｍｍｉ计算如下:Ｍｍｉ＝ＧｍＬａＤ/２(５)式(５)中:Ｇｍ为被输送物品的单位长度重量ꎬＮ ｍ－１ꎻＬ为辊子输送机输送长度ꎬｍꎻａ为被输送物品的启动加速度ꎬｍ ｓ－２ꎻμ为辊子轴承的摩擦因数ꎻＤ为输送机辊子外径ꎬｍꎮ启动时ꎬ被输送物品不产生打滑的条件为物品与辊子之间的黏着摩擦力大于等于启动时产生的惯性力ꎬ表达式为:３７２０２０年第６期唐兴华:辊子输送机功率计算方法比较㊀㊀㊀ＧｍＬｆȡＧｍＬ/ｇａ(６)式(６)中:ｆ为被输送物品与辊子之间的黏着摩擦因数ꎻｇ为重力加速度ꎬｍ ｓ－２ꎮ由式(６)知ꎬ被输送物品的启动加速度ａ小于等于ｇｆꎮ式(５)转换如下:Ｍｍｉ＝ＧｍＬｇｆＤ/２(７)㊀㊀黏着摩擦因数ｆ与被输送物品对辊子的滑动摩擦角θ的关系如下:ｆ＝ｔａｎθ(８)㊀㊀为辊子轴承为球轴承时ꎬ物品对辊子的滑动摩擦角θ值按照表２选取ꎮ表２㊀物品对辊子的滑动摩擦角θ值和黏着摩擦因数ｆ值被输送物品物品重量/Ｎ滑动摩擦角θ黏着摩擦因数ｆ木箱９０~２２０２ʎ１８ᶄ０.０４木箱２３０~６５０２ʎ０.０３５木箱６８０~１１００１ʎ４３ᶄ０.０３纸板１４~３０４ʎ０.０７纸板３０~７０３ʎ２６ᶄ０.０６纸板７０~２３０２ʎ５２ᶄ０.０５结构木 ２ʎ１８ᶄ０.０４钢板 ０ʎ５５ᶄ０.０１５铸件 ０ʎ５２ᶄ０.０１５２.３㊀辊子旋转部分惯性阻力矩辊子输送机在启动时ꎬ需要克服辊子旋转部分的惯性阻力矩Ｍｒｉꎬ被输送物品的惯性阻力矩Ｍｒｉ计算如下:Ｍｒｉ＝ｚＪε(９)式(９)中:ｚ为输送机辊子数量(传动辊子和非传动辊子数量之和)ꎻＪ为辊子旋转部分的转动惯量ꎬＮ ｍ２ꎻε为辊子旋转的角加速度ꎬｒａｄ ｓ－２ꎮ辊子旋转的角加速度ε计算如下:ε＝２ａ/Ｄ＝２ｇｆ/Ｄ(１０)㊀㊀式(１０)中符号含义同式(５)和式(６)ꎮ由式(９)和式(１０)可知ꎬ辊子旋转部分的惯性阻力矩Ｍｒｉ计算式如下:Ｍｒｉ＝２ｇｆｚＪ/Ｄ(１１)２.４㊀辊子输送机总阻力矩由式(４)ꎬ式(７)和式(１１)得出辊子输送机的运行总阻力矩Ｍ计算如下:Ｍ＝Ｍｆ＋Ｍｍｉ＋Ｍｒｉ＝μ(ｚｑ＋ＧｍＬ＋ＧｃＬ)ｄ/２＋ｋＧｍＬ＋ＧｍＬｇｆＤ/２＋２ｇｆｚＪ/Ｄ(１２)式(１２)中符号含义同式(１)~式(１１)ꎮ２.５㊀辊子输送机驱动功率辊子输送机的驱动轴功率Ｐ等于总阻力矩Ｍ乘以角速度ωꎬ计算如下:Ｐ＝Ｍω＝２ｖ[μ(ｚｑ＋ＧｍＬ＋ＧｃＬ)ｄ/２＋ｋＧｍＬ＋ＧｍＬｇｆＤ/２＋２ｇｆｚＪ/Ｄ]/Ｄ(１３)式(１３)中:ｖ为辊子输送机物品的输送速度ꎬｍ ｓ－１ꎮ其他符号含义同式(１)~式(１１)ꎮ驱动电动机功率Ｐｍ计算如下:Ｐｍ＝ＫＰ/η(１４)式(１４)中:Ｋ为功率安全系数ꎬ取１.３~１.５ꎻη为总传动效率ꎻ取０.６~０.８５ꎮ如采用多级串联传动ꎬ总传动效率会损失较大ꎬ不推荐采用过多的串联传动形式ꎬ可采用多驱动分段驱动形式ꎮ３㊀与现有文献的对比３.１㊀与文献[１]对比文献[１]介绍了辊子(滚柱)输送机驱动功率的计算过程ꎬ具体过程和各符号含义不做详细阐述ꎮ辊子输送机运行总阻力矩Ｍ计算式如下:Ｍ＝[μ(Ｇ＋ｚｑ)ｄ/Ｄ＋２ｋＧ/Ｄ]Ｄ/２＋ｚｊωｇｆ/ｖ＋ＧｆＤ/２(１５)㊀㊀对比(１５)和(１２)ꎬ虽然总阻力矩Ｍ的构成与式(１２)类似ꎬ但是文献[１]有如下明显不足之处:１)摩擦阻力矩计算未考虑链条重量ꎬ对于被输送物品为轻物品时ꎬ链条重量对摩擦阻力的影响不能忽略ꎮ２)辊子(滚柱)旋转部分的惯性阻力矩计算过程晦涩ꎬ无详细论证过程ꎬ且未提供黏着摩擦因数的具体数值ꎬ无实用性ꎮ３)被输送物品的惯性阻力矩计算过程同样未提供黏着摩擦因数的具体数值ꎬ无实用性ꎮ４)文献[１]的功率计算表达式中出现传动比ｉꎬ明显不对ꎮ综上所述ꎬ文献[１]仅仅提供一种计算思路ꎬ但是公式参数无数值参考ꎬ而且考虑不全面ꎬ不具有实用性ꎬ尤其不适合初学者ꎮ３.２㊀与文献[６]和[１２]对比文献[６]和[１２]分别针对单链传动和双链传动ꎬ给出不同的链条牵引力计算公式ꎬ并在得出链条牵引力的基础上分别给出了单链和双链传动驱动功率的计算公式ꎮ其具体过程和各符号含义不做详细阐述ꎮ单链传动链条牵引力计算式如下:Ｆ０＝ｆＬＤ/Ｄｓ(ｑＧ＋ｑ０＋ｍｄＣｄ＋ｍｉＣｉ)＋０.２５Ｌｑ０ｇ(１６)㊀㊀双链传动链条牵引力计算式如下:４７ 煤矿机电２０２０年第４１卷㊀㊀Ｆｎ＝ｆＷｓＱＤ/Ｄｓ(１７)㊀㊀对比(１６)ꎬ式(１７)和式(１２)ꎬ文献[６]和文献[１２]也有如下明显不足之处:１)链条牵引力的计算无任何推导过程ꎬ非常晦涩ꎬ不适合初学者理解和掌握ꎮ２)单链传动链条牵引力的组成ꎬ前一项ｆＬＤ/Ｄｓ(ｑＧ＋ｑ０＋ｍｄＣｄ＋ｍｉＣｉ)是指传动辊子㊁非传动辊子㊁被输送物品和链条的摩擦阻力ꎬ后一项０.２５Ｌｑ０ｇ很难理解ꎮ计算公式逻辑性不强ꎮ３)双链传动链条牵引力引入了传动系数Ｑ的概念ꎬ传动系数的数值无任何推导和交代ꎬ无法理解ꎬ逻辑性不强ꎮ４)双链传动链条牵引力未考虑链条重量的影响ꎬ和文献[１]有同样的片面性ꎮ５)经对比研究表明ꎬ双链传动传动辊子和非传动辊子的布置比例对链条的驱动功率计算结果有非常大的影响ꎬ不能指导初学者和有关工程技术人员ꎮ综上所述ꎬ文献[６]~[１２]虽然从链条牵引力入手ꎬ但是牵引力的计算有诸多不合理和欠解释的地方ꎬ实用性也不强ꎬ尤其不适合初学者ꎮ３.３㊀与文献[１３]对比文献[１３]给出了辊子输送机的一种区别于其他文献的功率计算方法ꎬ有一定的新颖性ꎮ文献[１３]列举了辊子输送机需要克服的功率组成ꎬ分别给出了相应的计算推导ꎮ具体过程和各符号含义不做详细阐述ꎮ驱动功率计算式如下:Ｎ＝９.８Ｖ[(μｄ＋２ｋ)Ｇ＋μｄＺｑ]/Ｄ＋ＧＶ３/(２Ｌ)＋９.８ＧＶΣＨ/Ｌ(１８)㊀㊀对比(１８)和(１２)ꎬ文献[１３]有如下明显不足之处:１)摩擦阻力矩计算未考虑链条重量ꎬ对于被输送物品为轻物品时ꎬ链条重量对摩擦阻力的影响不能忽略ꎮ２)未考虑辊子旋转部分的惯性阻力矩ꎬ考虑不全面ꎮ３)被输送物品的惯性阻力矩功率计算过程有错误ꎬＧＶ３/(２Ｌ)＝ＧＶ２/(２Ｌ)Ｖꎬ该式的物理含义是被输送物品的加速度等于Ｖ２/(２Ｌ)ꎮ显然物品的加速度大于Ｖ２/(２Ｌ)ꎬ换角度理解物品在加速时间内的输送距离小于Ｌꎮ因此被输送物品的惯性阻力矩功率计算不对ꎮ综上所述ꎬ文献[１３]虽然提供一种较新颖的计算思路ꎬ但是公式考虑不全面ꎬ公式推导有错误ꎬ适用性和实用性也有不足ꎮ４㊀实例说明４.１㊀实例对比针对现有文献中的主流观点ꎬ分别和本文观点进行了一定的对比研究ꎮ以下以实例进行对比:已知数据:辊子输送机辊子轴径ｄ为０.０５ｍꎬ辊子外径Ｄ为０.０７ｍꎬ传动辊子链轮节圆直径Ｄｓ为０.１０９ｍꎬ输送速度ｖ为０.３３３３ｍ ｓ－１ꎬ轴承摩擦因数μ为０.０２ꎬ单个辊子转动部分的质量ｑ为６３.８９６Ｎꎬ物品与辊子间的滚动摩擦因数(滚动摩擦力臂)ｋ＝０.０００５ｍꎬ单个辊子旋转部分的转动惯量Ｊ＝０.０４Ｎ ｍ２ꎮ对辊子输送机长度Ｌ为５~１２５ｍꎬ被输送物品的单位长度重量Ｇｍ为１００ｋｇ ｍ－１~５００ｋｇ ｍ－１时ꎬ分别计算了文献[６]~文献[１２]ꎬ文献[１３]和本文关于辊子输送机的轴功率ꎮ详细结果见图３~图７所示:图３㊀Ｇｍ＝１００ｋｇ ｍ－１各计算方法结果对比(非传动辊子数量为０)图４㊀Ｇｍ＝２００ｋｇ ｍ－１各计算方法结果对比(非传动辊子数量为０)图５㊀Ｇｍ＝３００ｋｇ ｍ－１各计算方法结果对比(非传动辊子数量为０)５７２０２０年第６期唐兴华:辊子输送机功率计算方法比较㊀㊀㊀图６㊀Ｇｍ＝４００ｋｇ ｍ－１各计算方法结果对比(非传动辊子数量为０)图７㊀Ｇｍ＝５００ｋｇ ｍ－１各计算方法结果对比(非传动辊子数量为０)㊀㊀由图(３)~图(７)得出如下结论:辊子输送机输送距离较短时(Ｌɤ５０ｍ)ꎬ上述计算方法的结果相对吻合ꎻ辊子输送机输送距离较远时(Ｌ>５０ｍ)ꎬ上述计算方法的结果出现了较大的差异ꎮ㊀㊀１)双链传动ꎮ文献[６]~文献[１２]的计算结果>>本文计算结果>文献[１３]计算结果ꎮ文献[６]~文献[１２]驱动轴功率明显超过其他计算方法很多ꎻ文献[１３]的计算结果比本文方法计算结果偏小ꎮ２)单链传动ꎮ本文计算结果>文献[１３]计算结果>文献[６]~文献[１２]计算结果ꎮ对上述结论的原因分析如下:短距离输送时(Ｌɤ５０ｍ)ꎬ各参考文献考虑不全面ꎬ对于计算结果的影响未凸显ꎬ各文献以及本文的观点均适用于短距离输送时的辊子输送机功率计算ꎻ较远距离输送时(Ｌ>５０ｍ)ꎬ各参考文献考虑不全面或者其他缺点对于计算结果的影响充分显现ꎮ１)双链传动ꎮ文献[６]~文献[１２]由于传动系数Ｑ的设置不合理ꎬ对计算结果造成了较大程度的放大ꎬ且输送物品重量越大ꎬ此放大效应越明显ꎬ因此必须要正确对待传动系数Ｑ的合理性以及严谨性ꎮ文献[１３]计算结果小于本文计算结果ꎬ主要由于其未考虑辊子旋转部分的惯性力矩以及被输送物品的惯性力矩错误计算ꎮ据分析ꎬ文献[１３]关于被输送物品的惯性力矩计算结果约为本文计算结果的１/７ꎮ２)单链传动ꎮ文献[１３]计算结果由于考虑了物品的惯性阻力矩ꎬ所以结果大于文献[６]~文献[１２]计算结果ꎮ文献[１３]关于轴承摩擦力矩计算中未考虑链条重量影响ꎬ且物品惯性阻力矩计算偏小ꎬ所以文献[１３]的结果计算小于本文观点的计算结果ꎮ４.２㊀合理建议对于双链传动ꎬ为了进一步深入研究传动辊子数量和非传动辊子数量的比例对于辊子输送机驱动轴功率计算结果的影响ꎬ取传动辊子数量ʒ非传动辊子数量＝１ʒ１ꎬ不同输送物品重量情况下ꎬ对比文献[６]~文献[１２]和本文观点的计算结果如图８所示ꎮ(ａ)Ｇｍ＝１００ｋｇ/ｍ(ｂ)Ｇｍ＝２００ｋｇ/ｍ(ｃ)Ｇｍ＝３００ｋｇ/ｍ(ｄ)Ｇｍ＝４００ｋｇ/ｍ(ｅ)Ｇｍ＝５００ｋｇ/ｍ图８㊀Ｇｍ＝１００ｋｇ ｍ－１~５００ｋｇ ｍ－１各计算方法结果对比６７ 煤矿机电２０２０年第４１卷㊀㊀㊀㊀由图(８)得出如下结论:１)对于文献[６]~文献[１２]ꎬ增加非传动辊子数量ꎬ可以降低轴功率ꎮ２)当传动辊子数量＝非传动辊子数量时ꎬ文献[６]~文献[１２]的计算结果较接近本文观点计算结果ꎮ３)对于初学者和相关工程技术人员ꎬ在设计时需要考虑增加非传动辊子数量在全部辊子数量中的占比ꎮ５ 结论１)较全面地分析了辊子输送机输送阻力矩ꎬ提出了一种辊子输送机功率计算方法ꎬ论证过程充分ꎬ能够合理地指导设计ꎮ２)对比研究了不同参考文献的观点ꎬ分析了各自存在的不足和局限性ꎬ举例讨论了不同计算方法的差异ꎬ给出了差异存在的原因分析ꎬ并给出了一些合理建议ꎮ３)研究方法和思路ꎬ为辊子输送机的精细化设计提供了重要的理论参考ꎬ也为类似输送设备的设计计算提供了一定借鉴ꎮ参考文献:[１]㊀洪致育ꎬ林良明.连续输送机[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ１９８２.[２]㊀汪志城.滚动摩擦机理和滚动摩擦系数[Ｊ].上海机械学院学报ꎬ１９９３(４):３５￣４３.[３]㊀濮良贵ꎬ纪名刚.机械设计[Ｍ].８版.北京:高等教育出版社ꎬ２００６.[４]㊀中国机械工业联合会.ＧＢ/Ｔ３８１１ ２００８起重机设计规范.[出版地不详]:[出版时间不详].[５]㊀陈春灿.轧机机组中小车拖动扭矩或功率的计算[Ｊ].有色金属加工ꎬ２０１０ꎬ３９(２):４６￣４７.[６]㊀刘光第.辊子输送机的设计与计算[Ｊ].铸造设备研究ꎬ１９９４(５):２３￣２７.[７]㊀张之仪.国内外辊子输送机的发展概况[Ｊ].铸造设备研究ꎬ１９９４(５):１０￣２２.[８]㊀王鹰.连续输送机械设计手册[Ｍ].北京:中国铁道出版社ꎬ２００１.[９]㊀徐正林ꎬ刘昌祺.自动化立体仓库实用设计手册[Ｍ].北京:中国物资出版社ꎬ２００９.[１０]㊀黄学群.运输机械选型设计手册[Ｍ].２版.北京:化学工业出版社ꎬ２０１１.[１１]㊀邱卫东.常用辊子输送机的设计与计算[Ｊ].机械研究与应用ꎬ２０１０(４):６９￣７０.[１２]㊀计三有ꎬ许先凯.自动化立体仓库辊子输送机的设计与计算[Ｊ].物流工程与管理ꎬ２０１２ꎬ３４(３):１０４￣１０５.[１３]㊀文小炎ꎬ史良蟾.辊子输送机的驱动功率计算[Ｊ].汽车科技ꎬ１９９７(５):５５￣６０.作者简介:唐兴华(１９８４ )ꎬ男ꎬ高级工程师ꎮ２００９年毕业于同济大学(硕士学位)ꎬ现主要从事船舶装备和生产流水线的设计工作ꎮ已发表学术论文２０篇ꎮ(收稿日期:２０２０－０３－２０ꎻ责任编辑:贺琪)７７２０２０年第６期唐兴华:辊子输送机功率计算方法比较㊀㊀㊀。
自动化立体仓库辊子输送机的设计与计算_计三有
单链传动，连续单链驱动辊子输送机链条的牵引力： F = fL（ Dr \ Ds） （ Wm + Wc + RdCd + RiCi） + 0. 25LW 式中： f———摩擦系数； L———输送机长度，m； Dr———辊子直径，m； Ds———辊子链轮节圆直径，m； Wm———单位长度物件重力，N / m； Wc———链条重力，N / m； Rd———传动辊子包括链轮不包括心轴的重力，N； Cd———辊子输送机每米内传动辊子数； Ri———从动辊子不包括心轴单件重力，N； Ci———辊子输送机每米内从动辊子数； W———每米链条的重力，N。 由于 Wm 远大于 Wc + RdCd + RiCi，故粗略计算： F = fL（ Dr \ Ds） + 0. 25LW 查表 6 选取 f = 0. 02
【文献标识码】 B
【文章编号】 1674 － 4993（ 2012） 03 － 0104 － 03
The Design of Roller Conveyor in Automated Warehouse
□ JI San － you，XU Xian － Kai （ School of Logistics Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430033，China）
【Key words】roller conveyor； automated warehouse
1 前言 自动化立体仓储，是物流仓储中出现的新概念，利用立体
仓库设备可实现仓库高层合理化，存取自动化，操作简便化。 在自动化立体仓库中，辊子输送机起到中转运输作用。辊子 输送机适用于输送平底成件物品，非平底物品或不规则物品 可 以 用 托 盘 进 行 输 送，在 输 送 过 程 中 可 以 同 时 完 成 焊 接、装 配、包装、称量、试验或储存等工艺程序，通过附加装置还可实 现物品的 升 降、翻 或 转 向。因 此，辊 子 输 送 机 广 泛 适 用 于 机 械、冶金、轻工、化工、医药、食品、邮电、建材、仓库和物资分配 中心等各部门。 2 辊子输送机的设计要求
辊子输送机的优化设计
d= x1
1 D= x2 5
B = 65x 3
∆= x 4 5
1 p = x 5 25 式中, x 1, x 2, x 3, x 4, x 5 为新的设计变量, 它们是
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无量纲化和量级规格化的。
(2) 尺度变换后目标函数和约束条件的简 化
将新的设计变量代入目标函数式 (3) , 化简 后得:
3 ( t1+ t2) 2 ( t2+ 2t3) + t3 t20- t33 ] 由于物品对单个辊子的最大作用力为 G P C 1 t, 则约束条件为:
960G P [ 3t0 t22+ t20 ( t2+ t3) - ( t2+ t3) 3-
3 ( t1+ t2) 2 ( t2+ 2t3) + t3 t20- t33 ]-
4Π2 360
×
tC
1D
3∆E
≤0
(12)
b1强度要求 Ρm =
F t2 4W
≤
[
∆]
式中 W —— 抗弯截面模数, 忽略壁厚 ∆ 二
次方以上各项, 则W
=
ΠD 2∆ 4
约束条件表示为:
G P (B - 3) - ΠD 2∆tC 1 [ ∆]≤0 (13)
c1刚度要求 f m =
F t32 48E J
③辊子间最小净空 ∃ 取 ∃ = 5mm , p - D
≥∃, 则约束条件为:
D + 0. 5- p ≤0
(6)
④辊子长度B 与物品宽度 b 关系 一般
取 B = b+ (5～ 20) , 即 b+ 5≤B ≤b+ 20, 则约
轻型辊子输送机的设计计算
轻型辊子输送机的设计计算一．原始数据（1）辊子输送机的型式、长度以及布置方式。
（2）物品的输送量（单位时间输送的物品件数）、输送速度、载荷在辊子输送机上的分布情况。
（3）单个物件的质量、材质、外形尺寸。
二．基本参数计算（一）辊子长度1.辊子输送机直线段圆柱形辊子输送机直线段的辊子长度一般可参照图18-17，按下式计算：L=B+△B 18-1式中L=辊子长度，mmB=物件宽度, mm△B=宽度裕量，mm，可取△B=50～150mm图18-17 圆柱形辊子输送机断面图对于底部刚度很大的物件，在不影响正常输送和安全的情况下，物件宽度可大于辊子长度。
采用轮形辊子的多辊（短辊）输送机，其输送宽度一般可参照图18-18，可按下式计算：W=B+△B 18-2式中W=输送宽度,mmB=物件宽度,mm△B=宽度裕量,mm,可取△B=50mm。
图18-18 多辊（短辊）输送机断面图图18-19 圆弧段的圆锥形辊子当多辊少于4列时，只宜输送刚度大的平底物件，物件宽度应大于输送宽度，可取W=（0.7～0.8）B。
2.辊子输送机圆弧段辊子输送机圆弧段的圆锥形辊子，其辊子长度可参照图18-19，按下式计算：l=B-+++2LR△RB2)2/(18-3)(式中l=圆锥形辊子长度，mmR=圆弧段侧半径，mmB=物件宽度，mmL=物件长度，mm△B=宽度裕量，mm ，可取△B=50～150mm,B 较大时取大值。
在既有直线段又有圆弧段的辊子输送机线路系统中，输送同一尺寸宽度的物件，圆弧段的辊子长度要大于直线段的辊子长度。
一般取圆弧段的辊子长度作为该线路系统统一的辊子长度。
（二）辊子间距辊子间距P 应保证一个物件始终支撑在3个以上的辊子，一般情况下可按下式选取P=31L 18-4对要求输送平稳的物品P=(5141～)L 18-5式中 P---辊子间距mm L---物件长度mm(三) 辊子直径辊子直径D 与辊子承载能力有关，可按下式选取：F ≤［F ］ 18-6式中 F---作用在单个辊子上的载荷，N ［F ］---单个辊子上的允许载荷，N作用在辊子上的载荷F,与物件质量，支承物件的辊子数以及物件底部特性有关，可按下式计算：F=mg/(K 1K 2n) 18-7式中 m---单个物件的重量，kgK 1---单列辊子有效支承系数，与物件底面特性及辊子平面度有关，一般可取K 1=0.7,对底部刚度很大的物品，可取K 1=0.5;K 2---多列辊子不均衡承载系数，对单列辊子，取K 2=1，对双列辊子，取K 2=0.7～0.8：n---支承单个物件的辊子数 g---重力加速度，取g=9.81m/s 2单个辊子的允许载荷［F ］，与辊子直径及长度有关，可从产品样本中查取。
常用辊子输送机的设计与计算
常用辊子输送机的设计与计算
辊子输送机是一种常见的物料输送设备，广泛用于工矿企业中。
其设计与计算需要考虑以下几个方面：
1. 载荷计算：根据输送物料的重量、密度、粒度等参数，计算出辊子输送机的载荷。
2. 驱动力计算：根据输送物料的速度、长度、摩擦系数等参数，确定所需要的驱动力大小。
3. 轴功率计算：根据驱动力和转速，计算出辊子输送机的轴功率大小。
4. 中心距计算：根据轴功率和传动装置的效率，计算出辊子输送机的中心距大小。
5. 选用带宽：根据输送物料的宽度和输送能力，确定所需带宽大小。
6. 减速器选型：根据轴功率和速比要求，选用合适的减速器。
7. 辊子选型：根据带宽和输送物料的性质，选用合适的辊子，如钢辊、聚氨酯辊、高分子辊等。
8. 框架设计：根据输送物料的重量和长度，设计合适强度和刚度的框架。
综上所述，辊子输送机的设计与计算需要综合考虑多个参数，确保设备能够稳定可靠地工作，满足物料输送的要求。
辊道输送机技术参数
辊道输送机技术参数
1. 输送能力：指单位时间内能够输送的物料量，通常以吨/小时或千克/小时表示。
2. 输送速度：指辊道输送机的运行速度，通常以米/分钟或英尺/分钟表示。
3. 输送长度：指辊道输送机的总长度，包括水平和倾斜部分。
4. 输送宽度：指辊道输送机的有效宽度，即能够输送物料的最大宽度。
5. 辊道直径：指辊道输送机上辊子的直径，通常以毫米或英寸表示。
6. 辊道间距：指相邻两个辊子之间的距离，通常以毫米或英寸表示。
7. 驱动方式：指辊道输送机的驱动方式，包括电动、液压、气动等。
8. 电机功率：指驱动辊道输送机所需的电机功率，通常以千瓦或马力表示。
9. 倾斜角度：指辊道输送机的倾斜角度，通常以度表示。
10. 噪音水平：指辊道输送机运行时产生的噪音水平，通常以分贝表示。
11. 控制方式：指辊道输送机的控制方式，包括手动、半自动、全自动等。
12. 安全保护装置：指辊道输送机上配备的安全保护装置，如紧急停止按钮、防跑偏装置、过载保护装置等。
以上是一些常见的辊道输送机技术参数，具体参数可能因不同的应用场景和要求而有所不同。
在选择和设计辊道输送机时，需要根据实际情况考虑这些参数，以确保其满足输送需求并具有良好的性能和可靠性。
辊子输送机
(2)链传动辊子输送机
① 连续链传动的链条张力Fc和电动机功率Pc
D Fc fL Ds (Gm q1 qd Cd qiCi )g 0.25 Lq1g(N )
式中 f：总摩擦系数；
Pc
Fc Dsv
1000 D
(k w)
v nD (m / s)
6000 i1i2
L：输送机长度(m)； Ds ：传动辊子上的链轮节圆直径(cm)； Gm ：单位长度上输送物品的质量(kg/m)； q1 ：单位长度的链条质量(kg/m)； qd ：传动辊子带链轮的单件质量(kg); Cd ：输送机每米长度内传动辊子数(个/m)； qi ：非传动辊子的单件质量(kg)； Ci ：输送机每米长度内非传动辊子个数(个/ m)； v ：输送速度(m/s)； η ：传动效率；
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② 传送带在驱动滚筒处的张力
F1 K1Fe (1 K2 )Fe
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(1)、重力式辊子输送机的主参数
① 倾角β
倾角一般取 β=2%~4%， 实际中视物品 的种类而定。
20
输送机倾角β
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② 重力式辊子输送机上的物品运行速度
vk
2ห้องสมุดไป่ตู้L{sin
[(1
zqr G
)
d
D
2k D
cos ]} v02 (m /
s)
式中
vk ；物品输送距离为L时的速度(m/s)； g ：重力加速度，g=9.81(m/s2)； L ：输送机斜面长度(m)； β：输送机对水平面的倾角； z ：与单件物品同时接触的辊子数； qr ：一个辊子旋转部分的质量(kg)； G ：所运单件物品的质量(kg)； μ ：辊子轴承中的摩擦系数； d ：辊子轴颈的直径(cm)； D ：辊子外径(cm)； k ：物品沿辊子的滚动摩擦力臂(cm)； v0 ：物品进入输送机时的初速度。
转轴式辊子输送机的设计
转轴式辊子输送机的设计摘要本文介绍了转轴式辊子输送机的种类及特点，论述了该工作装置的开发背景、发展方向，并对其工作装置进行了详细的设计。
其中主要包括输送辊台、机动转台两部分的设计。
亦即对机动转台的驱动装置、转向机构、液压升降系统总体结构进行设计并确定了参数。
该设备是一种用途广泛的连续输送设备，除具有结构简单、运转可靠、维护方便、经济、节能等优点外，最突出的就是它与生产工艺过程能较好地衔接和配套，并有功能的多样性，可与其它设备组成比较完整的生产线、装配线。
本次设计的目的就是实现平面内全自动化的输送，以便更好的应用于生产中。
在工业发达国家，迅速发展的转轴式辊子输送机制造业早已进入成熟阶段，形成了专业化和规模生产。
各类通用和专用产品，结构形式多样，规格品种俱全，并且不断推陈出新，可以满足各行各业的需要。
关键词转轴式辊子输送机；生产线；装配线；输送；自动化Design of the roller platform of the transmissionAbstractThis paper introduced the type and characteristic of conveying roller-table, and elaborated the development background and the development direction of the equipment. Besides, it made a detailed design to the work installment. The design mainly included two parts, the transmission roller-table and the power feed rotary table. And it means to make determination of the overall structure and the parameter about the power feed rotary table drive, rotation mechanism, the hydraulic pressure jacking system.This equipment is one kind of versatility conveying equipment, it has advantages such as simple structure, reliable operation, easy maintenance, economy, energy-saving, the most prominent of which is that the conveying roller-table and the production process can be joined and matched well. And the function is bined to other equipment, it can compose quite complete production lines and assembly line.The goal of this design is to accomplish the automatic transportation, which make the equipment be applied to the production better.Keywords Conveying Roller-table; Production Line; Assembly Line;Conveying；Automation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1转轴式辊子输送机的发展过程 (1)1.2 转轴式辊子输送机设计的目的和意义 (1)1.3 转轴式辊子输送机的特点及运行特性 (2)1.3.1 转轴式辊子输送机的特点 (2)1.3.2 现代转轴式辊子输送机的运行特性 (3)1.4 转轴式辊子输送机现代设计方法 (3)第2章转轴式辊子输送机总体结构及部件 (5)2.1 转轴式辊子输送机的结构及特点 (5)2.2 辅助装置及转运方式 (6)2.2.1 万向球台、机动转台 (7)2.2.2 转运小车 (7)2.2.3 升降输送机 (7)2.3 输送机部件 (7)2.3.1 辊子 (8)2.3.2 机身 (10)2.4 驱动装置 (10)2.5 本章小结 (11)第3章转轴式辊子输送机的参数计算 (12)3.1 原始数据 (12)3.2 基本参数计算 (12)3.2.1 辊子长度 (12)3.2.2 辊子间距 (13)3.2.3 辊子直径 (13)3.2.4 输送机高度 (14)3.2.5 输送速度 (14)3.3 动力式辊子输送机计算 (14)3.3.1 链条牵引力 (14)3.3.2 功率计算 (15)3.4 辊子输送机选型参数 (16)3.5 本章小结 (16)4.1 转台驱动装置总体设计 (17)4.1.1 选择电动机 (17)4.1.2 计算传动装置的总传动比、运动和动力参数 (18)4.2 蜗杆和蜗轮的结构设计 (18)4.2.1 最小轴径的确定 (20)4.2.2 确定各轴段的直径和长度 (21)4.2.3 蜗轮轴的强度计算 (22)4.3 链传动的设计 (24)4.4 键的选择与校核 (25)4.5 本章小结 (26)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A (30)附录B ................................................................................ 错误！未定义书签。