一种螺旋输送链的设计
《起重运输机械 》 2008 (9)
一 种 螺 旋 输 送 链 的 设 计
重庆大学机械工程学院 刘小波 谢志江 郭煜敬 昆明万锐鹍鹏机电有限公司 潘金龙
摘 要 : 根据实际需要在传统侧弯顶板滚子链基础上提出了一种螺旋输送链的设计思路 , 详细探讨了实现
螺旋输送的工作原理 , 并设计开发了一种螺旋输送设备对这种螺旋输送链进行了设计验证。结果表明 : 该输送
链实现了设计的输入要求 , 可根据需要对该链进行产品系列化。
关键词 : 螺旋输送链 ; 顶板滚子链 ; 导轨
Abstract: This paper introduces a new screw conveyor chain, an imp roved one to traditional side - bend top - plate
roller chain, focusing on screw conveyingmechanism. A screw conveyorwith such chain is developed and is tested. The re2
sults show that the chain can meet screw conveying requirements and can be series manufactured.
Keywords: screw conveyor; top - plate roller chain; guide rail
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作 者 : 杨建军
地 址 : 青岛市抚顺路 11号青岛理工大学机械工程学院
邮 编 : 266033
收稿日期 : 2008 - 01 - 18
链传动是应用较广泛的一种机械传动 , 其机
械传动效率大于 93% [ 1 ] 。以链条为输送元件的输
送机械都具有许多独特的优点 , 如输送物品多样
性、苛刻环境适应性、物品流向任意性、输送位
置精确性、输送节拍可控性、空间输送复杂性等。
随着技术的进步和生产扩大化 , 链条已与现代化
工业生产流程中的工艺过程结合在一起 , 组成自
动化程度较高的生产线如航空货物处理系统、高
货架仓储等 , 从而使基于链传动的各种设备在工
农业生产中占有重要地位。
目前 , 输送链正进入立体传递作业中的应用
场合 , 为此 , 国内外有关科研单位及厂家针对立
体传递作业的不同使用条件 , 相继研制开发出如
悬挂输送链、顶板输送链等产品。对于垂直提升
物料大部分都采用了垂直提升机和以 S型弯道为
主多链条输送设备群 , 虽然都能满足使用目的 ,
但垂直提升机及其进出口辅连设备的电气控制比
较复杂 , S型链条输送设备群的控制电机数量多
而带来设备保养复杂 、维护成本大等很多不利
因素 。
1 传统顶板输送链的结构与工作原理
顶板输送链专门用于平顶式输送机 , 常用来
输送玻璃瓶、金属易拉罐、各种塑料容器、包裹 ,
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也可输送自助餐物品与机器零件等。顶板滚子链
是在基本的滚子链上装上顶板 , 顶板与滚子链的
销轴紧密固定在一起 , 随销轴一起运动 , 见图 1。
顶板是输送物料的承托平面 , 起输送物料作用 ;
而滚子链则与传统链条一样 , 通过与驱动链轮啮
合实现传动功能来实现物料的输送。顶板滚子链
根据使用的情况不同 , 可分为直行顶板滚子链和
侧弯顶板滚子链 (见图 1) 。
图 1 顶板滚子链简单结构
( a) 直行顶板滚子链 ( b) 侧弯顶板滚子链
11顶板 21滚子链
在实际运用中 , 顶板滚子链的输送链板需要
有输送导轨支承 , 工作时链板沿导轨滑动 , 见图
2。为了保护链条和降低链条移动时与导轨间的摩
擦系数 , 需在工作区段的导轨上铺上输送衬垫 ,
输送衬垫的材料经常会选择摩擦系数比较低且强
度高的超高分子重聚乙烯。
图 2 顶板滚子链输送局部图
( a) 直行顶板滚子链 ( b) 侧弯顶板滚子链
11输送链板 21输送导轨 31输送衬垫
直行顶板滚子链只能沿直线运动 , 见图 2a,
要求主动链轮与从动链轮共面 , 而侧弯顶板滚子
链能沿具有一定曲率半径的曲线移动即所谓的部
分圆周运动 , 即使 2链轮存在不共面的情况下也
能使用。在侧弯顶板滚子链中链条的销轴与内外
链板的销轴孔是特殊设计和加工的 , 如销轴孔是
椭圆腰型孔 , 加工复杂。其应用时需充分考虑侧
弯顶板滚子链的侧弯能力与导轨的曲率半径相匹
配 , 而且两者的半径必须在侧弯顶板滚子链的适
用范围内。侧弯顶板滚子链在做圆周运动时 , 其
外链板或装夹在此的顶板在向心力的作用下会与
导轨发生滑动摩擦 , 消耗很大部分的功率。
在立体传递作业施工中 , 要求在指定的立体
空间内实现物料的垂直提升 , 理论上可以让侧弯
顶板滚子链做螺旋线上升滑动 , 从而实现附着在
输送链板上的输送物料的上升或下降 , 见图 3。但
根据前面的分析 , 这种运动要求不太容易实现。
传统的侧弯顶板滚子链要实现这一运动 , 会对输
送导轨和输送链提出比较苛刻的要求 , 不但要求
链节单元具有上升和转弯的复合运动功能 , 而且
导轨还要耐磨并具有一定的刚度。
图 3 物料螺旋输送示意图
2 螺旋输送链的设计思路及主要构成
为了实现输送物料的螺旋上升或下降 , 满足
垂直提升要求 , 也为了解决传统侧弯顶板滚子输
送链的转弯内侧因与输送导轨发生滑动摩擦而损
伤导轨 , 以及付出更多的驱动力矩的问题 , 在传
统侧弯顶板滚子链应用的基础上 , 本文提出了一
种新型螺旋输送链 , 见图 4。该输送链主要由链
节偶 2、传动用销轴 3、输送物料用顶板 1、与螺
旋型圆弧导轨组 7组成滚动摩擦并且起导向作用
的导轮组 4、 5 以及固定顶板用的 支承销 6 等
组成 。
图 4 螺旋输送链结构图
11顶板 21链节 31传动销 41上导轮
51下导轮 61支承销 71导轨组
工作原理分析 : 当螺旋输送链处在螺旋运动
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时 , 该链主要是做实现物料提升的垂直运动和圆
周运动 , 这 2个运动组合起来就形成了螺旋运动。
根据系统论的知识 , 可以将其简化或分解进行分
析。要想实现单一垂直上升运动 , 只需满足链节
偶 1绕传动销轴 2做顺时针旋转运动到某一个合适
角度即可 , 见图 5。同理 , 要想实现单一圆周回转
运动 , 只需满足链节偶 3绕支承销轴 1做逆时针旋
转运动到某一个合适角度即可 , 见图 6。
图 5 输送链做纯垂直运动的示意图
11链节 21传动销
图 6 输送链做纯回转运动的示意图
11支承销 21传动销 31链节
按照机械设计有关原理 , 只要 2种运动组合
起来满足一定的设计条件就会形成具有实际意义
的螺旋运动 , 见图 7 (采用三维设计软件 Solidwoks
建模 , 从中截取片段 ) 。即可实现通过简单电气控
制带动物料的螺旋上升即垂直提升。
图 7 螺旋输送局部图 (去顶板 )
3 设计验证分析
根据前面的理论分析和现场实际的需求 , 研
制开发了 1台螺旋输送设备 , 见图 8。其主要输送
物料为盛装 50 条烟的纸箱 , 要求垂直提升高度
5 m, 旋转直径为 216 m, 提升能力 30箱 /m in。根
据输入要求 , 确定该台螺旋输送设备的主要参数
为螺距 018 m, 旋转半径 113 m, 链节距 75 mm,
顶板尺寸规格 200 mm ×50 mm ×10 mm。从设计到
安装调试用时 4个月 , 现场运行情况良好 , 基本
满足设计要求 , 证明该种螺旋输送链的设计思路
在理论上和实际运行上的可行性。由于在生产制
造过程中 , 特别是链节偶的制造中 , 供应方降低
了设计要求 , 给装配调试带来了很大困难 , 如链
条销孔圆柱度误差很大 , 同轴度也差 , 导轮注塑
成型后气孔较多。经过与专门生产链条的某链条
厂协商重新按照设计图纸进行加工制造 , 解决了
上述问题。试验结果表明 : 该输送链在样板段导
轨上运行情况良好 , 无卡阻现象。
图 8 螺旋输送机
4 结论
根据某种侧弯顶板滚子链的运行轨迹和市场
的实际需要 , 设计开发了一种用于能垂直提升物
料的螺旋输送链。由于是新开发产品 , 需要在实
际运行中进行长时间的运行验证。此类产品的开
发 , 可以根据本文的设计思路加以改进 , 还可根
据实际需要对此类产品进行系列化开发 , 以满足
不同使用条件。
参 考 文 献
1 成大先 1机械设计手册 1北京 : 化学工业出版社 , 2004
2 苏州特种链条厂 1输送链与特种链工程应用手册 1北
京 : 机械工业出版社 , 2000
3 吉林工业大学链传动研究所 1中国链条 ·链轮 1北京 :
机械工业出版社 , 2000
作 者 : 刘小波
地 址 : 重庆大学机械工程学院 317 - 2谢志江转
邮 编 : 400044
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