铁屑加工机传输设备的设计浅析

铁屑加工机传输设备的设计浅析

石磊

富士达电梯配件 (上海 )有限公司 上海 201611

摘 要：此文内容主要讲解本公司为了减少成本、空间、人员劳动力和在设备场所环境的置放条件进行设计改善，请购得一台普通铁屑压饼机。在工作运转过程时输送系统习惯性的出现故障，无法根据公司的生产获得方便，经常性在工作过程时发生很多的问题点，于是根据场所环境的现场进行整改设计，可以让设备越来越智能化，同时有可达到设想的状态。

对设计设备整个过程中，进行了现场归纳后对之前整个的系统进行了更新设计。大部分重要的零配件开始选择及应用，特别是传送设施的一体化整改和使用选择；经过对比的有效方法选择合适的设施源和多变灵活的输送机构、运转速度控制机构，使得一套合理化的输送系统有了合适的选择，然后立体软件进行设计。

关键词：铁屑加工机；传输系统；智能化改造；设计

一、引言

现使用的铁饼传输机设备属于归纳为半自动设备，在工作生产使用过程中发现诸多的问题，比如说：链板中的链条经常卡死、电机经常烧坏、加压铁饼出来料的地方和机械传输机出现错位、加压好的储料箱人工更换不准时。会产生储料箱行动不方便移动，所以需要一台机械设备工作运行平稳、节省人工和物力的要求，同时也能够达到工作需求的传输稳定的机械设备。

经常使用的物料小推车铁屑加满后，由人力推到设备升降工作区，按动工作电机传动链条可以把物料小推车通过指定的路径，把它倒入铁屑储存箱，再使用液压缸设备旋转压缩物料。设备工作进行的时候，方有电动机的起动，传动给油泵由此工作，吸纳油箱里面的工作液压油，经过液压设备油管的传输，被输送到各个液压设备油缸里面，指使油缸里面的活塞工作杆做纵向动作运动加压物料箱中的各种铁屑。加压好的饼块经过设备的出料口，进入到链条式传输带上,传送带感应到有物料落下，启动电机开始运转，物料被传送到出料口由物料车储收，当物料车储满后发出警报提示，有规定人员调换物料车。总体布置图见图1。包括：机械传输系统、机械旋转机构、机械底座支架。

图1 总体布置图

二、传输机参数

通过现场的环境测量，在使用时对设计的传输设备的参数量取，现场用相关量具设备进行模拟演示，经过反复推敲实验可以达到预想的效应。

传输机支架的总体长度为L=1.65米，宽度为W=0.65米，高度为H=2.35米，其中物料漏斗工作区长L=0.95米，宽度为W=0.45米，斜度传输区长L=1.43米，宽度为W=0.35米，出料口长=0.92米，传输系统线路经过链板所传输速度为v=15m/min.(设计尺寸见图2)

图2 总设计尺寸

三、配件的设计

生产加工出来的铁饼经过第一个输送机，物料出来时传感器检测到有东西送出，送到链板式自动输送机上，同时机械链板自动传输机的速度可自由调节。

物料被传输送出时容易产生一部分的废铁屑，为了能够在机械旋转过程中可以同时进行，所以采取机械链板式作为首先的选择。设备的外形如图3。

在钢材支脚切割过程中长度可能会出现一点小小的误差，但根据的现场环境的地面尺寸也不一定完全的平整，因此为了使设备能够保持水平，经过对比后所以选择了可调式的顶升脚作为与地平面接触的机械部件。

图3 链板式传输机

支腿钢材的选择，因为物料传输线的要求必须要稳，而且高度要可调节式，中间的部分可以悬空，用来放置重量需达到800公斤以上的铸铁，控制在长380mmX宽320mmX高658mm的尺寸范围内。作用主要是用重量稳定支架 ，保证传输线路正常使用，因此使用了10毫米的三角方钢和10毫米的钢板组合，通过气保焊焊接，钻孔 ，螺丝进行固定等布置，制作成一个中间悬空四角形成支架的灵活式支架。

因为框架及传输带所有的重量都有四只脚支撑，整体大约重量为130KG,有4套升降式顶升脚来做支撑，一个升降顶升脚所能承受的总重量为350KG，和通过调节式的地脚M25能支撑的重量为600KG的重量，完全可以满足工作中最大的工程需求。可调式顶升脚的有关技术参数及外形尺寸图详见表1和图4。

表1 顶升脚技术参数表

图4 顶升脚图

母线槽的整体质量为310KG，总长度为4.5米，从经验滚筒要选择为22根，因此每一根辊筒所承受力是：

F=G÷（0.7×n）=2000N÷（0.7×20）=143N

期间一根滚筒的距离是：

L=L总÷n=4000mm÷20=200mm

滚筒长度的选择依据为:整体物体宽度为+60mm~80mm，因为据此项目的整体考量，最后选择滚筒的长度为0.77m.

综合滚筒的承受能力直径选为62mm.

3.1 滚筒的受力分析

因一根滚筒所承受的力为143 N，因此，滚筒两头撑支力是

F=F(每根辊筒)÷2=143÷2=71.5N

（1）承受力见图5

图5 滚筒的受力图

（2）此滚筒承受力的矩弯图为图6

通过承受力示意图知晓，所有滚筒承受力的弯矩位置在辊筒靠中间的位置。

所以：Mmax=pl2/8=143x0.662/8=7.8Nm

图6 滚筒的受力弯矩图

（3）承受的滚筒扭矩见图7

所以：N=V/πD=141/3.14x0.06=750r/m

所以：M=9550xP/n=9550x0.6/750=7.6NM

图7 滚筒承受的扭矩图

通过此图解，所承受的滚筒扭矩力是它所承受范围之内（所以r是轴的半径）。

（4）通过四强度的知晓:

σ是弯曲为拉应力

τ是扭转为切应力

[δ]是应用应力，材质是35#，所其值是336MPa.

故轴的直径可以经过计算圆整为20mm，轴的尺寸可以基本定位为如图8

图8 轴的基本尺寸图

综合上面的计算参数，所以滚筒参数见表2。

表2 滚筒技术参数表，单位：mm

因为电动机的转速为1600r/m，而实际需要转速为650 r/m，所以其要求减速比为1:2，又因为积放式辊筒上的链轮为09B-14，所以驱动链轮因选为09B-7。

加压成铁饼经传输机输送到移动式传输机上，铁饼质量大约在4KG,瞬间滑落到工作时的传输机上同时对链板形成撞击，时间一久造成机械损坏，因此添加了单个的冲击钢板，此应用为铁饼滑落下来后，通过钢板缓冲下垂力度，而后铁饼再滑落到链板中，然后运输为放好的指定框里。

通过链板长时间工作过程中发生磨损、晃动等情况，主要是能够方便准确的拉调收拉的情况，即在轴承固定在铁板上，再后进行母铁板开槽，运动长度可以到达18公分，然后设定了拉力丝杆，作用于调节的时候两个的距离对称同步，达到现状使用的效果中。结构示意详见图9。

使用设备的传输机构较长，重量在设备的一边，为能分配分散重力，在贴近设备的中央地方，进行了一个受力转向轮，在设备工作时可以有效分担重力，同时根据现场的环境，可调节高度。此装置采用6MM毫米厚的钢板，进行折弯、冲孔、打磨等加工而成。导向轮是采用高精度轴承使用，可承受大约600KG的重量。

图9 传输链板设计样式

由齿轮电机带动一根直径为50MM的圆形轴进行旋转，因传输机受力不均，所以在传输机地下30CM处设计一个轴承旋转调节轮，作为支撑，有效保证工作正常运行。

当传送机构运行把物料运输到指定的铁框内，当传感器感应到铁框装满后，旋转电机开始转动，转到下一个铁框内，依次按照此顺序连续装满五框，旋转电机开始停止。

旋转轴承作为设备中频繁使用的零部件之一，对于它合理的选用是非常重要的，本次设计采用的是LK外球面的轴承，它具有高精度、高寿命、运转稳定、耐磨度高等特点。见图10。

图10 旋转示意机构图

同时设备旋转时，转速得响应要求高，但马达在长度精度、反应时间上低速工作时的平稳性等要求不是太高，因此齿轮调速电机的优点刚好可以满足设备的要求，因此选择齿轮电机比较实用同时可以达到工作的需要。

3.2马达功率的选择

①传输旋动马达功率

负载重量M=160KG，滚珠丝杆螺距P=8.4mm，滚珠丝杆的直径D=32mm，滚珠丝杆的自身重量M1=6KG,摩擦系数μ=0.1，机械效率η=0.9，滚珠丝杆移动速度v=12.6m/min,负载的选装半径为r=40mm。

马达转动轴惯量Jw=M×(P/2π)2= 160×(0.84/2π)2=2.9kgcm2

马达负载轴惯量Jb=M1×D2/8= 6×0.322/8=7.7 kgcm2

马达总的负载轴惯量Jl=Jw+Jb=15.6 kgcm2

马达旋转速V=v/p=1500r/min

需要的负载转矩T=M×g×r=160×9.8×0.04=62.72NM

马达功率W=T×V/9550=62.72×1500/9550=9.85Kw

根据以往的现象马达选择的是额定功率为3.5Kw，转速的额定值为1600rpm,电压的额定为380V,扭矩为80nm。

传输线路是旋转式的传输线路，承压力点从上到下，上支架臂传输为长1.6M，重量约260公斤,承压力不均,做底因要大过上支撑架质量的两倍方可保证运行。采用50毫米X50毫米X5毫米规格的角铁用作支架，上、下用10MM厚铁板用作支撑，最中央空间部分有一块重约900KG的铸铁压住底盘，保证正常的工作。

设备的零部件经下列序号的顺序进行一次安装。（见图11）

图11 装配图

1.钢支架2.升降脚3.铸铁块4.移动圆环5.10mm钢板6.轴套7.旋转马达8.轴9.传送支架

10.支压轮11.输送电机12.调节装置13.重量缓冲板14.防砸钢板15.链板

四、小结

前文针对铁屑加工机的传输系统无法自动的问题，设计了可以连续自动旋转的传输机。按照以前的设备，加工好的铁饼从传送系统输送到物料箱，物料箱装满后，必须有人去更换。同时需要把空的物料箱放回去，每次只能放一筐物料箱。现在使用的自动传输机是旋转式的，一次可以装满5个物料框,然后设备恢复到原位，可一次性清运掉，本身需要两个人操作，现只需一个人即可，同时一个人每天可节约两个小时。从公司长久的生产角度，大大节约了人工和物力，安全方面也得到了保障，同时提高了很大的效率，得到了公司领导及操作员工的好评。

参考文献：

[1]，刘魁主编，蒋得军编.机械制图［M］.高等教育出版社，2010.9.

[2]，赵曼玉主编，陈庭吉主审.工程力学［J］.华中科技大学出版社2008.5.

[3]，肖龙武主编，童辛生主审.工程材料与热加工［N］.华中科技大学出版社2009.9.

[4]，机械设计手册2008.5第五版［J］.化学工业出版社.

10