浅谈深入探讨几种可控节拍输送链的动力及论文
1 引言
机器的动力部分是机器的能量来源，它将各种能量转变为机器能(又称机械能)。所以在各种机器中，其所采用的动力源的形式、大小直接关系到机器的运行效能及稳定性。在现代工业中，随着技术进步及工艺革新，采用电力作为动力源进行拖动的应用更加普遍，并且电力拖动相较于其他动力源的应用比例也在不断扩大。所以在动力选型上，因为面对着更多更复杂的应用环境，恰当的选型方法是至关重要的。我们在某工程的具体运用中，使用顶置滚轮输送链时减速电机出现了问题，按照一般选型方法选出的减速电机在使用中出现了过载现象，我们在针对这一问题的判定及解决问题的过程中，总结归纳了该类输送机(可控节拍输送链)的动力及传动的选型方法。
2 可控节拍输送链的结构及特点
2.1 倍速输送链。
倍速输送链是由内链板、套筒、滚子、滚轮、外链板、销轴和止锁件等7 种零件组成。倍速输送链工作时的状态及增速原理如以下两图(与后文的动力选型有关)。链条被牵引运行，链条的滚子与承载轨道接触滚动，同时带动链条滚轮转动，从而使被运送的工装板不但会随着链条运动，还会受到滚轮转动的传动，其实际被输送的速度是二者之和。
2.2 侧置滚轮输送链、顶置滚轮输送链、链式自由辊道。
侧置和顶置滚轮输送链都是由链条本体和侧置(顶置)滚轮组成。形式多样，但结构雷同。 在工作时，链条被牵引运行，链条的承载滚子与承载轨道接触滚动，而侧置(顶置)滚轮处于自由状态，支撑被运送的工装板随着链条运动，当工装板被停止时，链条与工装板之间的侧置(顶置)滚轮可以自由转动，无须停止链条的运动。 链式自由辊道与上述两种链条工作原理上没有区别，只是应用场合不同而结构有所差异。
3 可控节拍输送链的动力及传动选型计算方法
3.1 选型路线遵循以下主要步骤
3.2 确定牵引链条所受最大张力
牵引链条所受的张力取决于拖动负载需要克服的阻力，阻力越大，链条张力越大。形成阻力的主要因素有：启动阻力、拖动负载运行所做的功、机构内部阻力等。启动阻力对于启停频繁或者启动阻力很大的.情况必须考虑，否则可忽略此因素，不必考虑。机构内部阻力是必须考虑的，一般根据机构特征选定补偿系数即可。拖动负载运行所做的功要考虑三方面，一为加速阻力，二为竖直提升所做的功，三为水平阻力。加速阻力没有特殊需求的，一般不必考虑，对此本文不论述。对于节拍输送链，因为都是水平拖动形式，所以主要考虑水平阻力。
节拍输送链水平阻力的来源：链条自重的摩擦阻力(F1)、拖动负载运行的摩擦阻力(F2)、挡停负载后形成的摩擦阻力(F3)。
总的阻力F=F1+F2+F3
F1=(q1L1)*μ1 μ1 为摩擦系数，q1 为链条每米重量，L1 为链条总长度;
F2=(q2L2)*μ2 μ2 为摩擦系数，q2 为承载的负载每米重量，L2 为带负载正常运行部分总长度;
F3=(q3L3)*μ3 μ3 为摩擦系数，q3 为承载的负载每米重量，L3 为被挡停部分的带负载部分之总长度;
F1 的计算模型直观，方法简单，值得注意的是F2 与F3 的计算。
对于一般的不增速链条，比如顶置或侧置滚轮链，托盘在被拖动时与链条没有相对运动，所以只需考虑链条滚轮与轨道的摩擦力，此时μ2=μ1，此系数是链条滚子的转动摩擦系数，其大小取决于其摩擦性质。
而当托盘被挡停时，托盘与顶置或侧置滚轮之间也有相对运动，所以在顶置滚轮和托盘之间也有摩擦阻力，设为μd，此时μ3=μ1+μdμd 的大小取决于其摩擦性质，当μ1=μd 时，μ3=2μ1。
但是对于增速链条，情况有所不同，当托盘不被挡停时，托盘受到增速运动，托盘比链条的运动速度快;此时不仅是链条滚轮与轨道之间有摩擦阻力，链条的承载滚轮与托盘间也有摩擦阻力，设其摩擦系数为μz，此时满足
F2=(q2L2)*μ2+(q2L2)*μz (1)
(q2L2)*μ2*d/2 ≥(q2L2)*μz*D/2 (2)
式(1)为力平衡，式(2)为力矩平衡 在此之所以特别考虑力矩平衡，是因为要考虑增速效果，当增速效果100% 时，意味着承载滚轮与链条滚轮之间没有相对转动(模型参看上文);而一旦式②不满足时，增速效果就开始下降，承载滚轮与链条滚轮之间开始转动，在这样的情形下，就与托盘被挡停时的状况相同了，所以我们也可以根据这一原理大致推算出增速的极限。
根据式(1)和式(2)可知，F2max=2(q2L2)*μ2
增速链条托盘被挡停时，要克服链条滚轮与轨道、承载滚轮与链条滚轮之间产生的摩擦阻力，此时
F3=2(q2L2)*μ3， μ3=μ2
3.3 确定所需扭矩
在动力选型中我们要有限考虑机构的输出扭矩是否足够，来确保传动机构的稳定性。 Na=F*S，其中F 为阻力之和，S 为转动半径(一般就是链传动的回转半径)
3.4 确定所需功率
P=F*v，其中v 为链条的运行速度。 μz 是一个滚动摩擦系数，值很小，
3.5 安全系数及工况对选型的影响
以上的计算只是考虑了理想状态，而实际应用中我们还需要根据具体环境、传动机构特点和工作制对选型结果进行修正。要正确选型，我们至少要考虑这些因素：传动效率、输送系统的平顺性、工作制、必要的安全系数。 传动效率要考虑到是整个系统的，因为所有的机构内部阻力最后都会需要动力来进行补偿。输送系统的平顺性对整个系统的运行影响最大，因为加工制作有经济性方面的考虑，出于现实因素常常不能保证较为理想的状态，当状态较差时会严重影响到电机拖动的工作制，把一般视为平稳拖动的连续工作制S1 的状态变为负载和转速非周期性变化工作制S9，其对系统的平稳运行构成较大挑战。所以在考虑安全系数的时候，有必要充分考虑到以上所述各方面的影响。
4 结论
我们在实际应用滚轮链输送机的过程中，遭遇到了上述影响，因为托盘与链条间在运行中不断的相互撞击，使得最终实际选取的动力比按理想状态计算的结果大了2.3 倍左右，我们初次选型考虑了1.5 倍的安全系数，但是仍然不足，最终更换了动力总成才保证了系统的稳定运行。 根据我们的实际经验，输送系统平顺、传动效率较高(90% 以上)的，安全系数选取1.2~1.3 左右比较合适;输送系统平顺稍差、传动效率较低(80~90% 之间的)的，安全系数不应低于1.5;输送系统不平顺、传动效率低(80% 以下的)的，安全系数不应低于2，复杂状况应仔细分析，必要时采取实测的手段也是不得已的。 综上所述，因为这类输送机的差异性，所以选型计算较为复杂，当应用规模较小时，可以考虑比较大的安全系数，即便因此造成能耗浪费较多，但因为数量少，又多为小功率，在节能环保方面综合考虑还是可以接受。但是对于大规模应用，耗能巨大时，就应该认真计算，仔细核实，甚至结合实际测量来选择恰当的规格，以免造成能源的巨大浪费。 以上是我们在实际应用中的经验，欢迎各位同业指出文中的有不足及谬误之处。
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