链条输送机控制系统的研发.docx
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链条输送机控制系统的研发
一、设计题目
链式输送机的机电控制系统研究报告
二、简介
1、链式输送机的机械原理，特点，工作特性，分类，典型装置及控制软硬件介绍等的概述。
2、链式输送机的转向装置概述，具体控制原理及配件选型，发展方向的介绍。
三、设计报告要求
1.对链式输送机的整体概况，结构特征等给予清晰介绍；
2．实现箱体输送及转向的自动化问题，因为一般输送机都是直线传动，要实现90度转向，必须设计一种转向装置以及控制系统，这对企业生产的自动化、输送机的应用范围有着十分重要的意义。
3．概况总结的控制技术及研究现状，存在的问题以及发展方向；
四、设计报告工作量
毕业设计过程报告1份。
五、设计报告的内容和步骤
1、熟悉任务书，明确需要重点搜集的资料和学习的理论。
2、通过分析研究资料，对链式输送机的机电控制理论和应用体系做一个总结。
六、答辩
（1）作好答辩准备（概述自己设计报告的思路和过程，各个元件的作用及机械控制思路）；
（2）参加答辩（包括个人陈述和答辩组老师提问）。
内容提要
本次毕业设计是关于箱体输送及转向系统的设计，主要任务是设计链式输送机和转向装置。
课题主要包括以下内容：
第一步首先对链式输送机作了简单的概述，介绍了链式输送机的特点以及发展趋势；接着分析了链式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计。
第二步首先对转向装置作了简单概述，接着对顶升位移装置进行了结构设计，并按照给定参数进行了选型设计。
第三步利用PLC可编程控制器将链式输送机和顶升位移转向装置进行有机结合，最终完成箱体输送及转向系统的设计。
首先简单对PLC可编程控制器作了简单概述并介绍了它的选型原则，接着选择型号，绘制了控制原理图。
本次带式输送机设计代表了设计的一般过程,对今后的选型设计工作有一定的参考价值。
关键词：
链式输送机转向装置可编程控制器
1引言3
2链式输送机概述3
链式输送机的应用3
链式输送机的分类4
链式输送机的特点4
链式输送机的发展趋势4
链式输送机的工作原理5
3系统总体方案确定5
4链式输送机的设计计算6
已知原始数据及工作条件6
链条设计7
电动机的选型8
链条计算9
链轮方案设计10
张紧装置10
5转向装置概述15
6转向装置设计15
电机的选型15
辊子的选型16
气缸的选型17
7控制技术17
PLC概述17
PLC的选型原则18
8系统其余部件的选型21
光电开关21
杯脚22
结论22
参考文献23
箱体输送及转向系统设计
1引言
输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。
输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。
输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
[1]
链式输送机是利用链条牵引、承载，或由链条上安装的板条、金属网带、辊道等承载物料的输送机。
本课题就是实现箱体输送及转向的自动化问题，因为一般输送机都是直线传动，要实现90度转向，必须设计一种转向装置以及控制系统，这对企业生产的自动化、输送机的应用范围有着十分重要的意义。
选择链式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。
2链式输送机概述
2．1链式输送机的应用
链式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。
在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。
[2,3]
连续运输机可分为：
1．具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机，斗式输送机、自动扶梯及架空索道等；
2．不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等；
3．管道输送机（流体输送），如气力输送装置和液力输送管道。
其中链式输送机应用十分广泛，链式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。
带式输送机的分类
据链条上安装的承载面的不同，可分：
链条式/链板式/链网式/板条式/链斗式/托盘式/台车式，此外，也常与其他输送机、升降装置等组成各种功能的生产线。
链式输送机的特点
1.输送能力大，高效的输送机允许在较小空间内输送大量物料。
2.输送能耗低，借助物料的内摩擦力，变推动物料为拉动，使其与螺旋输送机相比节电50%。
3.密封和安全，全密封的机壳使粉尘无缝可钻，操作安全，运行可靠。
4.使用寿命长，用合金钢材经先进的热处理手段加工而成的输送链，其正常寿命＞5年，链上的滚子寿命（根据不同物料）≥2~3年。
5.工艺布置灵活，可高架、地面或地坑布置，可水平或爬坡（≤15°）安装，也可同机水平加爬坡安装，可多点进出料。
6.使用费用低，节电且耐用，维修少，费用低（约为螺旋机的1/10），能确保主机的正常运转，以增加产出、降低消耗、提高效益。
7.系列齐全，FU系列有和FU700等各种型号，并均可提供两种型式的双向输送。
链式输送机的发展趋势
自欧洲文艺复兴时代伟大的科学家达·芬奇提出链条基本结构的设想以来，链条的发展已经经历了500年。
在此期间，许多科学家根据应用状况对链条的结构形式进行了改进和创新。
诸如，法国的伽尔发明了销轴链，英国的司莱泰发明了无套筒滚子链，几乎同时搭扣链也问世。
特别是1880年，英国的汉斯·雷诺在无套筒滚子链的基础上，改进设计出了如今仍然广泛应用的滚子链，不久以后，他又发明了齿形链，由于耐磨性等发面的原因，齿形链没有像滚子链一样得到广泛的应用。
尽管如此，50多年以前，美国摩斯链条公司通过改进铰链的结构型式，开发出了使用于高速重载的高速齿轮链。
近100多年以来，随着工业化生产的迅速发展，派生出了各种各样的不同结构型式和制造工艺的链式输送机，用以满足机械化生产的需要。
它的主要发展趋势为：
1.继续向大型化发展。
大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。
水力输送装置的长度已达440公里以上。
不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。
2.扩大输送机的使用范围。
发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。
3.使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。
如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。
[4]
4.降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。
已将1吨物料输送1公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。
5.减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。
链式输送机的工作原理
链式输送机其主要部件是链条，兼做牵引机构和承载机构。
[5]链式输送机主要包括一下几个部分：
链条、链轮、托棍及中间架、张紧装置和机架等。
链条绕经传动链轮和机尾换向链轮形成一个无极的环形链。
链条的上、下两部分都支撑在托辊上。
张紧装置使链条张紧以免发生跳齿。
工作室，传动链轮带动链条移动。
物料从装载点装到链条上上，形成连续运动的物流，在卸载点卸载。
3系统总体方案确定
经过分析，本课题主要完成两个方面的设计，一是链式输送机设计，用来输送箱体，二是转向装置设计，用来实现箱体的90度转向。
最后将两者通过控制技术有机结合起来，从而完成箱体输送及转向系统设计。
系统的工作流程见图3-1
图3-1系统工作流程
因此，在接下来的任务中要分别完成链式输送机和转向装置的设计，最后再通过PLC控制将两者结合。
在本次设计中，需要完成的是：
1.设计箱体输送及转向系统机械系统整体方案；
2.完成各传动件、气动件选型，设计箱体转向机构结构；
3.设计各动作行程检测及限位保护系统结构；
4.设计控制系统原理图；
5.编写完成毕业设计说明书一份；
4链式输送机的设计计算
已知原始数据及工作条件
1.输送机为带耳链条式传送，链条中心距300mm，链条加装小托板，托板宽76mm
2.工作面长度为3000mm，宽度为470mm，工作面高度800±50mm可调；
3.运动速度15m/min，间歇运动；
4.两侧设导向杆，间距360mm～470mm可调，高度100±20mm；
5.实际载荷80kg，预留足够安全系数。
6.三相交流电动机驱动。
7.箱体自动输送机末端设有顶升移位转角机构一套，采用挂胶滚筒。
前四个滚筒为主动，运动速度15m/min。
链条设计
链条的选型
用于传动的链有四种:
短节距精密滚子链（简称滚子链）、短节距精密套筒链（简称套筒链）、齿性链和成形链。
其中广泛应用的是滚子链。
[6]本论文选择滚子链。
滚子链最重要的一个参数是节距，链条节距的选择应基于以下原则:
1.要使传动结构紧凑，寿命长，应尽量选取较小的单排链。
2.链速高、传动的功率大，应选用小节距的多排链。
3.从经济上考虑，中心距小，传动比大的传动，应选用小节距的多排链。
4.低速、重载、中心距大、传动比小的传动、可选大节距链。
综合考虑，本论文选取A系列节距为的单排滚子链。
滚子链一般由内链板、外链板、销轴、套筒、滚子组成。
滚子链的销轴与外链板、套筒与内链板分别用过盈配合连接，滚子与套筒、套筒与销轴之间为间隙配合，构成了铰链连接，使链条成为中间挠性件，当内外链板相对挠曲时，套筒可绕销轴自由转动，滚子活套在套筒上以减轻链条与链轮齿廓的磨损。
[7]滚子链现已标准化，根据一83，节距为的10A链节具体参数如表4-1所示。
表4-1链节基本参数（长度单位:
mm）
链号
节距
排距
滚子外径
内链节内宽
销轴直径
内链节外宽
外链节内宽
销轴长度
内链板高度
外链板高度
10A
具体选用取10A-K1OJn103D双侧弯板链，外形见图4-1
确定润滑方式
查《现代机械传动手册》，按10A与链速为s，确定为人工定期润滑
电动机的选型
由已知条件可知，链条运动速度为
=15m/min=s,载荷M=80kg
而链条平均速度：
由于链节数最好选偶数,考虑磨损均匀,链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数,并优先:
17,19,21,23,25,38,57,76,95,114，根据
可以看出，在d一定的情况下，减少z将使p增大，这会造成:
多边形效应的增大，使传动平稳性降低;动载荷加大;铰链及链条与链轮的磨损增大，因此链轮齿数不能太少，在本论文中链轮齿数定为z=25
节距p=
计算链轮直径
=
计算可得n1=n2=min
计算功率
=
Pc=Pf1f2f1为工况系数f2为齿数系数
查《现代机械传动手册》可知主动机械和从动机械都为平稳传动，
f1=f2=1
则Pc=
考虑到电机启动制动频繁，以及安全系数及转速，选用RF47系列斜齿轮硬齿面减速机，其参数见表4-2
表4-2系列斜齿轮硬齿面减速机参数
减速机型号
输出转速r/min
输出转矩
Nm
传动比
i
级数
输入功率
Kw
重量
Kg
RF47
38
131
4
10
链条计算
链长计算
图4-2链条中心距
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