農(nóng)村小型上料機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王小愛, 寧 煜

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 陜西 咸陽 712000)

0 引 言

近年來，隨著農(nóng)村生活水平的不斷提高，房屋更新建設(shè)頻度也隨之提高，但現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備多為大型設(shè)備，價(jià)格昂貴，不適應(yīng)于農(nóng)村個體小型建筑隊(duì)的使用，目前農(nóng)村個體小型建筑對都是用人工進(jìn)行二層架上磚、上灰等，人工上料需要倆人相互配合勞作，勞動強(qiáng)度大，效率低，存在一定的安全隱患，費(fèi)力、費(fèi)工、又費(fèi)時，而且也大大的增加了房屋的制造成本.因此，設(shè)計(jì)一款小型上料機(jī)，以提高工作效率，降低制造成本，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.本文以適合我國國情、性能先進(jìn)、功能完善、符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的小型上料機(jī)技術(shù)和機(jī)具開發(fā)作為研究選題，以期促進(jìn)該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步.

1 上料機(jī)的性能要求和總體技術(shù)方案

1.1 上料機(jī)的性能要求

上料機(jī)應(yīng)以穩(wěn)定高效的生產(chǎn)率為前提，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，操作簡單，制造成本低.

本文研究的具體目標(biāo)及技術(shù)參數(shù)：

(1)具有上料機(jī)的技術(shù)方案和傳動設(shè)計(jì)，滿足自動上料和卸料.技術(shù)指標(biāo)：豎直上升高度為3 m，上升速度為0.4 m/s；水平進(jìn)給量為1.5 m，進(jìn)給速度為0.2 m/s；

(2)適應(yīng)我國農(nóng)村小型建筑隊(duì)的需求，采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，通過手動控制豎直上下上料及水平方向卸料等功能.與已有相關(guān)設(shè)備比較，此設(shè)備應(yīng)體積小，操作簡單，人工勞動強(qiáng)度小，安全性能高，造價(jià)低.

1.2 總體技術(shù)方案

自動機(jī)械的最大特點(diǎn)是自動化程度高、操作人員的勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高.自動機(jī)械所完成的工藝動作一般比較多，一般有多個工藝執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜.雖各自的組成不完全相同，但基本都是由驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)4大部分組成的.一部完整的、自動化程度較高的小型上料機(jī)包含了如圖1所示的各種機(jī)構(gòu)(裝置).

本文所研究的小型半自動上料機(jī)適合小規(guī)模建筑隊(duì)使用.其具有體積小、操作簡單、安全性能高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對物料的輸送和卸料.結(jié)合國內(nèi)上料機(jī)的特點(diǎn)，筆者提出一套半自動上料機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，使其具有緊湊、操作方便、工作效率高等特點(diǎn).

圖1 功能系統(tǒng)圖 圖2 傳動系統(tǒng)圖 圖3 動力傳動系統(tǒng)圖1、滑輪；2、槽型鋼；3、物料；4、彈簧；5、絲杠；6、滾輪；7、底板；8、滑輪；9、動力傳動系統(tǒng)(如圖3所示)；10、電動機(jī)；11、聯(lián)軸器；12、軸承套；13、托料板；14、滑輪；15、電動機(jī)；16、卷筒；17、軸承套；18、聯(lián)軸器；19、底座；20、軸承套；21、鏈傳動；22、軸承套；23、聯(lián)軸器；24、減速器；25、離合器.

該上料機(jī)可同時實(shí)現(xiàn)豎直上下及水平方向的頻繁傳動，并且保證傳動平穩(wěn)、準(zhǔn)確.其在豎直方向通過電動機(jī)帶動卷筒卷放鋼絲繩完成上料平臺的升降；水平方向通過電動機(jī)驅(qū)動絲杠進(jìn)行物料送進(jìn).電動機(jī)用重力逆止器與減速器輸入軸連接，減速后將運(yùn)動傳至卷筒軸，卷放鋼絲繩；水平進(jìn)給是通過電動機(jī)帶動固定絲杠螺母，使其前后移動，從而可實(shí)現(xiàn)物料的方便進(jìn)給.同時此機(jī)器下面使用4個萬向輪可實(shí)現(xiàn)360°任意轉(zhuǎn)彎，進(jìn)而方便移動使用.該設(shè)計(jì)主要采用鋼鐵材料，成本低、效率高；并且該設(shè)計(jì)使用電動機(jī)驅(qū)動，手動斷點(diǎn)控制，操作方便；采用兩個電動機(jī)分路驅(qū)動，傳動鏈短，結(jié)構(gòu)簡單；采用重力逆止器，實(shí)現(xiàn)雙向逆止，效率高；該設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)簡單、采用成型槽鋼做導(dǎo)軌，角鋼做骨架，價(jià)格便宜，操作方便，使用效率高，具有較大的應(yīng)用前景.傳動系統(tǒng)方案如圖2所示.

1.3 傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3.1 選擇原動機(jī)

F=mg=1.5 kNV=0.4 m/s

F=1.5×1.6=2.4 kNP實(shí)=FV=2.4×0.4=0.96 kW

(安全系數(shù)K=1.6,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本P167查得)

η總=η聯(lián)軸器×η蝸輪×η軸承×η定滑輪×η滑臺

=0.99×0.45×0.97×0.952×0.99×0.992=0.38

數(shù)據(jù)來源：η聯(lián)軸器見機(jī)械設(shè)計(jì)課本P195，η蝸輪見機(jī)械設(shè)計(jì)課本P195，η卷筒、η定滑輪、η滑臺均來自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五卷.

P電=P實(shí)/η=0.96/0.38=2.53 kW

表1 電動機(jī)的相關(guān)參數(shù)

故選用Y100L2-3電動機(jī)(查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊P167).

1.3.2 傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

總傳動比：i總=1 420÷47.77=29.94

軸轉(zhuǎn)速 輸出功率 轉(zhuǎn)矩

P1=Pη1×η2=3×0.99×0.45=1.34

T=9 550×1.34/47.77=267.89 Nm

輸入轉(zhuǎn)速n2=47.77

輸出功率1.34 kW

T=267.89 Nm

1.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

此機(jī)器傳動機(jī)構(gòu)豎直方向電動機(jī)通過減速器減速帶動鏈條，拉動上料板實(shí)現(xiàn)；水平方向是通過電動機(jī)帶動固定絲杠螺母，使其前后移動，實(shí)現(xiàn)物料方便進(jìn)給，如圖4所示.

(1)估計(jì)豎直上升高度2.6 m，水平進(jìn)給位移1 m.

(2)確定從動件運(yùn)動規(guī)律.豎直上升速度為0.4 m/s，速度較低，載重量平均80 kg，要求能正反轉(zhuǎn)且能頻繁豎直上下啟動；水平進(jìn)給速度為0.1 m/s，電機(jī)能頻繁正反轉(zhuǎn).

圖4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)步裝圖 圖5 小型上料機(jī)電路控制圖

2 電路控制圖

該電路控制圖是上料機(jī)的電路控制系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以控制上料機(jī)的上升、下降、水平前進(jìn)、水平后退，如圖5所示..

3 結(jié)束語

農(nóng)村小型建筑工程隊(duì)一般只有十幾人，所使用的工程機(jī)械僅有攪拌機(jī)和一些小型電動建筑工具.在砌墻、處理樓頂時，二層以上腳手架的上磚上灰，大都需要多人配合，費(fèi)工費(fèi)力，很不方便.目前市場上現(xiàn)有的上料機(jī)多為大型設(shè)備，價(jià)格高，不適用于農(nóng)村小型建筑隊(duì)使用。本文設(shè)計(jì)的農(nóng)村小型上料機(jī)成本低、體積小、性價(jià)比高、節(jié)省人力、性能完善、安全可靠、操作簡便，適用于農(nóng)村小型建筑隊(duì)使用，具有廣闊的應(yīng)用前景.

參考文獻(xiàn)

[1] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版第一卷)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版第二卷)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版第三卷[M]).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[4] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(第二版)[M].北京：高等教育出版社, 2010.