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技术论坛航空行李秤输送系统设计

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航空行李秤输送系统设计2021-03-15

1 前言

航空行李秤是机场的一个重要组成部分,它的主要功能是及时、准确、安全、高效、稳定、实惠地处理乘客的托运行李。伴随我国民航业的快速发展,航空行李秤处理系统作为机场的重要基础设施也在不断提高科技建设水平,以满足旅客更高、更好的服务质量要求。对于机场来说,一个好的航空行李秤可以减少行李输送过程中出错的可能性,同时也可以大大降低劳动力。

根据机场行李是件货这一物理特性,通常选择平带式输送机作为航空行李秤的运输机械。带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,连续输送机的运输特点能够是形成装载点到卸载点之间的连续物料流,既可以进行碎散物料的输送,也可以进行成件物品的输送,依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、交通运输等各企业中,连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线必不可少的重要组成部分,带式输送机是应用最广的输送机械,运行可靠,输送量大,可连续输送各种散料和件货,对长、中、短、距离,水平、倾斜或垂直的输送都能适应,可在多点装料和卸料[1]

带式输送机的主要特点是:输送能力大,单机长度长,可以很方便的进行伸缩,结构简单,能耗低,便于维护装拆,对地形的适应能力强,即可采用单机驱动又可采用多电机驱动,易于实现自动化和集中化的控制。带式输送机既能输送各种散状物料,又能输送单间质量不太大的成件物品,有的甚至能输送人员,是应用最广、产量最大的一种输送机。

当前,带式输送机已被广泛应用于国民经济各部门,在港口、电站、建材、化工、煤炭等各个行业中用来运送大宗货物,由单机或多机组合成运输系统来运送物料,可运输松散密度为500~2500 kg/m2的各种散状物料及成件物品[2]。在港口、机场,带式输送机是输送旅客和行李的主要设备。在机械制造部门,带式输送机是现代化流水作业线必不可少的设备。另外,带式输送机还应用于电力、粮食、港口、建材、轻工、船舶等部门。

由于带式输送机的多种优势,吸引着广大的科学工作者对其研究的兴趣。国内外的生产实践证明,胶带输送机在运输量和其它一些技术指标方面,都表现出明显的优越性。

带式输送机的发展趋势是:提高单机长度、提高输送能力、提高输送倾角、提高自动化程度、减少输送过程中的环境污染、提高输送机对地形的适应能力[1]。例如:国外露天矿采用输送量高达360000t/h以上、带宽3m以上、带速6~9m/s的带式输送机,出现了联结矿山与发电厂、矿山与港口之间的长距离带式输送机线,单机长度达8~10km,总长超过100km[3]

伴随着现代计算机技术的普及发展与应用,人们在不断追求输送机操作安全、可靠,具有多方面的适应性和经济效益的同时,开始逐步考虑并实施对带式输送机的生产线进行智能化控制。在传统的带式输送机控制系统中,由继电器组成的硬件逻辑电路存在多种缺点,例如,电路复杂、可靠性差、故障诊断与排除困难等。所以,目前国内外开发应用主要采用可编程控制器用来代替继电器实现逻辑控制,通过软件控制,从而省去了硬件开发的大量工作,并大大提高了系统的可靠性与抗干扰能力,减少了系统的出错率,可编程控制器通常简称PLC。例如,PLC应用在我国浦东机场行李运输系统中[4],起到了维护方便、性能稳定、降低维护人员的劳动强度的作用,又确保了安全生产,收到了很好的经济效益和社会效益。

航空行李秤采用用可编程控制器PLC实现自动控制,航空行李秤核心技术是用PLC编程以及选用航空行李秤高质量接触器和和各类开关电器基础器件,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,以保证系统可靠运行,而由于PLC编程易于掌握与实现,通过数字或模拟式输入或者输出控制各种类型的机械或生产过程。所以目前国内外在用PLC控制机场航空行李秤设计上达到了自由、灵活、方便的水平,正在向着更加程序化、自动化、高效化、快捷化、信息化、规模化的方向发展。

航空行李秤选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的课题,是对所学基本理论的一次综合运用,是对所学专业知识的一次综合运用,是对自身价值的体现和提升,是对资源合理利用、自然和谐的深度的付诸于行动思考。这次毕业设计培养了我独立解决工程实际问题的能力,使我明白了如何处理人与机有机结合的的最重要意义,也使我的计算、设计和绘图能力都得到了全面的训练和大幅度的提高。

2 机械部分设计

2.1 带式输送机

2.1.1 输送机分类

连续运输机可分为:

1)航空行李秤具有挠性牵引物件的输送机,如带式输送机,刮板输送机,板式输送机,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,如气力输送装置和液力输送管道[1]

航空行李秤其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的一种输送机。带式输送机运行可靠,维护简便,输送量大,输送距离长,适应于冶金煤炭,机械电力,建材,粮食,轻工等各个部门[2]

带式输送机是一种利用连续而具有挠性的输送带不停地运转来输送物料的输送机,输送带绕过若干滚筒后首尾相接形成环形,并由张紧滚筒将其拉紧,输送带及其上面的物料由沿输送机上布置的托辊和首尾的滚筒支承,驱动装置使传动滚筒旋转,传动滚筒带动输送带运动,输送带既是承载构件又是牵引构件,借助传动滚筒和输送带之间的摩擦力使输送带运动,最后输送带带动转向滚筒形成一个闭合环形回路进行运动[1]

2.1.2 带式输送机特点

航空行李秤带式输送机具备优异的特点。带式输送机结构简单,主要由传动滚筒、改向滚筒、驱动装置、托辊、送输带、张紧装置、清扫装置、安全装置和检测装置等几大件组成,部件可以进行标准化生产,根据需要自行组装,组装十分方便;运行可靠,在许多需要连续作业的重要生产单位场所,利用带式输送机可以不停机的连续工作,出错率低;动力消耗低,对运载货物的磨损极小,生产率高;基建投资省,维修费用低;输送线路适应性强又灵活多变,线路距离根据需要而定,短则几米,长可达几万米,可以在各种地形铺设,适应性极强[5]

跟其他大型机械一样,带式输送机如果选型和使用的不当也将会造成严重事故,比如由于起动过猛,从而引起胶带张力突然升高,容易发生危险;拉紧装置工作不稳定,从而使胶带安全系数大大降低,造成输送故障;胶带在驱动滚筒上跑偏、打滑或打颤等,所以就要求对零部件按照严格按照标准选型并认真计算几处重要的受力点,以防意外情况的出现。

2.1.3 带式输送机型号发展

航空行李秤由于带式输送机的广泛应用,规范带式输送机型号的需要就迫在眉睫。于是1962年国家标准委员会组织编写了通用固定式带式输送机的设计规范,定为TD62型;1972年,国家标准委员会又会同煤炭、冶金、水电部门在该型产品的基础上革新成TD72型;1975年又经过试制、使用、修改和补充,制定了TD75型带式输送机系列的型号。TD75型系列具有参数先进、结构合理、输送量大、输送距离远、适应环境能力强、外观大方、制造方便、运行可靠、重量轻便等优点,而现在应用最为广泛的带式输送机则是DTⅡ(A)型,规定该系列的固定式带式输送机以带宽(B)作为主参数,以带宽(B)、传动滚筒直径(D)和传动滚筒许用扭矩(序号)作为产品代号[5]

2.2 带式输送机部件选型

2.2.1 输送带

航空行李秤输送带是输送机中的牵引构件和承载构件,是带式输送机最主要的部件,价格一般占整机价格的30%~40%或以上[5]。因而带式输送机设计的核心内容是选择合适的输送带、降低输送带在输送中所承受的张力、保护输送带在使用中不被损伤、延长输送带的使用寿命、输送带的方便安装以及更换和维修等[1]

查找输送带相关品种设计规定:《GB/T 4490-1994 运输带尺寸》,《机械设计学》,《GB/T 7984-2001输送带——具有橡胶或塑料覆盖层的普通用途织物芯输送带》,《GB/T 9770-2001 输送带——普通用途钢丝绳芯输送带》,《带式输送机设计手册》,航空行李秤并根据为机场设计输送机以及输送的物品性质这一实际情况,我初选EP-200型聚酯帆布带作为本设计带式输送机的输送带。该型号输送带的扯断强度200N/m,每层质量为1.32kg/m2,每层厚度1.3mm,每米机长胶带质量14.98kg/m2,伸长率0~1.5mm,带宽650~2200mm,层数3~6,覆盖胶厚度:上胶+下胶厚度(mm)=4.5+1.5(mm)[1]

根据实际情况航空部门对于旅客行李的相关规定,按每位乘客平均托运一件行李设计,每件行李外形尺寸:长×宽×高(mm)不超过900×600×300mm),重量不超过40.00kg的为标准行李,外形尺寸和重量大于标准行李的为超标行李,同时根据实际的考察情况,认为行李在输送带的最秘密度为1.25/米。因此,我选择带宽为1000.00mm,选择层数为5层。

然后我根据人的一般行走速度为:5.2km/h,即约为1.38223m/s。故本输送系统初设输送带的速度为1m/s

2.2.2 滚筒

航空行李秤传动滚筒是传递输送带力和力矩的主要部件,驱动功率的大小往往取决于传动滚筒表面筒输送带之间的摩擦系数和输送带在该滚筒上的包角。传动滚筒通常选择铸胶表面。根据飞机运送行李属于轻型承载,查找相关资料,并且根据经验,我们轴承孔径在80-120mm之间选取,初选定轴的直径为100.00mm,选择轴与轮毂为幅板焊接筒体结构。查询相关的资料,根据带宽,选择相匹配直径的传动滚筒,初定直径800.00mm

改向滚筒用于改变输送带的运行方向和提供给带与传动滚筒足够的接触力已保证摩擦力的大小,同时增加传送带与传动滚筒间的围包角,其履面有裸露光钢面和平滑胶面两种[5]。传动滚筒的直径与改向滚筒的直径有匹配要求,根据相关书籍提供的经验,我们初选取裸露光钢面。根据传动滚筒直径初定值800.00mm,初步将改向滚筒直径定为630.00mm

2.2.3 驱动装置

航空行李秤驱动装置是带式输送机的动力部分,本设计中的驱动装置(图2-1)由电动机、二级减速器以及高速、低速联轴器组成。通过查阅资料《DT(A)型带式输送机设计手册》得知:在电动机和滚筒分离组装的分离驱动装置中,应优先选用Y-ZLY驱动装置。具体到本设计中,我将电动机型号选定为Y160M2-8,共选择相同的三台,后有设计计算。

根据《DTⅡ(A)型带式输送机设计手册》中的ZLY型减速器外形、安装尺寸表,选定采用JB/T8853-1999规定的ZLY113型外啮合渐开线硬齿面圆柱齿轮减速器作为驱动装置的减速器,后面有设计计算。

航空行李秤根据传动轴的直径为D=100mm,确定在传动滚筒和减速器之间初选用ZL6型弹性柱销式齿式联轴器连接。

2-1 驱动装置示意图

2.2.4 托辊

航空行李秤托辊是用于支撑输送带及输送带上所承载的行李,减少运行阻力,保证输送带稳定运行的装置,有槽型托辊、平行托辊、调心托辊、缓冲托辊、回程托辊和过渡托辊等几种类型[5]。托辊的维修费用成为带式输送机运营费用的重要组成部分,所以需要根据具体的实际情况选择合适的托辊装置,由于本设计的承载对象是成件的行李,所以我们选择平行托辊(如图2-2)。根据带宽1000.00mm,初步确定托辊的直径为108.00mm

2.2.5 张紧装置

航空行李秤张紧装置使输送带有足够的张力,保证输送带和传动滚筒间有足够的摩擦力使输送带不打滑,并限制输送带在各托辊间的垂度,使输送机正常运行。常用的张紧装置有螺旋张紧、垂直重锤张紧、重锤车式张紧、固定式绞车张紧、自动控制液压张紧[5]

航空行李秤由于本设计是简单的行李输送系统,首先是只要保证输送带能正常平稳的运行就行,而一个张紧装置带来的线路会使整个线路复杂一倍,成本也要翻几倍,所以我借鉴一种传统V带传动系统的机械张紧结构,并对现有的张紧装置进行相互比较,发现一些可用的技巧,并最后抛弃了《DTⅡ(A)型带式输送机设计手册》中那几种复杂结构,选择了一种类似V带传动使用的一种张紧结构。

航空行李秤紧装置的结构是用螺栓将滚筒的中心轴伸出的端面的的底部与张紧装置的上下滑动座联接,将张紧装置中心支撑轴的一边进行销边,用紧定螺钉将其与滑动座联接,中心支撑轴已销边面上刻有均匀刻度线,在滚筒的左右下方对称放置两个千斤顶,当带需要张紧时,先松开紧定螺钉,用千斤顶往上顶滚筒,其上升高度参考刻度线,完成张紧后把螺钉拧紧即可[6]。当需要松弛是,先松开紧定螺钉,将千斤顶慢慢往下放,参考刻度值,将其放到合适的位置,完成后把紧定螺钉拧紧即可[6]。此结构方便可行,安全可靠,操作简单。

2.2.6 机架

航空行李秤机架是承受输送带、滚筒、托辊、驱动装置、拉紧装置和物料的钢结构,需要承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力[5]

航空行李秤固定带式输送机的机架大部分是用角钢和槽钢焊接而成的结构件。机架可分为头架、尾架和中间架,头架用来安装驱动滚筒即传动滚筒 ,尾架安装尾部的改向滚筒,中间架用来安装托辊,由一节节机架的组装而成,它的长度要根据实际需要来确定,通常应该比输送带的宽度多出一段长度。机架的头架和尾架要根据滚筒的型号来合适选取。

2.3 设计计算

2.3.1 原始参数

1)运输物料:行李箱(件货),输送带上最大密度1.25/米;

2)根据有关部门规定长×宽×高(mm):小于或等于900×600×300mm);

3)规定的行李重量:小于或等于40kg

4)选择运输带的运行速度:1m/s

5)一楼与二楼间的楼层高度:3.28m

6)一条倾斜胶带倾角:14°。

2.3.2 自定义参数

2.2部件设计的分析得出如下参数:

1)胶带宽度:B=1000mm

2)初选胶带:聚酯帆布σ=200N/mm,共有5层;上覆盖胶厚度为4.5mm,下覆盖胶厚度为1.5mm

3)输送机理论运量:对成品物件的输送能力按下式计算:

 

 

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