一、引言

面對嚴峻的恐怖主義和暴力犯罪威脅，各類安檢設(shè)備在預(yù)防犯罪、保證社會安定和人民群眾安全方面發(fā)揮著越來越重要的作用。在人流密集區(qū)域，如機場車站等公共交通樞紐和各類會議場所，都配備了安檢設(shè)備。輸送機是安全檢查設(shè)備最重要的功能單元之一，待檢物品由輸送機傳送到安檢設(shè)備通道內(nèi)完成檢查。輸送機有多種類型，安檢設(shè)備中通常使用帶式輸送機。

帶式輸送機的常規(guī)設(shè)計方法一般可以參照標準（如DIN22101，ISO5084，JIS 8005）或設(shè)計選用手冊（如DTII型固定帶式輸送機設(shè)計選用手冊）等技術(shù)資料[1]。但是，這些標準和設(shè)計手冊所針對的帶式輸送機通常是在礦山工廠等工業(yè)生產(chǎn)場合使用的大型帶式輸送機。這些帶式輸送機作為獨立設(shè)備進行運行，機械結(jié)構(gòu)為開放式設(shè)計。而安檢設(shè)備中的帶式輸送機與檢測通道相連接，受外形尺寸和安裝方式的限制較多?？傮w來說，安檢設(shè)備的帶式輸送機在結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)計算方面具有一定的特殊性。而專門針對安檢設(shè)備帶式輸送機的設(shè)計資料和算例很少。本文以某型安檢設(shè)備的帶式輸送機為例，介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計的流程和要點以及關(guān)鍵參數(shù)計算的過程。

二、輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計

安檢設(shè)備的帶式輸送機為半開放結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。輸送機中段安裝在設(shè)備通道內(nèi)，兩端端頭分別外露在通道出入口。與其他獨立使用的帶式輸送機相比，安檢設(shè)備的帶式輸送受空間位置的限制，其張緊和調(diào)偏機構(gòu)通常需要放置在設(shè)備通道外部的出入口端頭部分。這樣的設(shè)計主要是便于輸送機的調(diào)試。

圖2-1 安檢設(shè)備的輸送機

根據(jù)整體設(shè)計要求，輸送機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2-1所示。

表2-1 輸送機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

輸送機的整體結(jié)構(gòu)尺寸和安裝形式作為設(shè)計的基本約束條件和初始輸入條件，在此基礎(chǔ)上完成整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計。整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計包括兩部分內(nèi)容，一方面是確定輸送機張緊和調(diào)偏的方式，另一方面是確定各個滾筒的放置位置。輸送機結(jié)構(gòu)形式見圖如圖2-2所示。

輸送機主要由機架、驅(qū)動滾筒、改向滾筒、調(diào)偏滾筒和托輥等組成[2]。各個組件的功能如表2-2所示。

圖2-2 輸送機組件及其功能

表2-2 輸送機組件及其功能

該設(shè)計采用端頭張緊的方式，通過專門設(shè)計的端頭張緊結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)輸送帶的張緊。調(diào)偏和鎖緊結(jié)構(gòu)用來調(diào)整調(diào)偏滾筒的位置，從而進行輸送帶跑偏的調(diào)整。當跑偏調(diào)整完成后，通過鎖死機構(gòu)將調(diào)偏滾筒位置鎖死。在Pro/E軟件環(huán)境下完成的新輸送機端頭結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。

圖2-3 輸送機端頭結(jié)構(gòu)

三、驅(qū)動滾筒參數(shù)計算

驅(qū)動滾筒是輸送機動力的來源，輸送帶由驅(qū)動滾筒帶動進行運動。在選用驅(qū)動滾筒時，需要確定驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速，牽引力和額定功率。滾筒轉(zhuǎn)速根據(jù)實際需求轉(zhuǎn)速確定。驅(qū)動滾筒的牽引力和額定功率需要根據(jù)輸送機的結(jié)構(gòu)形式和負載情況計算獲取[3]。

3.1 牽引力計算

表3-1 輸送機結(jié)構(gòu)和工況參數(shù)

3.2 額定功率計算

帶式輸送機穩(wěn)定運行時驅(qū)動滾筒所需的運行功率，按照下列公式（3-3）計算。

（3-3）

為保證驅(qū)動電機能夠拖動負載，電機功率應(yīng)滿足公式（3-4），

（3-4）

表3-2 驅(qū)動滾筒主要參數(shù)

3.3 驅(qū)動滾筒選型

通過以上計算，參照電機廠商提供的電機規(guī)格。選定最終驅(qū)動滾筒的主要參數(shù)如表3所示。

四、輸送帶張緊力計算

為了保證輸送帶在運轉(zhuǎn)過程中不打滑，應(yīng)給輸送帶施加足夠的張緊力。輸送機通過端頭張緊在驅(qū)動滾筒上,繞入端輸送帶張力為，繞出端張力為。當最大滾筒圓周力=時，可以保證輸送機正常工作時驅(qū)動滾筒與輸送帶之間不打滑。滾筒繞出端輸送帶的最小張力應(yīng)滿足公式（4-1），

五、張緊行程計算

在第4章中計算了保證輸送帶運行過程不打滑所需的輸送帶張緊力。本文中的輸送機采用了端頭張緊的方式。由于受到總體長度和放置空間的限制，端頭張緊結(jié)構(gòu)應(yīng)在能滿足輸送帶張緊需求的前提下，張緊的行程應(yīng)該盡可能小。這樣同時可以降低張緊輸送帶調(diào)節(jié)過程所耗費的時間。

圖5-1 輸送帶應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線

輸送帶為PU膠帶。該輸送帶為兩布兩膠結(jié)構(gòu)，表層材料為聚氨酯彈性體，底層材料為帶導(dǎo)電絲低噪音聚酯織物。由于輸送帶為多種材料組成的多層結(jié)構(gòu)，輸送帶的應(yīng)力應(yīng)變不遵守胡克定律，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線如圖5-1所示。

六、總結(jié)

本文介紹了一款安檢設(shè)備帶式輸送機的設(shè)計流程。在確定整體結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，首先進行了輸送機整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計，設(shè)計了專門的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)傳送帶的張緊和皮帶跑偏的調(diào)節(jié)。接著進行了驅(qū)動滾筒、皮帶張緊力和張緊行程等關(guān)鍵參數(shù)的計算。通過以上設(shè)計和計算，完成了安檢設(shè)備帶式輸送機的設(shè)計方案。該設(shè)計流程可以為后續(xù)類似帶式輸送機的設(shè)計提供有效的參考。

[1]宋偉剛,鄧永勝.現(xiàn)代帶式輸送機的設(shè)計方法[J]. 物流技術(shù)與應(yīng)用,2000(4): 37-41.

[2]GB/T10595-2209,帶式輸送機[S].北京：中國標準出版社，2009.

[3]宋偉剛.通用帶式輸送機設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.