案例介绍
| 一、设计思路 | |||
| 设计目的： | 此案例为典型的双层循环倍速链案例，常见于较高精度要求的装配产线，通过倍速链结构传送工装托盘，流转于各个工位之间，在各工位完成对应工艺内容。上层托盘为放置物料装配状态，下层为空托盘回流，两端设置升降机做上下层切换。中间设置有转向机，可作为方向转换。 此次案例转向机驱动采用DD马达驱动，可兼容不同角度转向，可做主通道分别向多条分支通道传送，兼容性较强。如只需一个角度的换向传递，也可做气缸驱动，节省成本。 此次案例中，倍速链上下层阻挡机构采用不同结构形式，旨在展示不同结构应用，并非必须采用某种固定形式。 |
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| 设定场景： | 可用于自动、手动、半自动产线，需要根据需求增加防护隔离、人工操控面板等工位设备 | ||
| 1、设定负载为100kg | |||
| 2、设定托盘流转速度220mm/s | |||
| 3、工位间距1000-1200mm之间 | |||
| 4、假设空间限制，中间加一个90°转向结构，此结构也可兼容其他角度、及多位置转换 | |||
| 5、共计9个工位 | |||
| 动作流程： | 1、空托盘通过线头端升降机流转至上层倍速链 | ||
| 2、托盘流转到工位1，完成工位1工作内容，流转至下一工位 | |||
| 3、重复上一步骤，直到托盘流转到工位6，工作完成后流转至90°转向机 | |||
| 4、托盘在转向机内转动90°后，流转出到下一段倍速链 | |||
| 5、完成工位7和工位8工作内容，流转至工位9 | |||
| 6、在工位9将装配完成的工件，人工或通过机器人搬运下线 | |||
| 二、机构参数 | |||
| 外形尺寸： | L10614xW6204xH1079(mm) | ||
| 通用性： | 100Kg | ||
| 循环周期： | 5s/工位 | ||
| 精度： | ±0.1mm | ||
| 三、示例应用 | |||
| 工件形状： | 满足640*640托盘放置需求 | ||
| 工件尺寸： | ≤640*640 | ||
| 工件重量： | 100(Kg) | ||
| 使用气压： | P=0.5(MPa) | ||
| 电源： | AC380V 50Hz/DC24V | ||
| 四、计算过程 | |||
| 【倍速链选型计算】 | |||
| 1）、链条选型 | |||
| 线体长度（m）： | 案例所展示单段倍速链上有3个工位，每个工位长约1.1m，输送线总长约4.5m | 4.5 | |
| 输送部重量W1（kg/m）： | 按极限3个工位堆积工况计算，输送部记为0 | 0 | |
| 堆积部重量W2（kg/m）： | 工件重量100kg，托盘重量约60kg/个，极限状态上层三个满托盘，都处于堆积状态下负载最大，合计480kg，平均到3工位堆积长度1100*3mm，链条负载约145kg/m | 145 | |
| 输送部长度L1（m）： | 等于线体长度减堆积部长度 | 1.2 | |
| 堆积部长度L2（m）： | 单工位1.1mm，三个工位总计3.3m | 3.3 | |
| 链条重量M（kg/m ）： | 因负载较大，预选采用：钢制链条、2.5倍速链条、31.75节距链条。 查询我司样本可知，链条重量：3.7kg/m （根据预选链条计算容许张力，满足要求则可以使用，不满足则更换型号重新计算） |
3.7 | |
| 预选链条倍数 | 2.5 | ||
| 预选链条节距p | 31.75 | ||
| 预选链条最大容许张力（KN） | 2.45 | ||
| 摩擦系数： | 查询我司样本可知： 输送部链条与导轨的摩擦系数f1 |
0.05 | |
| 堆积部链条与输送物的摩擦系数f2 | 0.15 | ||
| 堆积部链条与导轨的摩擦系数f3 | 0.15 | ||
| 链条最大张力F（KN）： | （计算公式详见技术文档） | 1.47 | |
| G为重力加速度，取10 | |||
| 单根链条受力F0（KN）： | 查询我司手册，速度系数K1 | 1.6 | |
| 传送物负载系数K2 | 1.45 | ||
| 则单根受力按：0.6F*K1*K2 | 2.04 | ||
| 链条速度v（mm/min）： | 根据线体需求速度220mm/s | 220 | |
| 采用2.5倍速链条，可得链条速度 | 88 | ||
| 校核： | 查询我司样本，预选的2.5倍速、31.75节距链条，最大容许张力为2.45KN≥F0=2.04，满足要求，可以选用，链条型号：VMW02-BS25-C210A-节数 | ||
| 2）、链轮、接头、型材、钢轨、摩擦条选型 | |||
| 链轮选型： | 与链条匹配对应链轮型号：VLW02-BS25-C210A-10-D孔径 | ||
| 齿数Z | 10 | ||
| 分度圆直径d（mm） | 102.75 | ||
| 接头型号： | 与链条匹配的接头型号：VMV91-BS25-C210A | ||
| 型材选择： | 根据2.5倍速、、31.75节距，查询我司型材样册，找到匹配型材有： ATS05-25-31、ATS05-25-31D、ATS05-25-31DG。 ATS05-25-31无托盘挡边结构、无需放置钢轨和耐磨条； D系列有托盘挡边结构，可放置耐磨条，无钢轨放置区，适用于轻载、塑料滚轮链条工况； DG系列有托盘挡边可放置耐磨条，有钢轨放置槽，需要单独购买耐磨条和钢轨配合使用，适用于重载、钢制滚轮链条工况。 综上：选择轨道型号：ATS05-25-31DG-L长度 |
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| 钢轨型号： | ATS05-GG-L2000 | ||
| 摩擦条型号： | AVF61-BSL-L2000 | ||
| 3）、动力计算 | |||
| 链轮转速（r/min）： | n=60*v/（p*Z） | 17 | |
| 驱动功率（KW）： | P=Fv | 0.13 | |
| 驱动转矩（Nm）： | T=9549*P/n | 74.04 | |
| 效率： | 采用梅花联轴器，效率取0.97 | 0.97 | |
| 安全系数： | k | 1.5 | |
| 最终需求功率（W）： | P=1000*k*P/0.97 | 199 | |
| 4）、电机选型 | |||
| 电机选型： | 根据上述计算值，查询电机样册，选定变频减速电机：F250Y38L50RT | ||
| 额定功率（W） | 250 | ||
| 额定转速（r/min） | 28 | ||
| 额定扭矩（Nm） | 81 | ||
| 【DD马达选型计算】 | |||
| 1）、负载惯量计算 | |||
| 负载转动惯量J1（kg㎡）： | 根据模型，在旋转中心建立坐标系，可得回转部份（含托盘和100kg工件），负载转动惯量 J1 | 12.23 | |
| DD马达最小需求惯量J2（kg㎡）： | 此案例对精度及响应要求不高，惯量比可按最大50进行选用，即最小需求惯量J2 | 0.2446 | |
| 2）、持续扭矩计算 | |||
| 加/减速时间（s）： | 此案例转动角度为90°，工作时间相对工位时间较充分，此处以4s完成90°旋转进行计算（2s加速+2s减速），则角速度：ω=0.79rad/s | 2 | |
| 角加速度（rad/s²）： | β=1.5708/t² | 0.3927 | |
| 加/减速扭矩（Nm ）： | 加速扭矩=减速扭矩=J1*β | 4.80 | |
| 持续扭矩（Nm ）： | （计算公式详见技术文档） | 4.80 | |
| 忽略Tf摩擦扭矩，没有匀速阶段，水平工况忽略t4阶段 | |||
| 3）、DD马达选型 | |||
| DD马达型号： | 根据J≥0.2392 kg㎡，连续扭矩Te≥4.7Nm，选用型号DMYA3-50 | ||
| 转子惯量（kg㎡） | 0.254 | ||
| 持续扭矩（Nm） | 25 | ||
| 【顶升定位气缸选型计算】 | |||
| 1）、机械结构参数 | |||
| 倾斜度： | θ=°(水平0°，垂直90°) | 90 | |
| 负载重量（kg）： | M | 200 | |
| 工作气压力（MPa）： | P(应≤减压阀进口压力*85%) | 0.5 | |
| 摩擦系数： | u=（参考说明） | 0.2 | |
| 负载率(安全系数)： | η | 0.65 | |
| 气缸运行时间（s）： | t | 1 | |
| 气缸启动时间（s）： | t0 | 0.1 | |
| 气缸刹车时间（s）： | t1=t0 | 0.1 | |
| 负载行程（mm）： | L0 | 35 | |
| 根据气缸选型表，选型气缸型号（WGN21-100-35-Y-2） | |||
| 前进出力（N）： | F1 | 3851.4 | |
| 后退出力（N）： | F2 | 3606.4 | |
| 2）、计算所需最小缸径 | |||
| 最大线速度（mm/s）： | V=V0=L0/(t-t0) | 38.88888889 | |
| 加速度（m/s²）： | a=V/t0 | 0.388888889 | |
| 负载需最小力（N）： | F0=mg(sinθ+μcosθ)+ma（未考虑η） | 2037.777778 | |
| 气缸理论出力（N）： | F=F0/η（已考虑η） | 3135.042735 | |
| 推力最小缸径（mm）： | D1= | 89.37208751 | |
| 初设杆径（mm）： | d0 | 25 | |
| 拉力最小缸径（mm）： | D2= | 92.8028557 | |
| 整体设计工况计算： （此结论仅此案例参考使用） |
案例所需出力3135N<F1&F2，因此气缸符合设计要求 | ||
