简析板链输送设备爬行跑偏问题

刘阳 杨树民 071000) (长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心,保定 摘要:板链在总装车间常用于输送整车,由于输送线较长,在输送过程中,极易发生爬行跑偏问题,影响整车交付。本文从技术手段分析,对此类问题进行简要分析,并指出解决对策,对板链结构进行改善,从而彻底解决了板链爬行跑偏的问题,并成功进行应用。关键词: :板链 爬行 输送 跑偏TH132.2 B中图分类号: 文献标识码:

Automobile Technology & Material - - Production Equipment -

1991—)作者简介:刘阳( 男,本科,工学学士,主要从事汽车总装车间生产设备选型安装工作。

1 前言

板式链或板链是板链输送机的简称,是将被输送工件放置于输送面板上,有时输送面板上会附带有工艺支撑装置,输送面板随着长节距牵引链条在驱动装置的拖动下前行,从而实现工件的输送。

板链在总装车间主要用于大总成件或整车的直线输送和装配。占地面积小,运行可靠,速度、节拍便于控制,在运行过程中就能完成修整、装配工序。

2 板链输送机爬行现象分析

连续运行的板链输送机,在运转过程中,会出现脉动、爬行和振动现象,其特征是被驱动的从动件要求为连续低速运动,但其实际运动轨迹为断续的,即一停一动或一快一慢。低速运行时更为明显。当运动件的质量、摩擦副的摩擦性质及系 统刚度一定,而运动速度降到某一范围内,就会出现爬行现象。爬行运动破坏了从动件的运动连续性,使设备的工作精度下降,严重者将会产生废品或发生设备故障。

合格的板链产品,应当无明显的爬行现象出现。

2.1 板链爬行的机理

爬行现象是相对低速运动物体间摩擦特性的具体表现,是由摩擦界面的本质特性引起的。取决于因相对速度变化而引起的摩擦系数变化的差值和整个系统的刚度系数等因素。

2.2 板链爬行的运动分析

2.2.1 运动模型的建立

1板链的运动状态可抽象为如图 所示的力学模型。其中, V为驱动件运动速度, L为驱动件, A为从动件, M为运动部件等效质量, K为等效系统刚度, C为等效系统阻尼, Vc为临界速度。

2.2.2 板链爬行的运动分析

2.2.2.1 1第种假设情况:驱动件运动速度一定,而摩擦系数有变化

a.当运动速度V较低、处于边界摩擦状态时,

牵引力又尚未达到所需克服的静摩擦力时,此时2)所受的牵引力也越来越大(图 。其中, Fs为静摩擦力, F为牵引力。

b. ,当牵引力超过最大静摩擦力时 静摩擦转为3)动摩擦(图 。其中, Fm为摩擦力。

c.摩擦系数迅速下降,从动件加速前移,使移4)动的速度逐渐增大(图 。其中, a为从动件加速度, Vm为从动件移动速度。

d.随着Vm的增大,牵引力逐渐减小,当牵引力5)降至等于Fm时,加速度a为零,此时Vm> V(图。

e.由于惯性,从动件仍以较大的速度向前移动,牵引力将进一步减小,当减小到小于动摩擦力

6)时,加速度变为负值(图 。

f.当牵引力和被驱动件的惯性不能克服摩擦7)力时,被驱动件便停止运动(图 。

g.牵引力再重新开始增大,上述现象再次重复8)就出现了时停时走的爬行现象(图 。

结论:若被驱动件不会出现停止运动的情况,则出现时快时慢的爬行现象。

2.2.2.2 2第种假设情况:摩擦系数不变化,驱动件运动速度周期性变化。

a. Δs当驱动速度V逐渐增大、使得 逐渐增大= F+K* Δs> Fm, 9)时,牵引力 产生加速度a(图 。

b.当 Vm增大至与V相等时, s达到最大值,加速度 a不再增加, Vm继续增大, Δs将逐渐减小10) Δs (图 。其中,为驱动件位移。

c. Δs 0当 减小至 时, Vm不再增大,达到最大值Δs后,将变为负值,产生反向加速度, Vm将逐渐减11)小(图 。

d.当Vm减小至与V相等时,达到反向最大值, s

反向加速度a不再增加, Vm继续减小, Δs将逐渐减11)小(图 。

e. Δs 0 0, Vm当 减小至 时,反向加速度为 减小至V>VM, Δs,最小值。由于此时 所以将产生新的 引起牵引力的增加,速度V再次增大,上述现象将重复, 12)就出现了时快时慢的爬行现象发生(图 。

结论:如果Vm的变化周期与驱动速度V的变化周期接近或相同,会产生共振现象,爬行现象就会非常剧烈发生。

2.2.3 牵引链速度分析——多边形效应主驱动链轮与牵引链条的啮合运动状态可抽

13象为如图 所示的模型。其中, R为链轮半径, Z为链轮齿数, O1为链轮圆心, ω为链轮转过的角度, β为速度分析时的夹角。 β=-( 180/ Z)°,刚进入啮合状态时, 此时牵引链V=rωcos(- 180/ Z)°; β= 0条速度 当 时,牵引链条速V= β=( 180/ Z)° V=度 Rω,最大;当 时,牵引链条速度 Rωsin(- 180/ Z)°,

此时,下一节链条将进入啮合,重复上述变化。结论:由上述分析得到驱动速度V和加速度a T= 2/的周期性变化,其变化周期 ωz;当链条节距P一定时,主驱动轮的齿数越多,则牵引链的瞬时速度的变化量越小;反之, Z越小,则瞬时速度的变化量越大。

2.3 影响爬行的因素

通过对板链爬行现象的运动分析可知,影响板链爬行的因素有如下几个方面:

a.牵引链的驱动速度。由于多边形效应的存在,驱动速度V肯定做周期性变化,则必然会导致板链运行速度做周期性变化,即一定会出现爬行现象,但是由于通常板链的长度都不是很短,自身表现出来的弹性特征也很强,多边形效应会以弹性波的形式传递并逐渐衰减,因此一般情形下距头架一段距离处板链并不会发生明显的爬行现象,头架始端的脉动现象也不会影响整个线体长度;只有驱动速度V比较低,处于临界状态时才可能出现爬行现象。

b.摩擦系数会因为速度变化出现差值。动、静摩擦力差值的存在,是板链出现爬行现象的前提条件。

c.系统刚度影响板链爬行现象的剧烈程度。2.4 解决板链爬行问题的对策

a.减小多变效应的影响。要求设计者在结构尺寸允许的前提下,主驱动大链轮的齿数尽量选取较大值,保证其瞬时速度的变化量越小,则链传动的多边形效应越不明显。

b.驱动速度选择避开爬行现象产生的速度区间,降低临界速度。

c.减小动静摩擦力的差值。用滚动代替滑动;改善润滑条件;保证滚轮与导轨制造精度和装配精度;降低导轨的表面粗糙度。

d.提高系统刚度。链条越短,刚度越大;在满足工艺要求的前提下,力求缩短其节距;合理调节张紧装置。

e.选择合适的材质。进行恰当的热处理和表

面处理,防止出现磨损、拉伤、咬死等可导致爬行的问题。

3 板式链输送机跑偏现象简析

连续运行的链板式输送机,在运转过程中,线体局部或整体出现向一侧偏移的现象,会导致线体干涉,伴随异响,异常磨损,严重的可导致链条断裂或电机烧损等故障。合格的板式链产品,不允许有跑偏现象出现。

3.1 板链跑偏的机理

跑偏现象是在板式链运行过程中链条或者链板受到侧向力导致,是由摩擦界面得本质特性引起的。取决于因相对速度变化而引起的摩擦系数变化的差值和整个系统的刚度系数等因素。

3.2 板链跑偏的影响因素

a.张紧未调整,张紧力不均等; b.驱动链轮与张紧链轮未在同一直线上; c.轨道未调平; d.链条精度,两条链条长度不一致; e.板式链结构,内导向,支撑轮在中间。

3.3 板链跑偏的解决对策

根据以上对板链跑偏的问题分析,主要从板链设备的安装入手,对其张紧装置、轨道、链条等部件的安装精度进行提升,按照相关技术要求执行。14对板链的结构进行改进,如图 所示。 3-3.5 m),针对整车厂广泛采用的宽板链(宽度选用中间导向结构,能够有效防止板链跑偏问题。

4 结束语

本文通过对板链设备常见的爬行、跑偏问题进行简单分析,制定了相应对策,且在整车厂应用进行问题规避,做为成熟可靠的问题处理经验,对AT其他汽车厂或类似设备能够起到借鉴意义。&M

Vm= K V m Fs F C

L K A V m C

F+ K Fs K V m Fm F C

Fs= F V m Fs F C

Vm

Vm K V a Fm m F C

Vm Vm= m V F=FM V Fm F C

Fm a m K V a m Fm F C

Fs F V m Fs F C

a= Vm> V Vm K V m Fm F C

V= R V2 V V1 V ω1 β P β R ω1 O1

Vm a Vm m V a Fm F C

Vm最小Vm m V Fm F C

Vm a Vm m V a Fm F C

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