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1 前言

航空行李秤是機(jī)場的一個重要組成部分，它的主要功能是及時、準(zhǔn)確、安全、高效、穩(wěn)定、實(shí)惠地處理乘客的托運(yùn)行李。伴隨我國業(yè)的快速發(fā)展，航空行李秤處理系統(tǒng)作為機(jī)場的重要基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷提高科技建設(shè)水平，以滿足旅客更高、更好的服務(wù)質(zhì)量要求。對于機(jī)場來說，一個好的航空行李秤可以減少行李輸送過程中出錯的可能性，同時也可以大大降低勞動力。

根據(jù)機(jī)場行李是件貨這一物理特性，通常選擇平帶式輸送機(jī)作為航空行李秤的運(yùn)輸機(jī)械。帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī)中主要類型之一，連續(xù)輸送機(jī)的運(yùn)輸特點(diǎn)能夠是形成裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送，依靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動來完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)雀髌髽I(yè)中，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線的重要組成部分，帶式輸送機(jī)是應(yīng)用的輸送機(jī)械，運(yùn)行可靠，輸送量大，可連續(xù)輸送各種散料和件貨，對長、中、短、距離，水平、傾斜或垂直的輸送都能適應(yīng)，可在多點(diǎn)裝料和卸料[1]。

帶式輸送機(jī)的主要特點(diǎn)是：輸送能力大，單機(jī)長度長，可以很方便的進(jìn)行伸縮，結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，便于維護(hù)裝拆，對地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，即可采用單機(jī)驅(qū)動又可采用多電機(jī)驅(qū)動，易于實(shí)現(xiàn)自動化和集中化的控制。帶式輸送機(jī)既能輸送各種散狀物料，又能輸送單間質(zhì)量不太大的成件物品，有的甚至能輸送人員，是應(yīng)用、產(chǎn)量的一種輸送機(jī)。

當(dāng)前，帶式輸送機(jī)已被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門，在港口、電站、建材、化工、煤炭等各個行業(yè)中用來運(yùn)送大宗貨物，由單機(jī)或多機(jī)組合成運(yùn)輸系統(tǒng)來運(yùn)送物料，可運(yùn)輸松散密度為500~2500 kg/m2的各種散狀物料及成件物品[2]。在港口、機(jī)場，帶式輸送機(jī)是輸送旅客和行李的主要設(shè)備。在機(jī)械制造部門，帶式輸送機(jī)是現(xiàn)代化流水作業(yè)線的設(shè)備。另外，帶式輸送機(jī)還應(yīng)用于電力、糧食、港口、建材、輕工、船舶等部門。

由于帶式輸送機(jī)的多種優(yōu)勢，吸引著廣大的科學(xué)工作者對其研究的興趣。國內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐證明，膠帶輸送機(jī)在運(yùn)輸量和其它一些技術(shù)指標(biāo)方面，都表現(xiàn)出明顯的性。

帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢是：提高單機(jī)長度、提高輸送能力、提高輸送傾角、提高自動化程度、減少輸送過程中的環(huán)境污染、提高輸送機(jī)對地形的適應(yīng)能力[1]。例如：國外露天礦采用輸送量高達(dá)360000t/h以上、帶寬3m以上、帶速6~9m/s的帶式輸送機(jī)，出現(xiàn)了聯(lián)結(jié)礦山與發(fā)電廠、礦山與港口之間的長距離帶式輸送機(jī)線，單機(jī)長度達(dá)8~10km，總長超過100km[3]。

伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及發(fā)展與應(yīng)用，人們在不斷追求輸送機(jī)操作安全、可靠，具有多方面的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)效益的同時，開始逐步考慮并實(shí)施對帶式輸送機(jī)的生產(chǎn)線進(jìn)行智能化控制。在傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)中，由繼電器組成的硬件邏輯電路存在多種缺點(diǎn)，例如，電路復(fù)雜、可靠性差、故障診斷與排除困難等。所以，目前國內(nèi)外開發(fā)應(yīng)用主要采用可編程控制器用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)的大量工作，并大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力，減少了系統(tǒng)的出錯率，可編程控制器通常簡稱PLC。例如，PLC應(yīng)用在我國浦東機(jī)場行李運(yùn)輸系統(tǒng)中[4]，起到了維護(hù)方便、性能穩(wěn)定、降低維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度的作用，又確保了安全生產(chǎn)，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

航空行李秤采用用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)自動控制，航空行李秤核心技術(shù)是用PLC編程以及選用航空行李秤高質(zhì)量接觸器和和各類開關(guān)電器基礎(chǔ)器件，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，以保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行，而由于PLC編程易于掌握與實(shí)現(xiàn)，通過數(shù)字或模擬式輸入或者輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。所以目前國內(nèi)外在用PLC控制機(jī)場航空行李秤設(shè)計(jì)上達(dá)到了自由、靈活、方便的水平，正在向著更加程序化、自動化、高效化、快捷化、信息化、規(guī)模化的方向發(fā)展。

航空行李秤選擇帶式輸送機(jī)這種通用機(jī)械的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，是對所學(xué)基本理論的一次綜合運(yùn)用，是對所學(xué)專業(yè)知識的一次綜合運(yùn)用，是對自身價值的體現(xiàn)和提升，是對資源合理利用、自然和諧的深度的付諸于行動思考。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力，使我明白了如何處理人與機(jī)有機(jī)結(jié)合的的最重要意義，也使我的計(jì)算、設(shè)計(jì)和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練和大幅度的提高。

2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

2.1 帶式輸送機(jī)

2.1.1 輸送機(jī)分類

連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為：

（1）航空行李秤具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如帶式輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)，板式輸送機(jī)，斗式輸送機(jī)，自動扶梯及架空索道等；

（2）不具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如螺旋輸送機(jī)，振動輸送機(jī)等；

（3）管道輸送機(jī)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道[1]。

航空行李秤其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用泛的一種輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，維護(hù)簡便，輸送量大，輸送距離長，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，建材，糧食，輕工等各個部門[2]。

帶式輸送機(jī)是一種利用連續(xù)而具有撓性的輸送帶不停地運(yùn)轉(zhuǎn)來輸送物料的輸送機(jī)，輸送帶繞過若干滾筒后首尾相接形成環(huán)形，并由張緊滾筒將其拉緊，輸送帶及其上面的物料由沿輸送機(jī)上布置的托輥和首尾的滾筒支承，驅(qū)動裝置使傳動滾筒旋轉(zhuǎn)，傳動滾筒帶動輸送帶運(yùn)動，輸送帶既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件，借助傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運(yùn)動，最后輸送帶帶動轉(zhuǎn)向滾筒形成一個閉合環(huán)形回路進(jìn)行運(yùn)動[1]。

2.1.2 帶式輸送機(jī)特點(diǎn)

航空行李秤帶式輸送機(jī)具備優(yōu)異的特點(diǎn)。帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，主要由傳動滾筒、改向滾筒、驅(qū)動裝置、托輥、送輸帶、張緊裝置、清掃裝置、安全裝置和檢測裝置等幾大件組成，部件可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，根據(jù)需要自行組裝，組裝十分方便；運(yùn)行可靠，在許多需要連續(xù)作業(yè)的重要生產(chǎn)單位場所，利用帶式輸送機(jī)可以不停機(jī)的連續(xù)工作，出錯率低；動力消耗低，對運(yùn)載貨物的磨損極小，生產(chǎn)率高；基建投資省，維修費(fèi)用低；輸送線路適應(yīng)性強(qiáng)又靈活多變，線路距離根據(jù)需要而定，短則幾米，長可達(dá)幾萬米，可以在各種地形鋪設(shè)，適應(yīng)性[5]。

跟其他大型機(jī)械一樣，帶式輸送機(jī)如果選型和使用的不當(dāng)也將會造成嚴(yán)重事故，比如由于起動過猛，從而引起膠帶張力突然升高，容易發(fā)生危險；拉緊裝置工作不穩(wěn)定，從而使膠帶安全系數(shù)大大降低，造成輸送故障；膠帶在驅(qū)動滾筒上跑偏、打滑或打顫等，所以就要求對零部件按照嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)選型并認(rèn)真計(jì)算幾處重要的受力點(diǎn)，以防意外情況的出現(xiàn)。

2.1.3 帶式輸送機(jī)型號發(fā)展

航空行李秤由于帶式輸送機(jī)的廣泛應(yīng)用，規(guī)范帶式輸送機(jī)型號的需要就迫在眉睫。于是1962年國家標(biāo)準(zhǔn)委員會組織編寫了通用固定式帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范，定為TD62型；1972年，國家標(biāo)準(zhǔn)委員會又會同煤炭、冶金、水電部門在該型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上革新成TD72型；1975年又經(jīng)過試制、使用、修改和補(bǔ)充，制定了TD75型帶式輸送機(jī)系列的型號。TD75型系列具有參數(shù)、結(jié)構(gòu)合理、輸送量大、輸送距離遠(yuǎn)、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、外觀大方、制造方便、運(yùn)行可靠、重量輕便等優(yōu)點(diǎn)，而現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的帶式輸送機(jī)則是DTⅡ（A）型，規(guī)定該系列的固定式帶式輸送機(jī)以帶寬（B）作為主參數(shù)，以帶寬（B）、傳動滾筒直徑（D）和傳動滾筒許用扭矩（序號）作為產(chǎn)品代號[5]。

2.2 帶式輸送機(jī)部件選型

2.2.1 輸送帶

航空行李秤輸送帶是輸送機(jī)中的牽引構(gòu)件和承載構(gòu)件，是帶式輸送機(jī)最主要的部件，價格一般占整機(jī)價格的30%~40%或以上[5]。因而帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是選擇合適的輸送帶、降低輸送帶在輸送中所承受的張力、保護(hù)輸送帶在使用中不被損傷、延長輸送帶的使用壽命、輸送帶的方便安裝以及更換和維修等[1]。

查找輸送帶相關(guān)品種設(shè)計(jì)規(guī)定：《GB/T 4490-1994 運(yùn)輸帶尺寸》，《機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)》，《GB/T 7984-2001輸送帶——具有橡膠或塑料覆蓋層的普通用途織物芯輸送帶》，《GB/T 9770-2001 輸送帶——普通用途鋼絲繩芯輸送帶》，《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》，航空行李秤并根據(jù)為機(jī)場設(shè)計(jì)輸送機(jī)以及輸送的物品性質(zhì)這一實(shí)際情況，我初選EP-200型聚酯帆布帶作為本設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的輸送帶。該型號輸送帶的扯斷強(qiáng)度200N/m，每層質(zhì)量為1.32kg/m2，每層厚度1.3mm，每米機(jī)長膠帶質(zhì)量14.98kg/m2，伸長率0~1.5mm，帶寬650~2200mm，層數(shù)3~6，覆蓋膠厚度：上膠+下膠厚度(mm)=4.5+1.5(mm)[1]。

根據(jù)實(shí)際情況航空部門對于旅客行李的相關(guān)規(guī)定，按每位乘客平均托運(yùn)一件行李設(shè)計(jì)，每件行李外形尺寸：長×寬×高（mm）不超過900×600×300（mm），重量不超過40.00kg的為標(biāo)準(zhǔn)行李，外形尺寸和重量大于標(biāo)準(zhǔn)行李的為超標(biāo)行李，同時根據(jù)實(shí)際的考察情況，認(rèn)為行李在輸送帶的最秘密度為1.25件/米。因此，我選擇帶寬為1000.00mm，選擇層數(shù)為5層。

然后我根據(jù)人的一般行走速度為：5.2km/h，即約為1.38223m/s。故本輸送系統(tǒng)初設(shè)輸送帶的速度為1m/s。

2.2.2 滾筒

航空行李秤傳動滾筒是傳遞輸送帶力和力矩的主要部件，驅(qū)動功率的大小往往取決于傳動滾筒表面筒輸送帶之間的摩擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角。傳動滾筒通常選擇鑄膠表面。根據(jù)飛機(jī)運(yùn)送行李屬于輕型承載，查找相關(guān)資料，并且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們軸承孔徑在80-120mm之間選取，初選定軸的直徑為100.00mm，選擇軸與輪轂為幅板焊接筒體結(jié)構(gòu)。查詢相關(guān)的資料，根據(jù)帶寬，選擇相匹配直徑的傳動滾筒，初定直徑800.00mm。

改向滾筒用于改變輸送帶的運(yùn)行方向和提供給帶與傳動滾筒足夠的接觸力已保證摩擦力的大小，同時增加傳送帶與傳動滾筒間的圍包角，其履面有裸露光鋼面和平滑膠面兩種[5]。傳動滾筒的直徑與改向滾筒的直徑有匹配要求，根據(jù)相關(guān)書籍提供的經(jīng)驗(yàn)，我們初選取裸露光鋼面。根據(jù)傳動滾筒直徑初定值800.00mm，初步將改向滾筒直徑定為630.00mm。

2.2.3 驅(qū)動裝置

航空行李秤驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的動力部分，本設(shè)計(jì)中的驅(qū)動裝置（圖2-1）由電動機(jī)、二級減速器以及高速、低速聯(lián)軸器組成。通過查閱資料《DTⅡ(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》得知：在電動機(jī)和滾筒分離組裝的分離驅(qū)動裝置中，應(yīng)優(yōu)先選用Y-ZLY驅(qū)動裝置。具體到本設(shè)計(jì)中，我將電動機(jī)型號選定為Y160M2-8，共選擇相同的三臺，后有設(shè)計(jì)計(jì)算。

根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中的ZLY型減速器外形、安裝尺寸表，選定采用JB/T8853-1999規(guī)定的ZLY113型外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器作為驅(qū)動裝置的減速器，后面有設(shè)計(jì)計(jì)算。

航空行李秤根據(jù)傳動軸的直徑為D=100mm，確定在傳動滾筒和減速器之間初選用ZL6型彈性柱銷式齒式聯(lián)軸器連接。

圖2-1 驅(qū)動裝置示意圖

2.2.4 托輥

航空行李秤托輥是用于支撐輸送帶及輸送帶上所承載的行李，減少運(yùn)行阻力，保證輸送帶穩(wěn)定運(yùn)行的裝置，有槽型托輥、平行托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥、回程托輥和過渡托輥等幾種類型[5]。托輥的維修費(fèi)用成為帶式輸送機(jī)運(yùn)營費(fèi)用的重要組成部分，所以需要根據(jù)具體的實(shí)際情況選擇合適的托輥裝置，由于本設(shè)計(jì)的承載對象是成件的行李，所以我們選擇平行托輥（如圖2-2）。根據(jù)帶寬1000.00mm，初步確定托輥的直徑為108.00mm

2.2.5 張緊裝置

航空行李秤張緊裝置使輸送帶有足夠的張力，保證輸送帶和傳動滾筒間有足夠的摩擦力使輸送帶不打滑，并限制輸送帶在各托輥間的垂度，使輸送機(jī)正常運(yùn)行。常用的張緊裝置有螺旋張緊、垂直重錘張緊、重錘車式張緊、固定式絞車張緊、自動控制液壓張緊[5]。

航空行李秤由于本設(shè)計(jì)是簡單的行李輸送系統(tǒng)，首先是只要保證輸送帶能正常平穩(wěn)的運(yùn)行就行，而一個張緊裝置帶來的線路會使整個線路復(fù)雜一倍，成本也要翻幾倍，所以我借鑒一種傳統(tǒng)V帶傳動系統(tǒng)的機(jī)械張緊結(jié)構(gòu)，并對現(xiàn)有的張緊裝置進(jìn)行相互比較，發(fā)現(xiàn)一些可用的技巧，并最后拋棄了《DTⅡ（A）型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中那幾種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選擇了一種類似V帶傳動使用的一種張緊結(jié)構(gòu)。

航空行李秤緊裝置的結(jié)構(gòu)是用螺栓將滾筒的中心軸伸出的端面的的底部與張緊裝置的上下滑動座聯(lián)接，將張緊裝置中心支撐軸的一邊進(jìn)行銷邊，用緊定螺釘將其與滑動座聯(lián)接，中心支撐軸已銷邊面上刻有均勻刻度線，在滾筒的左右下方對稱放置兩個千斤頂，當(dāng)帶需要張緊時，先松開緊定螺釘，用千斤頂往上頂滾筒，其上升高度參考刻度線，完成張緊后把螺釘擰緊即可[6]。當(dāng)需要松弛是，先松開緊定螺釘，將千斤頂慢慢往下放，參考刻度值，將其放到合適的位置，完成后把緊定螺釘擰緊即可[6]。此結(jié)構(gòu)方便可行，安全可靠，操作簡單。

2.2.6 機(jī)架

航空行李秤機(jī)架是承受輸送帶、滾筒、托輥、驅(qū)動裝置、拉緊裝置和物料的鋼結(jié)構(gòu)，需要承受沖擊、拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力[5]。

航空行李秤固定帶式輸送機(jī)的機(jī)架大部分是用角鋼和槽鋼焊接而成的結(jié)構(gòu)件。機(jī)架可分為頭架、尾架和中間架，頭架用來安裝驅(qū)動滾筒即傳動滾筒 ，尾架安裝尾部的改向滾筒，中間架用來安裝托輥，由一節(jié)節(jié)機(jī)架的組裝而成，它的長度要根據(jù)實(shí)際需要來確定，通常應(yīng)該比輸送帶的寬度多出一段長度。機(jī)架的頭架和尾架要根據(jù)滾筒的型號來合適選取。

2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算

2.3.1 原始參數(shù)

（1）運(yùn)輸物料：行李箱（件貨），輸送帶上密度1.25件/米；

（2）根據(jù)有關(guān)部門規(guī)定長×寬×高（mm）：小于或等于900×600×300（mm）；

（3）規(guī)定的行李重量：小于或等于40kg；

（4）選擇運(yùn)輸帶的運(yùn)行速度：1m/s；

（5）一樓與二樓間的樓層高度：3.28m；

（6）一條傾斜膠帶傾角：14°。

2.3.2 自定義參數(shù)

由2.2部件設(shè)計(jì)的分析得出如下參數(shù)：

（1）膠帶寬度：B=1000mm

（2）初選膠帶：聚酯帆布σ=200N/mm，共有5層；上覆蓋膠厚度為4.5mm，下覆蓋膠厚度為1.5mm。

（3）輸送機(jī)理論運(yùn)量：對成品物件的輸送能力按下式計(jì)算：