1 前言

航空行李秤是機場的一個重要組成部分，它的主要功能是及時、準確、安全、高效、穩定、實惠地處理乘客的托運行李。伴隨我國業的快速發展，航空行李秤處理系統作為機場的重要基礎設施也在不斷提高科技建設水平，以滿足旅客更高、更好的服務質量要求。對于機場來說，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。

根據機場行李是件貨這一物理特性，通常選擇平帶式輸送機作為航空行李秤的運輸機械。帶式輸送機是連續運輸機的一種，連續運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，連續輸送機的運輸特點能夠是形成裝載點到卸載點之間的連續物料流，既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送，依靠連續物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送，在工業、農業、交通運輸等各企業中，連續運輸機是生產過程中組成有節奏的流水作業運輸線的重要組成部分，帶式輸送機是應用的輸送機械，運行可靠，輸送量大，可連續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，可在多點裝料和卸料[1]。

帶式輸送機的主要特點是：輸送能力大，單機長度長，可以很方便的進行伸縮，結構簡單，能耗低，便于維護裝拆，對地形的適應能力強，即可采用單機驅動又可采用多電機驅動，易于實現自動化和集中化的控制。帶式輸送機既能輸送各種散狀物料，又能輸送單間質量不太大的成件物品，有的甚至能輸送人員，是應用、產量的一種輸送機。

當前，帶式輸送機已被廣泛應用于國民經濟各部門，在港口、電站、建材、化工、煤炭等各個行業中用來運送大宗貨物，由單機或多機組合成運輸系統來運送物料，可運輸松散密度為500~2500 kg/m2的各種散狀物料及成件物品[2]。在港口、機場，帶式輸送機是輸送旅客和行李的主要設備。在機械制造部門，帶式輸送機是現代化流水作業線的設備。另外，帶式輸送機還應用于電力、糧食、港口、建材、輕工、船舶等部門。

由于帶式輸送機的多種優勢，吸引著廣大的科學工作者對其研究的興趣。國內外的生產實踐證明，膠帶輸送機在運輸量和其它一些技術指標方面，都表現出明顯的性。

帶式輸送機的發展趨勢是：提高單機長度、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境污染、提高輸送機對地形的適應能力[1]。例如：國外露天礦采用輸送量高達360000t/h以上、帶寬3m以上、帶速6~9m/s的帶式輸送機，出現了聯結礦山與發電廠、礦山與港口之間的長距離帶式輸送機線，單機長度達8~10km，總長超過100km[3]。

伴隨著現代計算機技術的普及發展與應用，人們在不斷追求輸送機操作安全、可靠，具有多方面的適應性和經濟效益的同時，開始逐步考慮并實施對帶式輸送機的生產線進行智能化控制。在傳統的帶式輸送機控制系統中，由繼電器組成的硬件邏輯電路存在多種缺點，例如，電路復雜、可靠性差、故障診斷與排除困難等。所以，目前國內外開發應用主要采用可編程控制器用來代替繼電器實現邏輯控制，通過軟件控制，從而省去了硬件開發的大量工作，并大大提高了系統的可靠性與抗干擾能力，減少了系統的出錯率，可編程控制器通常簡稱PLC。例如，PLC應用在我國浦東機場行李運輸系統中[4]，起到了維護方便、性能穩定、降低維護人員的勞動強度的作用，又確保了安全生產，收到了很好的經濟效益和社會效益。

航空行李秤采用用可編程控制器PLC實現自動控制，航空行李秤核心技術是用PLC編程以及選用航空行李秤高質量接觸器和和各類開關電器基礎器件，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，以保證系統可靠運行，而由于PLC編程易于掌握與實現，通過數字或模擬式輸入或者輸出控制各種類型的機械或生產過程。所以目前國內外在用PLC控制機場航空行李秤設計上達到了自由、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?；姆较虬l展。

航空行李秤選擇帶式輸送機這種通用機械的設計作為畢業設計的課題，是對所學基本理論的一次綜合運用，是對所學專業知識的一次綜合運用，是對自身價值的體現和提升，是對資源合理利用、自然和諧的深度的付諸于行動思考。這次畢業設計培養了我獨立解決工程實際問題的能力，使我明白了如何處理人與機有機結合的的最重要意義，也使我的計算、設計和繪圖能力都得到了全面的訓練和大幅度的提高。

2 機械部分設計

2.1 帶式輸送機

2.1.1 輸送機分類

連續運輸機可分為：

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

（2）不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機，振動輸送機等；

（3）管道輸送機，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是連續運輸機中是使用泛的一種輸送機。帶式輸送機運行可靠，維護簡便，輸送量大，輸送距離長，適應于冶金煤炭，機械電力，建材，糧食，輕工等各個部門[2]。

帶式輸送機是一種利用連續而具有撓性的輸送帶不停地運轉來輸送物料的輸送機，輸送帶繞過若干滾筒后首尾相接形成環形，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上布置的托輥和首尾的滾筒支承，驅動裝置使傳動滾筒旋轉，傳動滾筒帶動輸送帶運動，輸送帶既是承載構件又是牽引構件，借助傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運動，最后輸送帶帶動轉向滾筒形成一個閉合環形回路進行運動[1]。

2.1.2 帶式輸送機特點

航空行李秤帶式輸送機具備優異的特點。帶式輸送機結構簡單，主要由傳動滾筒、改向滾筒、驅動裝置、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，部件可以進行標準化生產，根據需要自行組裝，組裝十分方便；運行可靠，在許多需要連續作業的重要生產單位場所，利用帶式輸送機可以不停機的連續工作，出錯率低；動力消耗低，對運載貨物的磨損極小，生產率高；基建投資省，維修費用低；輸送線路適應性強又靈活多變，線路距離根據需要而定，短則幾米，長可達幾萬米，可以在各種地形鋪設，適應性[5]。

跟其他大型機械一樣，帶式輸送機如果選型和使用的不當也將會造成嚴重事故，比如由于起動過猛，從而引起膠帶張力突然升高，容易發生危險；拉緊裝置工作不穩定，從而使膠帶安全系數大大降低，造成輸送故障；膠帶在驅動滾筒上跑偏、打滑或打顫等，所以就要求對零部件按照嚴格按照標準選型并認真計算幾處重要的受力點，以防意外情況的出現。

2.1.3 帶式輸送機型號發展

航空行李秤由于帶式輸送機的廣泛應用，規范帶式輸送機型號的需要就迫在眉睫。于是1962年國家標準委員會組織編寫了通用固定式帶式輸送機的設計規范，定為TD62型；1972年，國家標準委員會又會同煤炭、冶金、水電部門在該型產品的基礎上革新成TD72型；1975年又經過試制、使用、修改和補充，制定了TD75型帶式輸送機系列的型號。TD75型系列具有參數、結構合理、輸送量大、輸送距離遠、適應環境能力強、外觀大方、制造方便、運行可靠、重量輕便等優點，而現在應用廣泛的帶式輸送機則是DTⅡ（A）型，規定該系列的固定式帶式輸送機以帶寬（B）作為主參數，以帶寬（B）、傳動滾筒直徑（D）和傳動滾筒許用扭矩（序號）作為產品代號[5]。

2.2 帶式輸送機部件選型

2.2.1 輸送帶

航空行李秤輸送帶是輸送機中的牽引構件和承載構件，是帶式輸送機最主要的部件，價格一般占整機價格的30%~40%或以上[5]。因而帶式輸送機設計的核心內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]。

查找輸送帶相關品種設計規定：《GB/T 4490-1994 運輸帶尺寸》，《機械設計學》，《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》，《帶式輸送機設計手冊》，航空行李秤并根據為機場設計輸送機以及輸送的物品性質這一實際情況，我初選EP-200型聚酯帆布帶作為本設計帶式輸送機的輸送帶。該型號輸送帶的扯斷強度200N/m，每層質量為1.32kg/m2，每層厚度1.3mm，每米機長膠帶質量14.98kg/m2，伸長率0~1.5mm，帶寬650~2200mm，層數3~6，覆蓋膠厚度：上膠+下膠厚度(mm)=4.5+1.5(mm)[1]。

根據實際情況航空部門對于旅客行李的相關規定，按每位乘客平均托運一件行李設計，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的為標準行李，外形尺寸和重量大于標準行李的為超標行李，同時根據實際的考察情況，認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，選擇層數為5層。

然后我根據人的一般行走速度為：5.2km/h，即約為1.38223m/s。故本輸送系統初設輸送帶的速度為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。根據飛機運送行李屬于輕型承載，查找相關資料，并且根據經驗，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構。查詢相關的資料，根據帶寬，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，根據相關書籍提供的經驗，我們初選取裸露光鋼面。根據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 驅動裝置

航空行李秤驅動裝置是帶式輸送機的動力部分，本設計中的驅動裝置（圖2-1）由電動機、二級減速器以及高速、低速聯軸器組成。通過查閱資料《DTⅡ(A)型帶式輸送機設計手冊》得知：在電動機和滾筒分離組裝的分離驅動裝置中，應優先選用Y-ZLY驅動裝置。具體到本設計中，我將電動機型號選定為Y160M2-8，共選擇相同的三臺，后有設計計算。

根據《DTⅡ（A）型帶式輸送機設計手冊》中的ZLY型減速器外形、安裝尺寸表，選定采用JB/T8853-1999規定的ZLY113型外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器作為驅動裝置的減速器，后面有設計計算。

航空行李秤根據傳動軸的直徑為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軸器連接。

圖2-1 驅動裝置示意圖

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，減少運行阻力，保證輸送帶穩定運行的裝置，有槽型托輥、平行托輥、調心托輥、緩沖托輥、回程托輥和過渡托輥等幾種類型[5]。托輥的維修費用成為帶式輸送機運營費用的重要組成部分，所以需要根據具體的實際情況選擇合適的托輥裝置，由于本設計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，使輸送機正常運行。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計是簡單的行李輸送系統，首先是只要保證輸送帶能正常平穩的運行就行，而一個張緊裝置帶來的線路會使整個線路復雜一倍，成本也要翻幾倍，所以我借鑒一種傳統V帶傳動系統的機械張緊結構，并對現有的張緊裝置進行相互比較，發現一些可用的技巧，并最后拋棄了《DTⅡ（A）型帶式輸送機設計手冊》中那幾種復雜結構，選擇了一種類似V帶傳動使用的一種張緊結構。

航空行李秤緊裝置的結構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接，將張緊裝置中心支撐軸的一邊進行銷邊，用緊定螺釘將其與滑動座聯接，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]。此結構方便可行，安全可靠，操作簡單。

2.2.6 機架

航空行李秤機架是承受輸送帶、滾筒、托輥、驅動裝置、拉緊裝置和物料的鋼結構，需要承受沖擊、拉伸、壓縮和彎曲應力[5]。

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

2.3 設計計算

2.3.1 原始參數

（1）運輸物料：行李箱（件貨），輸送帶上密度1.25件/米；

（2）根據有關部門規定長×寬×高（mm）：小于或等于900×600×300（mm）；

（3）規定的行李重量：小于或等于40kg；

（4）選擇運輸帶的運行速度：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

由2.2部件設計的分析得出如下參數：

（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）輸送機理論運量：對成品物件的輸送能力按下式計算：