输送线设计

输送线是自动化产线的"血管"——物料、工件、半成品在工位之间流转全靠它。倍速链、皮带线、滚筒线，各有各的脾气，选错了整条线都跑不顺。

一、输送线的三大类型

类型	传动方式	典型负载	速度范围	精度	成本
倍速链	链条+滚轮	重载（<2吨）	5–20 m/min	中	高
皮带线	皮带+滚筒	中载（<200kg）	5–40 m/min	高（可定位）	中
滚筒线	滚筒+链条/皮带	重载（<1吨）	5–30 m/min	低	中

选型原则：

• 倍速链 → 装配线、重型工件、需要积放/停止
• 皮带线 → 轻中载、需要定位停止、输送平稳
• 滚筒线 → 重型工件、托盘输送、无动力/重力输送

二、倍速链输送线设计

2.1 倍速链的工作原理

倍速链（Accumulation Chain）利用滚轮和链条之间的速度差实现"倍速"效果：

• 链条速度 = V（驱动轮线速度）
• 滚轮速度 = 2.5V–3V（滚轮直径大于链轮节圆直径比）
• 工件速度 ≈ 滚轮速度 ≈ 2.5V–3V

关键特点：

• 工件可以积放（在工位前排队停止，链条继续运行）
• 停止积放时滚轮在工件底部空转，不磨损工件底面
• 倍速比一般在 2.5:1 到 3:1 之间

2.2 倍速链选型参数

参数	说明	经验值
链条节距	链条的规格	常用 25.4 / 31.75 / 38.1mm
滚轮直径	决定倍速比	φ38 / φ48 / φ55
链条宽度	单条或双条	双条常用，间距按工件尺寸定
输送速度	工艺节拍决定	8–15 m/min
输送长度	单段长度	一般 ≤ 8m（过长需分段）
工装板尺寸	承载工件的板	常用 300×300 / 400×400 / 600×600mm

节距与负载对应关系（经验）：

节距	单条最大负载	常见用途
25.4mm	50kg	轻载装配线
31.75mm	100kg	通用装配线
38.1mm	200kg	重载装配线
50.8mm	500kg	重型线

2.3 倍速链驱动功率计算

P = F × V / η

F = μ × m_total × g

其中：
P = 驱动功率 (W)
F = 牵引力 (N)
V = 链条线速度 (m/s)
η = 传动效率 (取 0.85–0.9)
μ = 摩擦系数（钢轮对钢链，取 0.15–0.2）
m_total = 所有工件 + 工装板总质量 (kg)

减速电机选型参考：

线速度	链轮直径	推荐减速比	电机功率
5–8 m/min	φ80	1:50–1:60	0.2–0.4kW
8–12 m/min	φ80	1:30–1:40	0.4–0.75kW
12–18 m/min	φ100	1:20–1:30	0.75–1.5kW

2.4 倍速线的结构设计要点

• 张紧机构：尾端设张紧座，调节量 ≥ 1.5 个节距
• 导轨：链条两侧需用钢制导轨支撑和导向
• 停止器：每个工位前设置阻挡气缸（薄型气缸 + 缓冲器）
• 顶升机构：精定位工位需顶升定位销（气缸或凸轮顶升）
• 返回线：双层倍速线需要下层返回轨道，坡度 3°–5°
• 润滑：链条需自动滴油润滑，每天检查

三、皮带输送线设计

3.1 皮带线类型

类型	特点	适用场景
平皮带	表面平整，可定位	轻载输送、精密定位
花纹皮带	表面有纹理，防滑	倾斜输送、摩擦驱动
同步带	带齿啮合，不滑移	需要同步/定位输送
磁性皮带	带磁性，吸附铁质	铁件输送、翻转
PU/PVC 皮带	耐油、耐切割	恶劣环境、切割工位

3.2 皮带线驱动计算

P = (F_load + F_friction) × V / η

F_load = m × g × sinθ （倾斜时）
F_friction = μ × m × g × cosθ

滚筒直径与速度：

滚筒转速 n(rpm) = V(m/min) / (π × D(m))
例：V=12 m/min, D=80mm → n = 12 / (3.14×0.08) = 47.8 rpm

3.3 皮带线设计要点

• 张紧：尾端螺旋张紧，调节量 ≥ 30mm
• 跑偏：滚筒做鼓形（中间高两边低）；或加挡边轮
• 托板：承载段下方用钢板支撑，减少皮带下垂
• 滚筒：驱动滚筒直径 ≥ 80mm（太小弯曲应力大）
• 速度：皮带线速 ≤ 30 m/min，超过需考虑动平衡
• 定位：工位前加阻挡气缸 + 传感器

四、滚筒输送线设计

4.1 滚筒线类型

类型	特点	场景
无动力滚筒	靠重力或人力推	简易输送、过渡段
动力滚筒（链条）	链条驱动每滚筒	重型、长距离
动力滚筒（O 型带）	橡胶带摩擦驱动	中轻载、低噪音
电动滚筒	电机内置滚筒内	紧凑、洁净环境

4.2 滚筒选型参数

参数	说明	经验值
滚筒直径	承载能力决定	φ38 / φ50 / φ60 / φ89
滚筒间距	避免工件凹陷	≤ 工件长度的 1/3
滚筒壁厚	承载重量	1.5–3mm（钢制）
轴径	强度计算	φ12 / φ15 / φ20
机架	型材或折弯	铝合金 / 碳钢

4.3 滚筒线转弯设计

• 转弯段：锥形滚筒（小端朝向转弯中心）
• 转弯内径：≥ 3 倍工件宽度
• 速度：转弯段速度比直线段低 20%
• 积放：滚筒线也可积放

五、节拍计算

5.1 基本节拍公式

单站节拍 T = t_load + t_transport + t_process + t_unload

整线产能 = 60 / T （件/分钟） × 开动率（通常 85–95%）

5.2 输送时间计算

输送时间 t = L / V
L = 工位间距 (m)
V = 输送速度 (m/min)

5.3 节拍与线体速度的关系

目标节拍	工位间距	所需线速	推荐线体
10 秒	0.8m	4.8 m/min	皮带线/倍速链
20 秒	1.2m	3.6 m/min	倍速链
30 秒	1.5m	3.0 m/min	倍速链/滚筒线
60 秒	2.0m	2.0 m/min	滚筒线/无动力

六、输送线主流品牌

品牌	国别	主营	定位
英特乐 (Intralox)	美国	模块化塑料网带	高端、食品/制药
Habasit	瑞士	工业皮带	高端、通用
雷柏特 (Rexnord)	美国	倍速链、模块化链板	高端装配线
TSUBAKI (椿本)	日本	倍速链、输送链条	高端、汽车装配
坤厚	中国	倍速链	中端
德力 (Delica)	中国	滚筒线、倍速链	中端
天太 (Tiantai)	中国	皮带线、滚筒	中低端

七、常见故障与排查

故障	原因	解决
链条/皮带跑偏	滚筒不平行、张紧不均	调滚筒平行度、张紧螺丝
皮带打滑	张力不足、负载过大	加大张紧、清洁皮带/滚筒
链条异响	润滑不足、链条磨损	加润滑油、检查节距伸长
电机过载跳闸	负载过大、卡料	检查线体有无卡阻、测电流
工件输送不到位	速度过快、停止器早动	调慢线速、调停止器时序
工装板卡死	导轨磨损、板脚损坏	检查导轨、更换板脚垫
滚筒不转	轴承卡死、O 型带断	更换轴承、换O型带

八、总结

要点	一句话概括
倍速链	重载装配线首选，可积放，倍速比 2.5–3:1
皮带线	轻中载、可定位，要防跑偏
滚筒线	重载托盘输送，无动力便宜有动力稳
驱动功率	F×V 算一小半，冲击系数加一倍
节拍	线速不是越慢越好，链条太慢会干磨
结构细节	张紧、润滑、防跑偏、阻挡器缺一不可

*本文为非标机械设计专题系列第 07 篇。系列文章持续更新中，欢迎交流讨论。*