重力式滚轮传送带是一种通过排列在滚动斜面上的滚轮来输送对象物品的机械构件。
结构、用途、使用案例
结构
重力型是通过将势能转换为动能的重力作用来完成部件输送的传送带滚轮。
滚轮传送带由输送滚轮和传送带导轨构成。
根据用途不同，可以使用的材质包括钢、不锈钢等各种材料。
外观如图1所示，作为输送对象的部件在上表面滚动。这一输送方式的特征在于，由于滚轮产生的滚动摩擦，动轮损耗较小。
图1.重力式滚轮传送带
用途
利用排列在滚动斜面上的滚轮让输送对象物料移动。
可用作为向组装机提供零部件等输送对象物料的输送设备。
可根据输送对象物体的重量和长度分别选用不同的滚轮条或传送带用滚轮。
使用案例
由于重力式传送带是利用重力完成输送，因此传送带的倾角是重点。图2是利用倾角的现场使用案例。
图2.将货物装入卡车装载区中的卡车
图3.在工艺设备之间输送装配零部件
图4.装配流水线上输送供应零部件
选型要点
选型要点有如下3点。
根据搬送对象选型
选择重力式时，必须根据要输送的物料来选择输送滚轮。具有输送对象物料规格和传送带用滚轮选型参数的传送带制造商案例如下所示。每个传送带制造商的选型方法各不相同，因此请参阅各个制造商的产品手册。
表1.输送对象物体与传送带用滚轮的选型项目
项目 | 重力型传送带规格 | ||
滚轮宽度*2 | 直线 | 滚轮宽度是以输送对象物体宽度加上余裕宽度后的尺寸。 | |
曲线 | 直线 | 滚轮宽度是以输送对象物体宽度加上余裕宽度和曲线余裕宽度后的尺寸。 | |
锥形 | 滚轮宽度是以输送对象物体宽度加上余裕宽度后的尺寸。 | ||
滚轮间距 | 硬质材质 | 以4根滚轮支撑输送对象物体。 | |
软质材质 | 以6根滚轮支撑输送物料。 | ||
滚轮直径*1 | 硬质材质 | 以2根滚轮支撑输送对象物体重量时的重量 | |
软质材质 | 以6根滚轮支撑输送物料重量时的重量 | ||
滚轮材质 | 从塑料材料或金属中选择。承载的载荷因材质而异。金属材料可承载的载荷较大。 | ||
滚轮长度*3 | 滚轮长度可以根据框架尺寸指定。如果滚轮材料为金属材质，可指定框架尺寸为1,000mm以下，如果滚轮材料为塑料材质，可指定框架尺寸为1,300mm以下。使用时，间距为100mm。 | ||
注释
*1选择滚轮直径时，应确保使每个滚轮的载荷R小于因滚轮直径不同而异的支撑载荷。应根据产品手册中所刊载的该滚轮所用轴承的额定动载荷考虑其使用寿命，从而决定承载的载荷。
*2滚轮宽度是指滚轮旋转轴方向上的长度
*3滚轮长度是指垂直于滚轮宽度方向上的长度
如果滚轮宽度超出必要长度，则滚轮的转动惯量会变大，重力滚轮传送带将难以滚动，所以不要不必要地增加长度。
施加到滚轮上的负载会因重力滚轮上输送对象物体的装载方法不同而有所差异。以该系数乘以滚轮所支撑重量（R）所计算出的数值作为滚轮的负载重量。该系数如表2所示。
表2.装载方法系数表
装载方法 | 系数 |
仅搬送 | 1 |
用手慢慢降低 | 1.5 |
叉式升降机 | 1.5～2 |
提升机、起重机 | 2～3 |
降低1m左右 | 3 |
图5.重力式传送带选型作业中的规格
传送带导板选型
如图6所示，在传送带导板装置中，当输送的物料因外力、输送对象物体与输送滚轮之间的滑动等原因而产生了输送方向为滚轮传送带轴向的分量时，输送的物料有从滚轮传送带上掉落的风险。此时，安装传送带导板以防止物料掉落。传送带导板由传送带导板安装附件和传送带用工件导板构成，安装在传送带框架上使用。
图6.传送带导板安装方法
重力式传送带安装方法
①支架安装
重力式传送带滚轮通常是以安装在框架上的状态下供货。通过将支架安装在框架上，可以轻松进行高度调整、自走斜度设置。安装时必须考虑框架强度。用于直线传送带时，如图7所示，每1,500～2,000mm的间隔安装一条支腿，用于弯曲传送带时，每45°以上设置一条支腿。将输送对象物体的重量换算为每1m的重量，然后相应选择型号和支架。
图7.支架安装
②自走斜度选择
只要将重力式滚轮传送带倾斜，被输送的物料就会因自重而开始移动。此时的倾角称为自走斜度。
滚轮传送带的旋转摩擦值会因为输送对象物体的重量、与滚轮相接触的底面的状态、湿度、温度而变化，因此，作为选型时的参考值，自走斜度的值如图8的图标所示。
此外，该角度因滚轮所用轴承的类型而异。
图8.自走斜度选择的参考值
参考
重力传送带的力学
重力传送带是利用重力进行输送，因此其斜度就是产生输送操作的动力源，但同时也存在使得输送变得困难的条件。用户在使用时必须理解这一现象。而这一现象可通过运用了几何学的力学原理予以解释。为便于理解，图9中将解释1根滚轮、1个输送对象时的力学特性。
作为滚轮旋转条件，包括由以滚动摩擦系数和以滚动摩擦半径表示的斜面角度（α）的数值，以及输送对象物体和滚轮旋转部分的质量，其相互之间的关系如计算结果所示。
图9.滚轮旋转的倾角条件
m1：滚轮旋转部分质量（kg）
m2：输送对象物体质量（kg）
r1：滚轮半径（m）
r0：滚轮旋转摩擦半径（m）
µ：滚轮旋转摩擦系数
α：斜面角度
运动方程（假设输送对象物体和滚轮之间没有滑动）
T-TR=JΘ"------①
T：扭矩（Nm）
TR：摩擦扭矩（Nm）
J：惯性矩（kgm2）
Θ：角度(rad)
T=m2gsinα × r1
TR=(m1gcosα+m2gcosα) × µ × r0
J=(1/2)m2r12
使用上述运动方程计算滚轮旋转所需的条件。
代入①式中
m2gsinα × r1-(m1gcosα+m2gcosα) × µ × r0=(1/2)m2r12Θ"
Θ"=m2gsinα × r1-(m1gcosα+m2gcosα) × µ × r0)/(1/2)m2r12
Θ'=(m2gsinα × r1-(m1gcosα+m2gcosα) × µ × r0)/(1/2)m2r12)t
Θ=(1/2)(m2gsinα × r1-(m1gcosα+m2gcosα) × µ × r0)/(1/2)m2r12)t2
因此，滚轮旋转的条件为：
(1/2)(m2gsinα × r1-(m1gcosα+m2gcosα) × µ × r0)>0。
m2gsinα × r1>(m1gcosα+m2gcos) × µ × r0)α
sinα/cosα>((m1g+m2g) × µ × r0)/m2g
tanα>((m1g+m2g) × µ × r0)/m2g
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关联类别
Ø 传送带用滚轮
Ø 钢珠滚轮
