BRECO ATN 工装连接受力计算体系与 ATN-CONNECT 软件应用指南

2026-07-26 15:51
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一、前言

BRECO ATN 模块化同步带依靠齿内镶嵌件承载 R/Y/T 各类工装型材,型材与皮带的连接强度直接决定输送设备运行稳定性、工装使用寿命。原厂完整定义工装连接四大核心载荷,并提供手工查表估算ATN-CONNECT 专业计算软件两套校核方案,可完成工装重心、镶嵌件强度、皮带选型全流程校核,解决环形输送弯头加速过载、工装脱落、型腔撕裂等设计痛点。

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弯头加速区受力示意图

二、工装连接四大核心载荷类型

所有 ATN 工装强度计算必须叠加四类载荷,缺一不可,各类载荷产生工况与计算逻辑如下:

1. 物料剪切推力 \(F_{TG}\)

工件在型材上滑动、顶升、阻挡产生的横向剪切力,分为两种工况:
  • 连续输送:仅滑动摩擦力;

  • 间歇节拍产线:摩擦力 + 工件启停惯性力叠加,载荷显著提升。

2. 工装与工件总惯性力 \(F_{IP}\)

设备加减速阶段,工装型材 + 输送工件整体产生惯性载荷,高速、大质量载具为主要破坏载荷来源。

3. 型材离心力 \(F_F\)

皮带绕带轮做圆周运动时,工装、配件产生向外离心力;仅工件随皮带回转(环形环线)时计入,直线模组可忽略,常规工况数值小于惯性力。

4. 螺钉预紧拉力 \(F_Z\)

锁紧螺钉产生预紧力,直接作用于齿内镶嵌件,原厂许用拉力参数已提前计入该载荷,设计时无需重复叠加,仅需遵循标准锁紧扭矩。

三、环形弯头特殊加速冲击载荷(设计关键风险点)

1. 速度差原理

皮带中性层线速度全程恒定 \(V_{ri}=V_{ro}\),但工装型材重心距离中性层存在高度 \(h_w\),弯头圆弧段型材回转线速度 \(V_{rot}>V_{lin}\),进出圆弧瞬间产生剧烈加 / 减速冲击,形成超大瞬时惯性载荷。
  • 加速区:型材进入圆弧,速度骤升;

  • 减速区:型材离开圆弧,速度骤降。

2. 校核判断标准

  1. 简易估算:查阅原厂重心高度图表,获取允许最大型材重心高度 \(h_w\),作为工装设计基准;

  2. 严苛工况(工件同步绕轮、高速环线):必须使用 ATN-CONNECT 软件完整仿真校核,否则易出现镶嵌件脱落、皮带齿撕裂故障。

四、两种工装强度校核方案

方案一:手工查表粗算(快速方案)

适用常规低速、轻载直线输送设备,仅做前期方案预判:
  1. 输入皮带齿距、带宽、带轮直径、工装总质量;

  2. 查阅原厂重心高度图表,获取型材允许最大重心高度;

  3. 若实际重心低于限值,初步判定连接满足强度;超出则加宽皮带、降低工装高度、减少单块型材载荷。

    局限性:仅粗略估算,无法叠加多重复合载荷,高速环形产线不建议单独使用。


方案二:ATN-CONNECT 专业计算软件(精准标准方案)

BRECO 官方免费配套设计工具,是非标自动化、重载环形输送的标准校核手段。

1. 软件输入参数

几何参数:皮带型号(ATN10/12.7/20/K6)、带宽、带轮齿数 / 直径;
运动参数:运行速度、加减速值、节拍周期;
工装参数:型材材质、单块总重量、重心高度、镶嵌件材质(尼龙 / 黄铜 / 不锈钢);
工况参数:是否环形回转、工件是否绕带轮、物料摩擦系数。

2. 软件输出结果

  1. 推荐匹配镶嵌件、螺钉规格;

  2. 工装连接安全系数;

  3. 允许最大工装质量、极限重心高度;

  4. 皮带、带轮优化选型建议;

  5. 完整计算报告,支持打印存档用于设备图纸审核。

3. 获取渠道

软件可在 BRECO 官网(www.breco.de)直接下载,也可联系国内授权经销商上海汇昕获取安装包与操作指导。

五、分工况计算选用建议

  1. 小型直线 3C 移栽(低速、无环线)

    仅手工查表估算重心高度即可,无需软件计算;选用标准尼龙镶嵌件。


  2. 中型包装环形流水线(工件随弯头回转)

    必须使用 ATN-CONNECT,叠加离心 + 加速冲击双重载荷,优先黄铜 / 不锈钢镶嵌件提升安全余量。


  3. 重型箱体输送、高速分拣环线

    软件完整仿真,同时校核皮带本体许用拉力与工装连接强度,加宽皮带或增加镶嵌点。


  4. 食品 / 医药洁净产线(VA 不锈钢配件)

    在软件内指定不锈钢镶嵌件、TPUFD 食品级皮带,匹配耐腐蚀全套受力参数。


六、工装结构设计避坑要点

  1. 降低重心是最经济的强化方案:减小型材高度 \(h_w\),可大幅降低弯头冲击载荷;

    2 单块型材尽量增加镶嵌锁紧点位,分散剪切、惯性载荷;
    3 高加减速设备禁止选用 C 型外露锁扣,锁口区域连接强度更低,优先 DC/DC-PRO;
    4 螺钉严格遵循原厂推荐锁紧扭矩,超扭矩会挤压 TPU 型腔,降低长期疲劳强度;
    5 环形设备带轮直径不宜过小,小直径弯头速度差更大,冲击载荷成倍上升。


七、总结

BRECO ATN 工装连接受力计算形成简易查表 + 专业软件双层校核体系,核心风险集中于环形弯头型材加减速冲击载荷。常规直线设备可采用手工快速估算,高速、重载、环形自动化产线必须使用官方 ATN-CONNECT 软件完成全参数仿真校核。设计时通过控制工装重心、合理选用镶嵌材质、优化锁紧点位,可从根源避免工装脱落、皮带齿撕裂故障,保障模块化输送系统长期稳定运行。


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