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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代物流作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要組成部分和工業(yè)化進(jìn)程中最為經(jīng)濟(jì)合理的綜合服務(wù)模式，正在全球范圍內(nèi)得以迅速發(fā)展。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。
本文以設(shè)計(jì)了一臺(tái)能在倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)輸、堆取貨物的機(jī)械設(shè)備——雙立柱式巷道堆垛起重機(jī)，并著重分析了其升降機(jī)構(gòu)、伸叉機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)的工作原理，并對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)、選取與尺寸計(jì)算。內(nèi)容包括：總體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析、起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、伸叉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)體支架設(shè)計(jì)及其他裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容。各機(jī)構(gòu)以電機(jī)的選取入手，通過(guò)對(duì)鋼絲繩、卷筒、鏈輪鏈條、皮帶輪皮帶的工作性能的分析設(shè)計(jì)計(jì)算與選取，從而設(shè)計(jì)合適的雙立柱式巷道堆垛機(jī)起重機(jī)的機(jī)架，進(jìn)而設(shè)計(jì)一臺(tái)性能完備的雙立柱式巷道堆垛起重機(jī)。
關(guān)鍵詞：雙立柱；自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)；巷道；物流；堆垛起重機(jī)；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Along with continuously develop of the science technology and world economy, modern logistics which are an important part in the modern economy and a most economic reasonable comprehensive service mode in the process of industrialization, develops quickly in the global scope. Automated three-dimensional storehouse as an important composition part in logistics, is one kind of multilayered depositing cargo high structure warehouse systems. It dose not directly carries on the manual intervention in the situation automatically to save and to take out the system which the thing flows. It is the high tech product out of the development of modern industry society, which have the vital significance to enhance the productivity and reduce the cost.
This paper is taking designing a machine named double pillar alley Stacking Crane of engaging in piling things or transportation in storehouse. It analyses it’s hoisting mechanism, stretch fork mechanism , walk mechanism, working principle, and it’s aimed at each mechanism to design, select , and size’s calculate of double post alley stacking crane. Overall sport scheme’s design and analyze of structure, the design of hoisting mechanism , stretch fork’s mechanism design , walk mechanism’s design, organism frame design and other installation designs. Each mechanism with generator select to start, through calculating and selecting of the character of service of wire rope, reel, sprocket chain and the ship leather belt of leather belt to analyze and design, so to design the suitable frame of double pillar alley stacking crane, and then to design a double pillar alley stacker of complete natural capacity
Keyword: Double Pillar; Automated Three-dimensional Storehouse; Alley; Logistics; Stacking Crane; Design
46
第1章 緒 論
隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)以及經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)的加強(qiáng)，各國(guó)面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在這種大形勢(shì)之下，現(xiàn)代物流作為工業(yè)化進(jìn)程中最為經(jīng)濟(jì)合理的綜合服務(wù)模式和管理技術(shù)已被越來(lái)越多的企業(yè)所重視。物流系統(tǒng)的改善和合理性對(duì)優(yōu)化資源配置、提高企業(yè)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本起著至關(guān)重要的作用。堆垛起重機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)的標(biāo)志。本文從堆垛機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)入手，著重就堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的研究[1]。
1.1課題背景
1.1.1巷道堆垛機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)與優(yōu)勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)模的不斷擴(kuò)大和競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇,市場(chǎng)對(duì)企業(yè)物流系統(tǒng)提出了新的要求，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用效率高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理、適時(shí)自動(dòng)結(jié)算庫(kù)存貨物種類和數(shù)量、立體倉(cāng)庫(kù)信息庫(kù)可以和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)加快物流速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重要意義，因此自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)受到越來(lái)越多的關(guān)注并已開(kāi)始應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)藥、煙草、裁減、郵電等許多行業(yè)。倉(cāng)庫(kù)最早是在二戰(zhàn)期間被美國(guó)用來(lái)存儲(chǔ)油料、槍支、器械等物品。在當(dāng)時(shí)看來(lái)這種簡(jiǎn)單的設(shè)備已經(jīng)具有占地空間小、便于我品的存放與管理等優(yōu)點(diǎn)。到十九世紀(jì)五六十年代我國(guó)的大部分生產(chǎn)廠家應(yīng)用倉(cāng)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)產(chǎn)品，到七八十年代倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)發(fā)展為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)并得到廣泛應(yīng)用。隨著倉(cāng)庫(kù)的不斷發(fā)展，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的搬運(yùn)設(shè)施也不斷的優(yōu)化,從最初的人力搬運(yùn)轉(zhuǎn)化為機(jī)械搬運(yùn)。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的搬運(yùn)、取貨設(shè)備最開(kāi)始是由一輛引導(dǎo)車牽引一節(jié)裝有起重機(jī)的車廂，由起重機(jī)來(lái)完成貨物的存取與運(yùn)輸。這種方法與之前的人力相比具有了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)成本等優(yōu)點(diǎn)，但行走所需空間大，這就降低了倉(cāng)庫(kù)的利用率。為了彌補(bǔ)這種不足，人們就想到了把引導(dǎo)車與起重機(jī)結(jié)合到一起來(lái)完成貨物的存取與運(yùn)輸功能，巷道堆垛起重機(jī)就是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)，通常簡(jiǎn)稱堆剁機(jī)。堆剁機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸、搬運(yùn)、堆垛設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)志。其主要用途是在接受計(jì)算機(jī)的指令以后，能在高層貨架巷道中來(lái)回穿梭，將貨物從巷道口出入庫(kù)貨臺(tái)搬運(yùn)到指定的貨格中，或把需要的貨物從倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)到巷道口出入庫(kù)貨臺(tái)，再配以相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)出入庫(kù)作業(yè)。其對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的出入貨效率有重要影響，是立體倉(cāng)庫(kù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容之一。20世紀(jì)70年代初，我國(guó)開(kāi)始研究采用旱稻式堆垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前已建成三百余座。而堆垛機(jī)作為立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的其中搬運(yùn)設(shè)備，也得到了較快的發(fā)展。
按照現(xiàn)行繼續(xù)界行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，巷道堆垛起重機(jī)可以按照支撐方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類，但無(wú)論何種類型的堆垛機(jī)都主要由水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、栽貨臺(tái)及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備等基本部分組成。堆剁機(jī)的分類方式很多，主要分類形式有以下幾種：
①按照有無(wú)導(dǎo)軌，堆剁機(jī)可分為有軌堆垛機(jī)和無(wú)軌堆垛機(jī)。有堆垛機(jī)需沿巷道內(nèi)的軌道運(yùn)行；無(wú)軌堆剁機(jī)又稱為高架叉車。在立體倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)行的主要設(shè)備有軌道堆垛機(jī)、無(wú)軌道堆垛機(jī)和普通叉車。這三種設(shè)備相比較之下，有軌巷道堆垛機(jī)對(duì)巷到要求寬度小，對(duì)倉(cāng)庫(kù)的利用率高切作業(yè)高度高，可以進(jìn)行手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)距離集中控制，但卻必須配備出、入庫(kù)設(shè)備。無(wú)軌巷道堆剁機(jī)由于無(wú)軌道限制可以服務(wù)于兩個(gè)以上的巷道，并可完成高架區(qū)外的做業(yè)。
②按高度不同，堆剁機(jī)可分為低層型、中層型、高層形。低層行起重機(jī)一般起升高度在5m以下，主要用于分體式高層貨架倉(cāng)庫(kù)及簡(jiǎn)易立體倉(cāng)庫(kù)中，中層型堆垛機(jī)的起升高度在5-15m之間，而高層型堆垛機(jī)的起升高度在15m以上，主要用于一體式的高層貨架倉(cāng)庫(kù)中。
③按照驅(qū)動(dòng)方式不同，堆垛機(jī)可分為上部驅(qū)動(dòng)式、下部驅(qū)動(dòng)式、和上下部相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式。
④按照用途不同，堆垛機(jī)可分為橋式堆垛機(jī)和巷道式堆垛機(jī)。橋式堆垛機(jī)具有起重機(jī)和叉車的雙重結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，像起重機(jī)一樣，具有橋架和回轉(zhuǎn)小車，同時(shí)具有固定式和可伸縮式的立柱，立柱上裝有貨叉或者其他取物裝置。橋式堆垛機(jī)的堆垛和取貨是通過(guò)取貨裝置在立柱上的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，但由于立柱的高度限制，橋式堆垛機(jī)主要適用于12m以下中等跨度的倉(cāng)庫(kù)，且航道寬度較大，適用于笨重和長(zhǎng)大物料的搬運(yùn)和堆垛，并可服務(wù)于多條航道。
巷道堆垛機(jī)沿貨架倉(cāng)庫(kù)巷道內(nèi)的軌道運(yùn)行，使得作業(yè)高度提高；采用貨叉伸縮機(jī)構(gòu)，使貨叉可以伸縮，這樣就可以使巷道寬度變窄提高倉(cāng)庫(kù)的利用率；巷道堆垛機(jī)適用于各種高度的高層貨架倉(cāng)庫(kù)，除以上優(yōu)點(diǎn)之外，巷道堆垛機(jī)還要求有較高的運(yùn)行速度和生產(chǎn)效率、配備出入倉(cāng)庫(kù)裝置較高的制造和安裝精度、多節(jié)伸縮貨叉或貨板、較高的電氣傳動(dòng)調(diào)速且制動(dòng)平衡、停車準(zhǔn)確、要有安全保護(hù)裝置等特點(diǎn)[2]。1.1.2雙立柱巷道堆垛機(jī)的分類
巷道堆垛機(jī)按結(jié)構(gòu)不同可分為單立柱型巷道堆垛機(jī)和雙立柱型巷道堆垛機(jī)。
單立柱型巷道堆垛機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)由一根立柱、上橫梁和下橫梁組成一個(gè)矩形框架。立柱多采用較大的H型鋼或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。整車質(zhì)量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對(duì)較低，但結(jié)構(gòu)剛度比雙立柱差。由于載物臺(tái)及貨物對(duì)立柱的偏心作用，以及行走、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水平慣性力的作用，使單立柱堆垛機(jī)在使用上有局限性。不適用于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)，適用于重量12t以下，起升高度在16m以下的倉(cāng)庫(kù)。單立柱堆垛機(jī)的起升結(jié)構(gòu)普遍采用鋼絲繩傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩牽引載物臺(tái)沿立柱或起升鋼軌作升降運(yùn)動(dòng)。對(duì)于鋼絲繩傳動(dòng)，傳動(dòng)和布置相對(duì)容易，但定位準(zhǔn)確性稍差。
雙立柱機(jī)構(gòu)的堆垛機(jī)的機(jī)架由兩根立柱和上橫梁、下橫梁組成一個(gè)長(zhǎng)方形框架。立柱形式有方管和圓管。方管兼作起升導(dǎo)軌，圓管附加起升導(dǎo)軌。雙立柱堆垛機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度和剛性都比較好，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般對(duì)于起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)，多采用雙立柱結(jié)構(gòu)。雙立柱堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)普遍采用鏈條（鋼絲繩）傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪（卷筒）轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈條（鋼絲繩）牽引載貨臺(tái)沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。由于鏈條傳動(dòng)多采用封閉鏈或配重裝置，受空間尺寸限制，傳動(dòng)和布置較復(fù)雜，但定位較準(zhǔn)確[2]。
1.2設(shè)計(jì)參數(shù)
表1.1 載重量為3噸的雙立柱巷道堆垛起重機(jī)的主要性能參數(shù)
序號(hào)
技術(shù)項(xiàng)目
技術(shù)指標(biāo)
1
主體結(jié)構(gòu)形式
雙立柱、單深位、單貨臺(tái)
2
貨叉形式
單副伸縮式存取貨叉
3
適合高度
12m以下
4
適合載荷
小于3t
3
最大走行速度,m/min
120(自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))
4
水平加速度,m/s
0.4(自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))
5
最大升降速度,m/ min
12（滿載）,20（空載）
6
升降加速度,m/s
0.5（自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)）
7
最大伸叉速度
20（滿載）,30（空載）
8
伸叉加速度,m/s
0.4自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)
表1.1 載重量為3噸的雙立柱巷道堆垛起重機(jī)的主要性能參數(shù) 續(xù)表
9
水平走行定位精度,mm
5
10
垂直升降定位精度, mm
5
11
伸叉定位精度,mm
5
12
行走驅(qū)動(dòng)
下部驅(qū)動(dòng)
13
升降驅(qū)動(dòng)
電機(jī)帶動(dòng)，鋼絲繩牽引
14
伸叉驅(qū)動(dòng)
電機(jī)帶動(dòng)鏈輪和鏈條驅(qū)動(dòng)
15
作業(yè)形式
單一和復(fù)合循環(huán)
16
供電方式
低部安全滑觸線
17
控制操作方式
手動(dòng)/自動(dòng)/在線
第2章 總體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析
2.1雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的總體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)
因?yàn)榕c單立柱相比，雙立柱巷道堆垛機(jī)具有強(qiáng)度和剛性都比較好，運(yùn)行平穩(wěn)且定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，結(jié)合這一現(xiàn)狀，我決定對(duì)雙立柱巷道堆垛起重機(jī)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。
為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動(dòng)搬運(yùn)貨物出庫(kù)，必須滿足以下設(shè)計(jì)要求：
（1）具備三維運(yùn)動(dòng)功能，能在高窄巷道中進(jìn)行高升降行程作業(yè),可以有效利用倉(cāng)庫(kù)空間,能適應(yīng)最高層、 最低層、其他層貨位及站臺(tái)貨位的存、取貨物。貨叉長(zhǎng)度及伸叉行程適應(yīng)托盤深度及貨架寬度方向尺寸（包括巷道寬度），使單元負(fù)載得以正確平穩(wěn)地方入貨位中。在存取貨時(shí)，堆垛機(jī)的行走及升降運(yùn)動(dòng)能同時(shí)動(dòng)作，且行走及升降速度匹配，縮短了作業(yè)時(shí)間，即沿巷道來(lái)回運(yùn)動(dòng)、載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)、貨叉沿貨架方向伸縮運(yùn)動(dòng)能同時(shí)進(jìn)行；
（2）堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟可靠，結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度及剛性要求，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足一定的定位精度，重復(fù)定位精度不能超過(guò)10mm；
（3）具備安全保護(hù)措施；
（4）在滿足強(qiáng)度、剛度和可靠性的前提下，盡量減小堆垛機(jī)各部分的重量，以減小提升功率和行走時(shí)的摩擦阻力；
（5）所有零部件按標(biāo)準(zhǔn)要求采用優(yōu)質(zhì)材料制造，以提高堆垛機(jī)整機(jī)性能；堆垛機(jī)需調(diào)整的零部件以盡量減少，以簡(jiǎn)化維護(hù)工作并延長(zhǎng)使用壽命；
（6）堆垛機(jī)起升導(dǎo)軌光滑，保證堆垛機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)；
（7）保護(hù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，避免貨物污染受損。根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求制定雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的總體運(yùn)動(dòng)方案。
無(wú)軌堆垛機(jī)在使用過(guò)程中雖然因?yàn)闆](méi)有軌道而節(jié)約了倉(cāng)庫(kù)的地面利用率，但卻存在在存取貨物時(shí)不便于控制的缺點(diǎn)，所以我決定針對(duì)有軌巷道堆垛機(jī)進(jìn)行研和設(shè)計(jì)。在這個(gè)課題中由于采用上下兩條軌道作為堆垛機(jī)滑軌已經(jīng)可以保證堆垛機(jī)沿伸叉方向的平穩(wěn)性，所以上下軌道我均采用單軌道作為滑軌，這樣即可以節(jié)軌道占地空間又可以節(jié)約軌道與機(jī)器的制造成本。
堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)多數(shù)采用鏈傳動(dòng)或鋼絲繩傳動(dòng)，為了減小體積在這里我采用鋼絲繩—卷筒傳動(dòng)；在伸叉結(jié)構(gòu)中為了保證伸平穩(wěn)性的高精度采用鏈輪—鏈條傳動(dòng)；在控制行走的部分為了達(dá)到體積與平穩(wěn)性的要求采用皮帶輪傳動(dòng)[3]。
堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.1、2.2所示
圖2.1單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖2.2雙立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.2主要裝置
2.2.1底架
是堆垛機(jī)整體支承座，由兩端的行走輪支架及鋼板組焊成的矩形梁構(gòu)成。堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷及靜負(fù)荷均由底架傳至行走輪，底架具有很好的剛性。
2.2.2立柱
矩形截面，減小行走運(yùn)動(dòng)時(shí)的立柱震動(dòng)，維持走行運(yùn)行平穩(wěn)。
在立柱上加工升降導(dǎo)向槽，支撐升降臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)，行走時(shí)立柱上的導(dǎo)向輪沿著天軌做直線運(yùn)動(dòng)，防止立柱左右偏擺，有足夠的穩(wěn)定性。
2.2.3升降載貨臺(tái)
為U型結(jié)構(gòu)，其豎支架側(cè)面有深溝球軸承可以在立柱內(nèi)的導(dǎo)向槽內(nèi)沿著立柱升降，升降牽引機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩方式。
升降載貨臺(tái)水平支架上設(shè)有貨叉，可左右滑動(dòng)叉取貨架上的貨物或?qū)⒇浳锓胖玫截浖苌希洸鏋殒溳嗘湕l式驅(qū)動(dòng)。
2.2.4 行走機(jī)構(gòu)
堆垛機(jī)底部裝有的四個(gè)行走輪支撐整機(jī)重量運(yùn)行 ,使堆垛機(jī)沿天地軌方向運(yùn)動(dòng)。堆垛機(jī)的行走是由裝在后行走輪軸上的帶制動(dòng)的減速電機(jī)帶動(dòng)的皮帶輪所驅(qū)動(dòng)的。所選用減速電機(jī)通過(guò)自身減速使行走更加平穩(wěn)可靠。
2.2.5升降機(jī)構(gòu)
以立柱內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向槽為導(dǎo)向，升降載貨臺(tái)依靠夾在導(dǎo)向槽內(nèi)的深溝球軸承起導(dǎo)向作用以保證上下運(yùn)行。由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的升降鋼絲繩拉動(dòng)升降臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)。所選用電機(jī)通過(guò)減速器實(shí)現(xiàn)速度降低，讓升降更加平穩(wěn)可靠。此電機(jī)能將載貨臺(tái)穩(wěn)定的保持在一定的高度。
升降部分包括卷筒、滑輪。
2.2.6貨叉驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)，使得貨叉可以伸縮取貨。電機(jī)功率很小，在接觸障礙時(shí)，電機(jī)堵轉(zhuǎn)不會(huì)影響堆垛機(jī)和叉體的安全。所選用電機(jī)通過(guò)自身減速讓升降更加平穩(wěn)可靠。
貨叉的伸叉速度可按空載的不同自動(dòng)調(diào)整，且速度曲線柔順平滑，讓承載貨物保持穩(wěn)定[4]。
2.2.7堆垛機(jī)的控制裝置
自動(dòng)運(yùn)行的堆垛機(jī)控制系統(tǒng)必須具有行走控制、升降控制、位置控制、速度控制、貨叉控制、安全保護(hù)功能、自我診斷故障的功能等多種控制功能。
1、位置功能
位置控制就是確定堆垛機(jī)停止在作業(yè)位置的功能。
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一般都采用高層貨架結(jié)構(gòu)，以X、Y、Z坐標(biāo)表示貨架的行、列、段的方向，用三維坐標(biāo)表示貨物的位置。為了自動(dòng)確定位置，也就是為了在某一位置發(fā)出減速指令使堆垛機(jī)減速，在規(guī)定位置發(fā)出停機(jī)信號(hào)，就必須檢測(cè)現(xiàn)在的位置。本設(shè)計(jì)中位置的檢測(cè)可由在個(gè)坐標(biāo)軸上按一定的間隔裝設(shè)的傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
2、速度控制
速度控制包括對(duì)提高作業(yè)效率有關(guān)的高速度，防止貨物倒塌以及不至于使堆垛機(jī)發(fā)生沖擊的加速度和減速度，以及為便于高精度定位的最終穩(wěn)定微速度等的速度控制。
3、貨叉控制
根據(jù)堆垛機(jī)出庫(kù)和入庫(kù)作業(yè)，伸縮貨叉向左側(cè)或右側(cè)進(jìn)行叉取操作的順序控制功能.
4、安全保護(hù)裝置
堆垛機(jī)的立柱高度達(dá)10米，載貨臺(tái)的升降速度也達(dá)到20m/min,而載貨臺(tái)是沿堆垛機(jī)立柱的導(dǎo)軌上下運(yùn)行的承載結(jié)構(gòu)，上有貨叉機(jī)構(gòu)、駕駛室等。為了保證堆垛機(jī)正常工作，確保操作人員的人身和貨物的安全，其上必須配備完善的安全保護(hù)裝置。本設(shè)計(jì)中設(shè)置以下幾種保護(hù)裝置：
（1）堆垛機(jī)貨叉上、下限自動(dòng)停止保護(hù)
在堆垛機(jī)貨叉在進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能超過(guò)導(dǎo)軌的上端和下端極限。因此可
以在上下端各設(shè)置一個(gè)限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。
（2）載貨臺(tái)負(fù)荷限制
在載貨臺(tái)超載時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切斷起升機(jī)構(gòu)動(dòng)力。當(dāng)載貨臺(tái)被托住，鋼絲繩松弛時(shí)，也會(huì)發(fā)出停止運(yùn)動(dòng)的報(bào)警信號(hào)并切斷動(dòng)力。因此可設(shè)置熱繼電器來(lái)作為檢測(cè)裝置，再安裝一個(gè)蜂鳴器作為警報(bào)提示。
（3）駕駛室的安全保護(hù)
為確保駕駛室里操作人員的人身安全，駕駛室門安全與否非常重要。可設(shè)置一個(gè)限位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)其功能，若發(fā)現(xiàn)不安全則堆垛機(jī)就會(huì)完全停止工作。
（4）速度轉(zhuǎn)換裝置
當(dāng)堆垛機(jī)走到軌道的某一位置時(shí)應(yīng)以高、中、低速 的某一速度行進(jìn)時(shí)，就需要通過(guò)速度裝換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。本設(shè)計(jì)中可以設(shè)置一個(gè)接近開(kāi)關(guān)。
（5）貨叉保護(hù)裝置
堆垛機(jī)在進(jìn)行工作過(guò)程中，為了確保當(dāng)貨叉伸縮到一定位置時(shí)就回自動(dòng)停止，可設(shè)置一個(gè)機(jī)械制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。
（6）載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置
當(dāng)鋼絲發(fā)生斷裂時(shí),能夠自動(dòng)可靠的將載貨臺(tái)停止，避免溜車或墜車事故的發(fā)生.因此對(duì)這種安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求是靈敏度高、作用可靠、沖擊小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)中采取連桿凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能要求。一旦鋼絲繩斷裂，彈簧通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使凸輪卡在升降機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌里阻止載貨臺(tái)墜落。正常工作時(shí)，提桿平衡載貨臺(tái)及其上貨物的質(zhì)量，彈簧處于壓縮狀態(tài)，凸輪與升降機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌分離[4]。
2.3本章小結(jié)
本章對(duì)堆垛機(jī)的組成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過(guò)設(shè)計(jì)構(gòu)思和計(jì)算對(duì)其重要部件進(jìn)行了選取。通過(guò)綜合考慮對(duì)整體方案進(jìn)行了對(duì)比，選取了適合自己的最佳方案。
第3章 雙立柱巷道堆垛機(jī)起升裝置的設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算
3.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型
異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高。
變頻調(diào)速，可滿足堆垛機(jī)出入庫(kù)穩(wěn)定操作和高速運(yùn)行的要求。變頻調(diào)速具有啟動(dòng)性能好、調(diào)速范圍寬、速度變化平穩(wěn)和完善的過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)功能[5]。
按已知工作要求和條件選用YVF2系列變頻可調(diào)速三相異步交流電動(dòng)機(jī)。
3.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量
工作機(jī)所需功率P為
P= (2.1)
式中：P——發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kw）
F——作用力（N）
V——運(yùn)行速度
電機(jī)的輸出功率P為
P=KW (2.2)
式中，為電動(dòng)機(jī)至滾筒軸的傳動(dòng)裝置總效率。
取凸緣聯(lián)軸器效率=0.99；滾動(dòng)軸承效率=0.995；蝸桿傳動(dòng)效η蝸=0.82；卷筒的傳動(dòng)效率η卷=0.95，則η=0.99×0.9952×0.82×0.95=0.764，
由 PW=Fw.vw1000ηw=3000×9.8×12/601000×87%≈6.8
故 P0=PWη=6.80.764=8.9kw
因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率Pw只需稍大于P0即可，查Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)，選取電動(dòng)機(jī)額定功率Pm=11KW，即所選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YVF2-180L-8
3.2鋼絲繩和滑輪設(shè)計(jì)
（1）鋼絲繩的選擇
GB3811—83計(jì)算考慮全面，計(jì)算精確，計(jì)算方法如下：
（2.3）
式中：d——鋼絲繩最小直徑mm；
F——鋼絲繩最大靜拉力N；
C——選擇系數(shù)mm/。
選擇系數(shù)c按下式計(jì)算：
（2.4）
式中：n——安全系數(shù)；
k——鋼絲繩捻制系數(shù)；
w——鋼絲繩充滿系數(shù)。
對(duì)于一般的起升機(jī)構(gòu)n值為6；選取鋼絲繩，則k=0.98；鋼絲繩充滿系數(shù)w=0.46，=1850MPa。
則
鋼絲繩的拉力 （2.5）
已知m=31000kg,g=9.8N/kg;
因?yàn)槭亲笥覂筛摻z繩同時(shí)作用
可求得單根鋼絲繩上=1.510009.8=14700N；
由此可求得 =0.096=11.64mm
參照GB8918-88 選取d=12mm。
即所選鋼絲繩為： 12NAT619S+1WR+NF1670ZS35.2723.59GB8918-88
根據(jù)鋼絲繩與滑輪匹配關(guān)系表查得與d=12mm的滑輪外徑D=315mm，軸徑=45mm；選用A型滑輪；
則所選滑輪型號(hào)為： 滑輪A12315-45 JB/T9005.3[6]
3.3 起重卷筒設(shè)計(jì)
卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)為
P （2.6）
雙聯(lián)卷繞卷筒長(zhǎng)度為
LS=2(L0+L1+L2)+Lg （2.7）
式中：D1——卷筒名義直徑,D1=hd
——鋼絲繩直徑
——最大卷起高度
a——滑輪組倍率
——卷筒計(jì)算直徑
——固定鋼絲繩的安全圈數(shù)
L1——無(wú)繩槽的卷筒端部尺寸
L2——固定端尾端所需長(zhǎng)度，L2≈3P
已知：d=12mm，查GB/T3811-1983，h常取6
D1=hd=12*6=192
則 D0=D1+d=192+12=204mm
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-1-60取D0=315mm
——繩槽槽距
查表8-1-59卷筒槽形得知P=14mm，槽底半徑R=6.5mm。
取Z=2，則
LS=2（198+60+20）+44=600mm
即卷筒的標(biāo)記為：卷筒A315*600-6.5*14-12*1-左JB/T9006.2-1999[6]
3.4 渦輪蝸桿減速器的選取
因?yàn)槲仐U與電機(jī)軸通過(guò)凸緣聯(lián)軸器相連，所有蝸桿轉(zhuǎn)速與電機(jī)軸轉(zhuǎn)速相等，
升降機(jī)構(gòu)中的減速器可根據(jù)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比從標(biāo)準(zhǔn)中選用。
升降機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比由下式確定：
（2.8）
式中：—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速；
—卷筒的轉(zhuǎn)速,n=6*104V4πD=12.13
代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式（6.8）中算得：i=72012.13=59.36
查減速器和變速器設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)，選取減速器型號(hào)為：
SCWS 250-63-IIFJB/T6387[8]
3.5 本章小結(jié)
本章主要對(duì)堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，并對(duì)其中的重要部件進(jìn)行了校核計(jì)算。符合自己的設(shè)計(jì)。
第4章 堆垛機(jī)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1伸縮貨叉的擾度與強(qiáng)度
所設(shè)計(jì)的貨叉是指貨叉插入貨架中的部分,應(yīng)以厚度盡量薄,同時(shí)貨叉前端的擾度控制在最小，作為設(shè)計(jì)的目標(biāo).
貨叉各參數(shù)如下:
W: 載荷
I ,I, I: 分別為下叉 中叉 上叉的重力方向的慣性矩
E: 材料的縱彈性系數(shù)
4.1.1下叉的受力分析:
如圖4.1所示
圖4.1下叉的受力分析
進(jìn)行受力分析時(shí)，在AC段內(nèi)取距A端為x的任意截面為研究對(duì)象，則該截面上產(chǎn)生的反力P=W l/b
ax l時(shí)的彎矩方程為：
M= - P(x-a) （4.1）
用積分法求得BC端截面轉(zhuǎn)角為：
i = i-dx= i- [+(x-a)] （4.2）
BC端截面撓度為：
= ix-dx= ix-[+(x-a)] （4.3）
當(dāng)x= 0時(shí),A端的截面轉(zhuǎn)角
i= -( +b) （4.4）
當(dāng)x=l時(shí)，將式（4.3）代入式（4.2）和式（4.1）中，分別算得在c點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角和撓度。
= - （4.5）
= -l （4.6）
4.1.2 中叉的受力分析
如圖4.2所示：因載荷W的作用，在b間產(chǎn)生反力P,P，
圖4.2 中叉的受力分析計(jì)算
進(jìn)行受力分析時(shí)，在BF段內(nèi)取距左端為x的任意截面為研究對(duì)象
當(dāng)時(shí)，可算得其轉(zhuǎn)矩方程為:
M= Px=x （4.7）
用積分法算出其轉(zhuǎn)角
i== -+i （4.8）
撓度為：
= -+ ix+ （4.9）
當(dāng) x=b時(shí)，B端的截面轉(zhuǎn)角
i= （4.10）
當(dāng)x=b時(shí)，將式（4.6）代入式（4.4）和式（4.5）中，分別算得此段的轉(zhuǎn)角和撓度
i= - （4.11）
= - （4.12）
如圖4.3所示：將b段作為剛性,c點(diǎn)作為固定端（即視為懸臂梁）考慮,并設(shè)由于W在中叉產(chǎn)生的反力為P和P,而由這些反力作用在貨叉前端產(chǎn)生的
圖4.3 受力分析
轉(zhuǎn)矩方程為：
M= - P(x-d)+ Px （4.13）
以固定端E視為坐標(biāo)原點(diǎn)，算得：P=W
以固定端D視為坐標(biāo)原點(diǎn)，算得：P=W
用積分法算出其撓度為：
= -dx= -[ Px- P(x-d)] （4.14）
當(dāng)x=l時(shí)，代入式（4.7）算得：
= -[(e+d) l-e(l-d)] （4.15）
i= -dx= -] （4.16）
當(dāng)x=l時(shí)，代入式（4.8）算得：
i= -[-e(l-d)+(e+d)l] （4.17）
所以 = i(l-l)
4.1.3 前叉的設(shè)計(jì)分析
載荷W在d區(qū)間產(chǎn)生的反力有P, P，在E點(diǎn)的傾斜角為i，撓度為，受力分析如圖4.4所示：
圖4.4 前叉的受力分析
轉(zhuǎn)矩方程為：M=x
用積分法算出其轉(zhuǎn)角為：
i== -+i （4.18）
撓度為：
= -+ix+ （4.19）
當(dāng)x=d時(shí)，D端的截面轉(zhuǎn)角
i= （4.20）
當(dāng)x=d時(shí)，將式（4.11）代入式（4.9）和式（4.10）中，分別算得此段的轉(zhuǎn)角和撓度：
= - = -(l-l)
因此，設(shè)載貨臺(tái)和立柱為剛性時(shí)，伸縮貨叉工作的總擾度為
總=++++
注：當(dāng)托盤貨架進(jìn)深為1100mm時(shí)，值應(yīng)控制在10~15mm[8]。
4.2貨叉各參數(shù)的選擇
a=650mm b=400mm c=200mm d=400mm e=150mm
l=1000mm l=600mm l=750mm l=120mm
故可取上叉、下叉、中叉長(zhǎng)為：
L= l=25=1100mm
L=b+c+d+25=1100mm
L= l-c+ 25=1100mm
上叉為板狀，并取其寬也為1100mm，厚度取100mm，其余數(shù)據(jù)見(jiàn)裝配圖上標(biāo)注。
因各數(shù)據(jù)取值都較大，故能滿足條件。
4.3貨叉內(nèi)部零件的選取與校核
4.3.1 軸承的選取校核
設(shè)計(jì)選取貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的工作速度為10m/min,則每各軸承所承受的壓力為F=150010/4=3750N
轉(zhuǎn)速為n=10000r/d (r/min), 取C=110
則 d=C=110
d=16.2mm
取d=20mm, 則n=10000/20=159.2r/min
查表，選擇深溝球軸承，代號(hào)為6404
其基本參數(shù)為：d=20mm D=72mm B=19mm
c=31000N c=15200N
徑向載荷F=150010/4=3750N
軸向載荷F=0N
F/ F=0
>h=6000h 故軸承壽命滿足條件。則軸承選取合適。
4.3.2 齒輪的選取校核
1、選取齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB=217—255，平均硬度為236
2、初步計(jì)算傳動(dòng)尺寸
為軟齒面開(kāi)式傳動(dòng)d=
（1）轉(zhuǎn)矩T=9.55P/n=162.43d N·mm
（2）設(shè)計(jì)時(shí)，因V值未知，K不能確定，故可初選K=1.4
（3）取齒寬系數(shù)=1.1
（4）取彈性系數(shù)Z=189.8
（5）初選螺旋角=12，取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.46
（6）初選Z=23，齒條Z=
則得重合度=[1.88-3.2（1/ Z+1/ Z）]cos=1.7
取軸面重合度=0.318Ztg=1.77
取重合度系數(shù)Z=0.765
(7) 取螺旋角系數(shù)Z=0.99
(8) 許用接觸應(yīng)力由式[=
取接觸疲勞極限應(yīng)力為=595MPa
齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N=60naL=1.08
取壽命系數(shù)Z=1.06 取安全系數(shù)S=1.0
則[===630.7 MPa
（9）齒輪的分度圓直徑d,初算為u=Z/Z= 故
則d==130mm
3、確定傳動(dòng)尺寸
（1）計(jì)算載荷系數(shù)
取使用系數(shù)K=1.0
因V=m/s
取動(dòng)載系數(shù)K=1.15
取齒向載荷分布系數(shù)K=1.11
取齒間載荷分配系數(shù)K=1.2
故K= K K K K=1.53
（2）對(duì)修正d==133.9mm
（3）確定模數(shù)m=dcos/Z=5.69 取m=6
（4）故d===141mm 并取b=50mm
4、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=[
式中各參數(shù)：
(1) 各值同前
(2) 因當(dāng)量系數(shù)Z=Z/cos12=23.5
故取齒形系數(shù)Y=2.64，應(yīng)力修正系數(shù)Y=1.58
(3) 取重合度系數(shù)Y
(4) 取螺旋角系數(shù)Y
(5)許用彎曲應(yīng)力[
取彎曲疲勞極限應(yīng)力MPa
取壽命系數(shù)Y， 取安全系數(shù)S
故 [ =1.0 MPa
則 ==4.29MPa〈176MPa=[
故能滿足齒根彎曲疲勞極限。 設(shè)計(jì)合理。
4.3.3 鏈輪鏈條的選取校核
設(shè)軸徑d=80mm，鏈傳動(dòng)比i=1
鏈速n=V=79.6r/min
P=0.1
1、選擇鏈輪齒數(shù)：初步確定Z=21
2、定鏈的節(jié)距
取K，齒數(shù)系數(shù)K，多排鏈系數(shù)K
所需傳遞功率為kW
由此，可選取滿足條件的08A鏈，P=12.7mm
3、定鏈長(zhǎng)、中心距
初定中心距a=40p，則鏈節(jié)數(shù)
L=101節(jié)
鏈長(zhǎng)L=LP/1000=10112.7/1000=1.28m
中心距a==508mm
中心距調(diào)整量mm
實(shí)際中心距mm
4、求作用在軸上的力
工作拉力F=1000P/V=1500N
作用在軸上的壓力F=1.2F=1800N
軸徑mm
取d=16mm 取輪徑D=80mm
計(jì)算結(jié)果總匯：鏈條規(guī)格：08A單排鏈，101節(jié)，長(zhǎng)1.28米，大小輪齒數(shù)都為21，中心距mm，壓軸力F，軸徑d=16mm，輪徑D=80 mm【10】。
4.4貨叉伸縮裝置中的電機(jī)和減速器的選取
齒輪5的轉(zhuǎn)速為
電機(jī)功率：P=Mn9555=Fv×10-3/=0.55kw
選取電機(jī)功率為1.1kw，電機(jī)型號(hào)為：YVF2-90S-6
轉(zhuǎn)速為980r/min,安裝型式選取B3
為此，減速器的傳動(dòng)比為i=980/45.17=21.7
則選取減速器型號(hào)為TZSD112【12】。
4.5本章小結(jié)
本章對(duì)堆垛機(jī)的貨叉機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分別對(duì)上叉、中叉、下叉等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計(jì)算和力的分析。最后確定了貨叉的各部分參數(shù)。
第5章 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 堆垛機(jī)行走輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
行走輪有主動(dòng)輪和從動(dòng)輪1個(gè)，采用輪軸直接連接的驅(qū)動(dòng)方式。
行走輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式：
P=KD（B-2r）（kg） (5.1)
K=（kg/cm） (5.2)
式中：P—允許載重量（kg）
D—車輪的踏面直徑（cm）
B—鋼軌寬（cm）
r—鋼軌頭部的圓角半徑（cm）
K—許用應(yīng)力系數(shù)（kg/cm）
v—走行速度（m/min）
k—許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為50）（kg/cm）
首先確定B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm, v=80m/min
則 K===33.3（kg/cm）
行走輪的輪壓主要根據(jù)疲勞計(jì)算輪壓選取，其計(jì)算公式為：
= （5.3）
式中：—疲勞計(jì)算輪壓（N）；
—工作時(shí)最大允許載重量（N）；
—正常工作時(shí)最小輪壓（N）
又根據(jù)車輪直徑的計(jì)算公式：
（5.4）
式中: —轉(zhuǎn)速系數(shù)；
—工作級(jí)別系數(shù)；
—接觸應(yīng)力常數(shù)
首先確定 =6.0，=0.82，=1.25,l=30mm，代入式（5.3），式（5.4）中算得：D=135mm
車輪的轉(zhuǎn)速為：
=283.1r/min
車輪的軸徑為d=14mm，為滿足選擇合適的軸承，取d=15mm
軸上的軸承選取型號(hào)為6202，基本尺寸為：d=15mm，D=35mm，B=11mm【13】。
5.2 行走機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的選取
行走機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)所需的功率為可按下式計(jì)算：
（kW） （5.5）
式中：—行走阻力；
v—行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度
—行走機(jī)構(gòu)的總效率，一般可取0.85-0.95
由上式可知，現(xiàn)須確定行走阻力的大小，可按下式計(jì)算：
=G×μ （5.6）
式中： G—堆垛機(jī)總重，約為5000kg
—滾動(dòng)摩擦系數(shù)，查表取0.05
將（5.6）代入（5.5）即可得：
取為P=5.5kw,選取電機(jī)型號(hào)為YVF2-132M2-6m。
5.3 V帶輪與V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇
1、設(shè)計(jì)功率為
（5.7）
式中 ——工況系數(shù)；
由于是起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)，查表得=1.2，則
2、選定帶型
根據(jù)=6.6KW和,查表確定為P-I型。
3、傳動(dòng)比為
（5.8）
由行走速度初步確定小帶輪的轉(zhuǎn)速為
則
4、確定小帶輪基準(zhǔn)直徑
由大帶輪與電機(jī)同軸確定大帶輪基準(zhǔn)直徑為電機(jī)的輸出軸直徑，即則小帶輪的基準(zhǔn)直徑為
（5.9）
則
5、帶速為
（5.10）
則
此處
6、初定軸間距
按要求取
7、所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度為
（5.11）
則 :
選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度為609mm。
8.實(shí)際軸間距為
（5.12）
則
（1）安裝時(shí)所需最小軸間距為
（5.13）
查表得，則
（1） 張緊或補(bǔ)償身長(zhǎng)所需最大軸間距為
（5.14）
則
9.小帶輪包角為
（5.15）
則
10.帶輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5.1所示：
圖5.1皮帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
5.4 行走機(jī)構(gòu)減速器的選取
行走機(jī)構(gòu)中的減速器可根據(jù)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比從標(biāo)準(zhǔn)中選用。
行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比由下式確定：
（5.16）
式中， —電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速；—車輪的轉(zhuǎn)速
代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式（5.7）中算得：=3.46
可選取減速器的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為SEW型R×97[6]
5.5行走機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器的具體規(guī)格根據(jù)載荷情況、計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來(lái)選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩有下式確定：
（5.17）
48.7Nm
==
由設(shè)計(jì)手冊(cè)選取彈性柱銷聯(lián)軸器HL2。它的許用轉(zhuǎn)矩為215Nm，半聯(lián)軸器材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為5600r/min[6]。
5.6本章小結(jié)
本章主要對(duì)堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)其中的重要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
第6章 雙立柱巷道堆垛機(jī)機(jī)體支架設(shè)計(jì)
6.1 機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)則和要求
6.1.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則
1、工況要求
任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不至有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必須的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
2、剛度要求
在必須保證特定外姓條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。例如，機(jī)床的零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱體的剛度決定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。
3、強(qiáng)度要求
對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也能滿足強(qiáng)度要求。但對(duì)于重載設(shè)備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點(diǎn)的應(yīng)力都不大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。
4、穩(wěn)定性要求
對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及手彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)回產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)是必須注意。
5、美觀
目前對(duì)機(jī)器要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。
6、其他
如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對(duì)于精密機(jī)械、儀表等散熱變形小的要求等。
6.1.2 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求
在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和處所環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。
1、 機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
2、 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
3、 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形小。
（1）抗震性能好。
（2）耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。
（3）有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性好[14]。
6.2機(jī)架的設(shè)計(jì)步驟
1、初步確定機(jī)架的形狀和尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般要求，初步確定機(jī)架結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，以保證其內(nèi)外部零部件能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并要求機(jī)架能夠在巷道內(nèi)無(wú)阻礙的運(yùn)行。
圖6.1機(jī)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2、根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。
3、分析載荷情況，載荷包括機(jī)架上的設(shè)備重量、機(jī)架本身重量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷等。對(duì)于高架結(jié)構(gòu)，還要考慮風(fēng)載、雪載和地震載荷。確定結(jié)構(gòu)的形式，采用有雙槽的立柱，以保證貨叉在升降過(guò)程中不側(cè)翻。
4、針對(duì)以上所述的各項(xiàng)要求與準(zhǔn)則，結(jié)合雙立柱巷道堆垛起重機(jī)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的工作狀況，并考慮到雙立柱巷道堆垛起重機(jī)自身各個(gè)裝置與機(jī)構(gòu)間的配合情況，確定機(jī)架的基本尺寸：
機(jī)架高為12m，兩個(gè)立柱之間的距離為1800mm，每個(gè)立柱的長(zhǎng)為360mm，寬為240mm，立柱中中設(shè)有雙槽，以保證貨叉在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)性；上橫梁為360*300中間空心的方鋼；下橫梁是厚度為300mm、寬為1200mm中空的鋼板，用以保證雙立柱巷道堆垛起重機(jī)的承載能力[15]。
6.3 其他裝置設(shè)計(jì)和選擇
1、供電系統(tǒng)
堆垛機(jī)的移動(dòng)供電裝置，一般采用滑觸供電裝置和電纜供電方法。根據(jù)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)，應(yīng)滿足高速度、無(wú)需檢修、耐用、無(wú)脫線現(xiàn)象等。
堆垛機(jī)采用底（頂）部滑觸線供電方式，滑觸線設(shè)置符合使用安全及易于保養(yǎng)的要求。
2、電氣設(shè)備
主要包括電力拖動(dòng)、控制、檢測(cè)和安全保護(hù)。在電力拖動(dòng)方面，目前國(guó)內(nèi)多用的是交流變頻調(diào)速，交流変極調(diào)速和可控硅直流調(diào)速。對(duì)堆垛機(jī)的控制一般 采用可編程序控制器、單片機(jī)、單板機(jī)、計(jì)算機(jī)等。堆垛機(jī)必須具有自動(dòng)認(rèn)址、貨物虛實(shí)等檢測(cè)以及其他檢測(cè)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確三個(gè)方面的要求
3、天地軌
天地軌是整個(gè)堆垛機(jī)的承載部件，因而天地軌必須有足夠的剛度。天地軌分別固定在貨架及地面上。天地軌的全長(zhǎng)除能涵蓋堆垛機(jī)最大作業(yè)范圍外，兩端頭還保留有適當(dāng)緩沖長(zhǎng)度。
每段地軌結(jié)合面以45度對(duì)接，對(duì)接處有一定高度差限制要求。
（1）天地軌安裝后直線度公差如下：
地軌安裝后直線度公差在200mm
測(cè)量長(zhǎng)度應(yīng)不大于0.5mm
地軌全長(zhǎng)測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)不大于3mm
天軌安裝后直線度公差在200mm
測(cè)量長(zhǎng)度應(yīng)不大于0.5mm
天軌全長(zhǎng)測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)不大于4mm
（2）安裝后天地軌間相互位置公差
天軌上表面于地軌下表面之間距離誤差應(yīng)不大與8mm
天軌與地軌之間的水平錯(cuò)位不大于5mm
4、安全裝置
堆垛機(jī)是一種起重機(jī)械，它要求在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行。為了保證人身及設(shè)備的安全。堆垛機(jī)必須配備有完善的硬件及軟件的安全保護(hù)裝置，并在電氣控制上采用一系列連鎖和保護(hù)措施。除了一般起重機(jī)常備的安全保護(hù)措施（如各機(jī)構(gòu)的終端限位和緩沖、電機(jī)過(guò)熱和過(guò)電流保護(hù)、控制電路的零位保護(hù)等）外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，增設(shè)各種保護(hù)。主要有如下安全保護(hù)裝置。
（1）水平極限保護(hù)
在巷道兩端點(diǎn)均設(shè)置強(qiáng)制減速檢測(cè)裝置及緊急停止極限開(kāi)關(guān)，堆垛機(jī)在接近巷道兩端時(shí)，先減速緩行而后定位停止，避免超程行走。如在正常范圍內(nèi)仍未停止，則緊急停止極限開(kāi)關(guān)將迫使堆垛機(jī)停止運(yùn)行。
（2）緩沖器
正常狀態(tài)下堆垛機(jī)不觸及緩沖器，萬(wàn)一電器線路故障，發(fā)生超程行走時(shí)，設(shè)置于巷道兩端的緩沖器能將堆垛機(jī)制動(dòng)住。緩沖器為聚氨脂橡膠，可以吸收堆垛機(jī)意外超程行走時(shí)的沖力。
（3）垂直極限開(kāi)關(guān)
在立柱兩端點(diǎn)均設(shè)置強(qiáng)制減速檢測(cè)裝置及緊急停止極限開(kāi)關(guān)，堆垛機(jī)升降載貨臺(tái)在接近立柱兩端時(shí)，先減速緩行而后定位停止，避免超程升降。如在正常范圍內(nèi)仍未停止，則緊急停止極限開(kāi)關(guān)將立即迫使堆垛機(jī)升降載貨臺(tái)停止。
（4）斷繩保護(hù)裝置
當(dāng)載貨臺(tái)的牽引鋼絲繩斷裂時(shí)，斷繩保護(hù)裝置將抱死載貨臺(tái)，使堆垛機(jī)立即停止運(yùn)行并報(bào)警。
（5）動(dòng)作連鎖裝置
堆垛機(jī)處于行走及升降動(dòng)作時(shí)，貨叉不能伸出。
貨叉處于伸出狀態(tài)時(shí)，堆垛機(jī)不能行走，而載貨臺(tái)只能低速適量升降。
（6）貨叉保護(hù)裝置
貨叉伸出途中觸及障礙物時(shí)，電機(jī)堵轉(zhuǎn)變頻器報(bào)警，或者出現(xiàn)任務(wù)超時(shí)報(bào)警，提示堆垛機(jī)故障。
貨叉沒(méi)有完全縮回到中位，則堆垛機(jī)不能行走。
（7）過(guò)載保護(hù)裝置
堆垛機(jī)上所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)線路上，由變頻控制過(guò)流，以免電機(jī)因過(guò)載而受損。
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