自動化立體倉庫堆垛機(jī)設(shè)計(jì).doc

目 錄 第 1 章 緒論 1 第 1 1節(jié) 研究的背景與內(nèi)容 1 1 1 1概述 1 1 1 2有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn) 2 1 1 3有軌巷道堆垛機(jī)的類型 3 1 1 4巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 5 第 1 2節(jié) 設(shè)計(jì)的目的和意義 6 第 1 3節(jié) 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 6 第 1 4節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù) 7 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的確定 8 第 2 1節(jié) 堆垛機(jī)三維運(yùn)動速度的確定 9 第 2 2節(jié) 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇 9 2 2 1堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇 9 2 2 2堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇 10 2 2 3堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路 11 2 2 4堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路 11 2 2 5堆垛機(jī)安全方案的確定 14 2 2 6堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì) 14 第 2 3節(jié) 堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) 15 第 2 4節(jié) 堆垛機(jī)的技術(shù)要求 16 第 3 章 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 第 3 1節(jié) 起升機(jī)構(gòu)的總體選型 22 第 3 2節(jié) 卷筒的設(shè)計(jì) 26 3 2 1卷筒部件計(jì)算 26 3 2 2齒輪連接盤的計(jì)算 31 第 4 章 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 35 第 4 1節(jié) 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) 35 第 4 2節(jié) 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 38 第 5 章 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) 39 第 5 1節(jié) 貨叉?zhèn)鲃友b置的總體選型 39 第 5 2節(jié) 貨叉?zhèn)鲃育X輪 齒條的計(jì)算 39 第 5 3節(jié) 貨叉?zhèn)鲃渔溳?鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 43 第 5 4節(jié) 制動器的制動容量的設(shè)計(jì) 45 第 6 章 堆垛機(jī)安全裝置 47 第 6 1節(jié) 防撞保護(hù)裝置 48 第 6 2節(jié) 鋼絲繩斷繩保護(hù)裝置 48 第 7 章 堆垛機(jī)電控部分設(shè)計(jì) 49 第 7 1節(jié) 電器控制系統(tǒng) 50 7 1 1可編程控制器的結(jié)構(gòu)及各部分的作用 50 7 1 2可編程控制器的工作原理 52 7 1 3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn) 54 第 7 2節(jié) 電器傳動系統(tǒng) 55 7 2 1常用變速系統(tǒng) 55 7 2 2變頻器的分類 56 7 2 3變頻器的特點(diǎn) 60 第 7 3節(jié) 電控原理 60 第 8 章 總 結(jié) 62 參考文獻(xiàn) 63 翻 譯 64 致 謝 83 第 1章 緒論 第 1 1節(jié) 研究的背景與內(nèi)容 1 1 1概述 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展 生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整 客觀上 要求作為工業(yè)企業(yè)物資供應(yīng)基地的物資倉庫進(jìn)行改建或擴(kuò)建 但由于 現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)的用地受到限制 物資倉庫用地難以擴(kuò)展 所以只能充分 挖掘潛力 有效利用現(xiàn)有庫區(qū)面積 并向空間發(fā)展 向空間要貨位 其主 要途徑是變單層庫房為多層庫或立體庫 我國自 70年代以來多層庫有 了較快的發(fā)展 立體庫也有一定的發(fā)展 根據(jù)我國的實(shí)際情況 從今后 的發(fā)展趨勢看 多層庫和立體庫都會繼續(xù)得到發(fā)展 并且 隨著企業(yè)生 產(chǎn)與管理的不斷提高 越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理 性對企業(yè)提高生產(chǎn)率 降低成本非常重要 自動化立體倉庫是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵 它具有空間利用 率高 便于實(shí)現(xiàn)自動化管理 實(shí)時(shí)自動結(jié)算庫存貨物種類和數(shù)量 立 體倉庫信息庫可以和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點(diǎn) 對加快物 流速度 提高勞動生產(chǎn)率 降低生產(chǎn)成本都有重要意義 已開始應(yīng)用 于汽車 電子 醫(yī)藥 煙草 建材 郵電等許多行業(yè) 而堆垛機(jī)對立 體倉庫的出人庫效率有重要影響 是立體倉庫能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和體 現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一 有軌巷道堆垛起重機(jī)是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起 重機(jī) 是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機(jī) 通常簡稱為堆垛機(jī) 堆垛機(jī)是立體倉庫中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備 可大大提高倉庫的面積 和空間利用率 是自動化倉庫的主要設(shè)備 是代表立體倉庫特征的標(biāo) 志 堆垛機(jī)的功能是堆垛機(jī)接受計(jì)算機(jī)指令后 能在高層貨架巷道中 來回穿梭 把貨物從巷道口出人庫貨臺搬運(yùn)到指定的貨位中 或者把 需要的貨物從倉庫中搬運(yùn)到巷道口出人庫貨臺 再配以相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn) 輸送設(shè)備通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)貨物的自動出人庫 在立體倉庫中的搬 運(yùn)設(shè)備有高位叉車 工業(yè)機(jī)器人 橋式堆垛機(jī)和有軌巷道式單雙立柱 堆垛機(jī) 有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)由于效率高 高度可達(dá) 30 40 m 便于實(shí)現(xiàn)無人操作 行走穩(wěn)定 載貨量大 噪聲小 在目前的立體倉 庫中得到廣泛應(yīng)用 1 1 2有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn) 隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐的口益加快和信息技術(shù)的快速發(fā)展 傳統(tǒng)行 業(yè)和消費(fèi)方式正發(fā)生著深刻的變化 物流在經(jīng)濟(jì)活動中的作用越來越 受到企業(yè)的重視 物流人才的需求也在口益增長 目前 物流人才已 經(jīng)被列為我國 12 大類緊缺人才之一 有報(bào)道稱 物流人才的需求已超 過 600 萬 物流實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)正是要搭建一座理論與實(shí)踐的橋梁 目 前 我國許多高校已經(jīng)建立了物流實(shí)驗(yàn)室 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 已經(jīng)有 160 多所高校建立了自己的物流實(shí)驗(yàn)室 物流實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供實(shí)訓(xùn) 平臺 深化學(xué)生對現(xiàn)代物流理論的理解 提高學(xué)生的操作能力 內(nèi)融 機(jī)械 電氣 電子及計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的綜合技術(shù) 在這種技術(shù)中 不同領(lǐng)域和層次的知識與能力融會在一起 另外 為了更好的模擬貨物在自動化立體倉庫各倉儲單元內(nèi)存儲 的物流過程 研究提高物流效率以及堆垛機(jī)性能和作業(yè)效率方法 許 多物流研究中心業(yè)紛紛建立起來 山東大學(xué)現(xiàn)代物流控制實(shí)驗(yàn)中心是 目前我國第一個(gè)現(xiàn)代的物流控制實(shí)驗(yàn)室 在物流調(diào)度 物流控制 機(jī) 械手揀選控制和機(jī)器視覺的綜合研究和開發(fā)應(yīng)用方面目前處于國內(nèi)領(lǐng) 先地位 圖 1 1 是研究中心的小型倉儲系統(tǒng) 圖 1 1 小型倉儲系統(tǒng) 1 1 3有軌巷道堆垛機(jī)的類型 有軌巷道堆垛機(jī)可按其結(jié)構(gòu)形式 支承方式和運(yùn)行軌跡等進(jìn)行分 類 一般可分為以下幾種類型 1 按結(jié)構(gòu)形式 分為雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)和單立柱有軌巷道堆垛機(jī) 雙立柱有軌巷道堆垛機(jī) 雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)由兩根立柱 上橫梁 下橫梁和帶貨叉的 載貨臺組成 立柱 上橫梁和下橫梁組成一個(gè)長方形的框架 一般稱 為機(jī)架 立柱形式有方管和圓管兩種 方管可兼作起升導(dǎo)軌 圓管需 要附加起升導(dǎo)軌 這種堆垛機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度和剛性都比較好 能快速起 制動 并且運(yùn)行平穩(wěn) 一般用在起升高度較高 起重量較 大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉庫中 其缺點(diǎn)是自重較大 其結(jié)構(gòu)如 圖 1 2所示 圖 1 2雙立柱有軌巷道堆垛機(jī) 單立柱有軌巷道堆垛機(jī) 單立柱有軌巷道堆垛機(jī)的機(jī)架由一根立柱 下橫梁和上橫梁組成 立柱多采用型鋼或焊接制作 立柱上附加導(dǎo)軌 整機(jī)重量較輕 消耗 材料少 因此制造成本相對較低 但剛性稍差 由于載貨臺和貨物對 立柱有偏心作用 以及行走 制動時(shí)產(chǎn)生的水平慣性力作用 使單立 柱有軌巷道堆垛機(jī)在使用上有較大的局限性 不適于起重量大和水平 運(yùn)行速度高的堆垛機(jī) 單立柱堆垛機(jī)的起升結(jié)構(gòu) 普遍采用鋼絲繩傳 動 由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)動 通過鋼絲繩牽引載貨臺沿立柱或起 升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動 對于鋼絲繩傳動 傳動和布置相對容易 但定位 準(zhǔn)確性稍差 其結(jié)構(gòu)如圖 1 3所示 圖 1 3單立柱有軌巷道堆垛機(jī) 2 按支承方式分類 有軌巷道堆垛機(jī)分為懸掛型和地面支承型 懸掛型有軌巷道堆垛機(jī) 懸掛型有軌巷道堆垛機(jī)懸掛在巷道上方的軌道上運(yùn)行 其運(yùn)行機(jī) 構(gòu)安裝在堆垛機(jī)門架的上部 在地面鋪設(shè)導(dǎo)軌 使門架下部的導(dǎo)向輪 以一定的間隙夾在導(dǎo)軌的兩側(cè) 從而防止堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生擺動和傾 剎 懸掛式堆垛機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn) 在設(shè)計(jì)門架時(shí) 可以不考慮橫向的彎曲 強(qiáng)度 鋼結(jié)構(gòu)的自重可以減輕 加減速時(shí)的慣性擺動小 穩(wěn)定所需的 時(shí)間短 其缺點(diǎn)是維修和檢查不方便 地面支承型有軌巷道堆垛機(jī) 堆垛機(jī)的運(yùn)行軌道鋪設(shè)在地面上 堆垛機(jī)用下部行走輪支承和驅(qū) 動 上部導(dǎo)向輪用來防止堆垛機(jī)傾倒或擺動 和懸掛型有軌巷道堆垛 機(jī)相比 這種堆垛機(jī)的立柱主要考慮軌道平面內(nèi)的彎曲強(qiáng)度 因此 需要加大立柱在行走方向截面的慣性矩 由于驅(qū)動裝置均裝在下橫梁 上 容易保養(yǎng)和維修 3 按其運(yùn)行軌跡形式不同 分為直線運(yùn)行型堆垛機(jī)和曲線運(yùn)行型堆垛 機(jī) 直線運(yùn)行型堆垛機(jī) 直線運(yùn)行型堆垛機(jī)只能在巷道內(nèi)直線軌道上運(yùn)行 不能自行轉(zhuǎn)換 巷道 只能通過其他輸送設(shè)備轉(zhuǎn)換巷道 直線運(yùn)行型堆垛機(jī)可以實(shí)現(xiàn) 高速運(yùn)行 能夠滿足出入庫頻率較高的立體倉庫作業(yè) 應(yīng)用最為廣泛 曲線運(yùn)行型堆垛機(jī) 曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)行走輪與下橫梁是通過垂直軸鉸接的 能夠在 環(huán)形或其他曲線軌道上運(yùn)行 不通過其他輸送設(shè)備便可以從一個(gè)巷道 自行轉(zhuǎn)移到另一個(gè)巷道 曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)在使用上有局限性 只適 用于出入庫頻率較低的立體倉庫 本文研究的堆垛機(jī)是結(jié)構(gòu)形式為雙立柱 支承方式為地面支承型 并且其運(yùn)行軌跡為直線型巷道堆垛機(jī) 1 1 4巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 由于使用場合的限制 巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特 點(diǎn) 1 整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄 其寬度一般不超過儲料單元的寬度 因此限制 了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型 2 金屬結(jié)構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外 還要有較高的制造和安 裝精度 3 采用專門的取料裝置 常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu) 4 各電氣傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿足快速 平穩(wěn)和準(zhǔn)確 5 配備可靠的安全裝置 控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措 第 1 2節(jié) 設(shè)計(jì)的目的和意義 倉儲自動化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程 物資儲運(yùn)作業(yè)自動化是其重要 的內(nèi)容 實(shí)現(xiàn)倉庫物資儲運(yùn)作業(yè)自動化 倉儲機(jī)械設(shè)備 設(shè)施及管理 信息 人才系統(tǒng)配套 協(xié)調(diào)發(fā)展是重要的發(fā)展趨勢 通過引入計(jì)算機(jī) 自動控制技術(shù)和人工智能等高新技術(shù)對倉儲機(jī) 械的技術(shù)該做 倉儲機(jī)械的技術(shù)性能將較大提高 載重量大 機(jī)動性 強(qiáng) 操作方便 可維修性好的叉車 無人叉車 牽引車 托盤運(yùn)輸車 堆高車 堆垛機(jī) 碼垛機(jī) 管道輸送機(jī) 帶狀輸送機(jī) 自動揀選機(jī)等 先進(jìn)的裝卸搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備將廣泛應(yīng)用于倉儲系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)通過設(shè)計(jì)用于倉儲貨架的堆垛機(jī) 完成堆垛機(jī)水平行走機(jī) 構(gòu) 起升機(jī)構(gòu) 載貨臺及貨叉機(jī)構(gòu) 機(jī)架和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì) 能及時(shí) 準(zhǔn)確地把物品自動送到指定位置 從而加深對堆垛機(jī)的認(rèn)識與了解 第 1 3節(jié) 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 有軌巷道堆垛機(jī)的內(nèi)容包括 第一 分析 論述目前堆垛機(jī)堆垛的原理 方法 堆垛機(jī)的設(shè)計(jì) 思路 探討各種解決途徑 第二 論述本設(shè)計(jì)采用的方法 原理及可行性 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 運(yùn)動學(xué)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算 第三 堆垛機(jī)的工作方式及貨物識別控制原理 第四 繪制堆垛機(jī)總裝圖和主要零部件圖及控制電氣原理圖 有軌巷道堆垛起重機(jī)的設(shè)計(jì)要求包括 1 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 2 堆垛方式準(zhǔn)確可靠 3 結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固 使用維護(hù)方便 外形美觀 第 1 4節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù) 立體倉庫為 8巷道 16排 40列 7層 堆垛機(jī)總高度 8m 總長度 3 1m 總寬度 1m 堆垛機(jī)額定起重量 300kg 行走最大速度 130m min 2 2m s 升降最大速度 30m min 0 5m s 貨叉速度 9m min 0 15m s 加減速度 升降 0 6 行走 0 6 伸縮 0 22 ms2 s2 ms 貨架上下 7層 層高 1100mm 2 貨架每層 40格 格寬 900mm 貨箱尺寸 長 寬 高 600 500 800mm 貨格尺寸 長 寬 高 900 600 1100mm 寬度方向?yàn)樨洸娌嫒》较?第 2章 總體設(shè)計(jì)方案的確定 為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確 快速 安全 自動搬運(yùn)貨物出人庫 必須 滿足以下設(shè)計(jì)要求 1 具備三維運(yùn)動功能 即堆垛機(jī)沿巷道來回運(yùn)動 載貨臺垂直運(yùn)動 貨叉沿貨架方向雙向伸縮 2 滿足一定的定位精度 重復(fù)定位精度誤差不能超過 10 mm 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 保護(hù)倉庫環(huán)境 避免貨物污染受 損 堆垛機(jī)的組成 圖 2 1 有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī) 1 天軌 2 天軌導(dǎo)向輪 3 上橫梁 4 立柱 5 鏈輪 6 載貨臺導(dǎo)向 輪 7 載貨臺頂輪 8 電器柜 9 輪系 10 地軌 11 下橫梁 12 電 機(jī) 13 卷筒 14 減速器 15 載貨臺 16 貨叉 17 載貨臺立板 第 2 1節(jié) 堆垛機(jī)三維運(yùn)動速度的確定 1 行走速度的確定 40 900 36000mm 36m 行走加速度為 20 6 ms 最優(yōu)行走速度為 取為53 4 139 mins 130m min 2 升降速度的確定貨 架高度為 7 1100 7700mm 7 7m 最優(yōu)升降速度為 取為 30m min 即 0 5m s7 1392 7 min6 3 貨叉速度的確定 貨叉伸縮長度為 0 46m 460mm 伸縮加減速度為 20 s 最優(yōu)伸縮速度為 取為 9m min0 546 2015 9ins 取微升降高度為 8mm 第 2 2節(jié) 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇 2 2 1堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇 巷道式堆垛起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是使載貨臺垂直運(yùn)動的機(jī)構(gòu) 主要 由電動機(jī) 制動器 減速器 卷筒或鏈輪以及相應(yīng)的柔性件組成 電 動機(jī)通過減速器帶動柔性件使載貨臺升降 常用的柔性件有鋼絲繩和 起重鏈兩種 鏈條傳動的缺點(diǎn)是自重量大 有可能突然斷裂 不安全 因而本傳動機(jī)構(gòu)選用鋼絲繩 鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕 使用安全 工 作噪聲低 便于維護(hù)保養(yǎng)等等 在堆垛機(jī)特殊的工作環(huán)境下 為了使起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊 本設(shè)計(jì) 使用帶制動器的電動機(jī) 這種電動機(jī)具有錐形轉(zhuǎn)子 通電時(shí) 轉(zhuǎn)子在 磁拉力作用下產(chǎn)生一定的軸向位移 使尾部的錐形盤式制動器同時(shí)打 開 斷電時(shí) 磁拉力消失 制動器在彈簧作用下又重新上閘 使電動 機(jī)很快地停住 起升機(jī)構(gòu)的位置布置在堆垛機(jī)的下部 位于立柱外側(cè) 聯(lián)軸器選用梅花形彈性聯(lián)軸器 此聯(lián)軸器是由帶突爪的形狀相同 的兩個(gè)半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成 將梅花形彈性元件置于兩個(gè) 半聯(lián)軸器的突爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié) 聯(lián)軸器工作時(shí) 梅花瓣受壓 單向 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有半數(shù)花瓣參與工作 半數(shù)不承載 反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 亦是如此 此聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單 零件數(shù)少 徑向尺寸小 不需潤滑 彈性塊 受壓 承載能力較高等特點(diǎn) 減速器選用 JZQ型減速器 它是特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒 面的減速器 制造工藝較容易 有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨 卷筒為與減速器配合的自制卷筒 通過齒輪連接盤與減速器的低速軸 齒輪軸端相連 此卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩 只承受彎矩 為封 閉式傳動 不易受外界環(huán)境干擾 鋼絲繩的一端固定在卷筒上 另一端固定在機(jī)架的上橫梁上 鋼 絲繩通過安裝在立柱上的定滑輪導(dǎo)向 帶動安裝在載貨臺上的兩個(gè)動 滑輪使載貨臺升降 2 2 2堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇 堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)水平運(yùn)行的驅(qū)動裝置 一般由電動機(jī) 聯(lián)軸器 制動器 減速箱和行走車輪組成 本設(shè)計(jì)選用三合一減速器 把突緣電動機(jī) 盤式制動器和減速器做成整體 選用標(biāo)準(zhǔn)件 提高了 系統(tǒng)的可靠性 采用帶平衡架及水平輪的車輪組 平衡架使兩個(gè)車輪 的輪壓相等 車輪為無輪緣圓柱車輪 是為了避免車輪在運(yùn)行時(shí)輪緣 啃軌 同時(shí)為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向輪 本傳動系統(tǒng)為地面支承式 三合一減速器和車輪組安裝在堆垛機(jī) 下橫梁下方起支承和驅(qū)動作用 上部用導(dǎo)向輪運(yùn)行在工字鋼的下翼緣 上來防止堆垛機(jī)傾倒或擺動 由于驅(qū)動裝置裝在堆垛機(jī)下下部 容易 維修保養(yǎng) 2 2 3堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路 上橫梁是由四塊鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu) 其與立柱間通過焊接 聯(lián)結(jié)在一起 立柱由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面 具有抗扭 抗彎剛 度大 重量輕 耐磨性好等特點(diǎn) 下橫梁也是由四塊鋼板焊接的箱式矩形斷面 具有較大的抗扭 抗彎剛度 下橫梁與立柱間通過焊接聯(lián)結(jié)在一起 2 2 4堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路 貨叉裝置是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 裝設(shè)在載貨臺上 本機(jī) 構(gòu)采用二級直線差動式伸縮貨叉 由上叉 下叉及起導(dǎo)向作用的滾針 軸承等組成 以減少巷道的寬度 且使之具有足夠的伸縮行程 由于存取貨物時(shí)貨叉伸出的距離已經(jīng)超過本身的長度 所以貨叉 為級伸縮裝置 下叉固定在載貨臺本體上 起支承作用 上面的上叉 叉取貨物 貨叉的伸縮可以采用齒輪齒條傳動或者鏈輪鏈條傳動 本設(shè)計(jì)采 用齒輪齒條傳動 齒輪齒條傳動具有結(jié)構(gòu)簡單 傳動關(guān)系清晰等優(yōu)點(diǎn) 貨叉裝置采用二級直線式伸縮貨叉 叉體體積小 剛性大 且具 有超載保護(hù)功能 貨叉主要由電動機(jī) 聯(lián)軸器 減速器 鏈輪鏈條傳動裝置 齒輪 齒條傳動裝制 下叉 上叉和滾針軸承等組成 圖 2 1 貨叉結(jié)構(gòu)示意圖 1 上叉叉板 2 上叉活動導(dǎo)軌 3 上叉支承板 4 上叉擋板 5 上叉齒 條板 6 滾針軸承 7 下叉立板 8 下叉底板 9 軸承支承板 10 傳 動軸 11 鏈條 12 減速器 13 聯(lián)軸器 14 傳動齒輪 15 電動機(jī) 16 下 叉擋板 結(jié)構(gòu)示意圖如上圖 2 2 所示 上叉由上叉叉板 上叉支承板 上 叉齒條板組成 上叉叉板直接承載貨箱 為了防滑選用花紋鋼板 上 叉支承板則安裝有支承上叉的四個(gè)滾針軸承 使上叉相對于中叉運(yùn)動 上叉齒條板下方焊接有齒條 由裝在中叉連接板上的雙嚙合齒輪傳遞 動力 中叉由中叉活動導(dǎo)軌 中叉連接板 中叉齒條板組成 中叉活 動導(dǎo)軌支承在四個(gè)滾針軸承上 四個(gè)滾針軸承分別裝在下叉立板和下 叉支承板上 中叉連接板則把中叉齒條板 中叉活動導(dǎo)軌和雙嚙合齒 輪連接起來 中叉齒條板下方焊接有齒條 通過傳動軸上的齒輪傳遞 動力 下叉由下叉支承板 下叉立板 下叉齒條板和下叉底板組成 下叉支承板下部安裝有滾針軸承 支承起傳動軸 上部安裝有支承中 叉活動導(dǎo)軌的滾針軸承 下叉立板也安裝有支承中叉活動導(dǎo)軌的滾針 軸承 下叉齒條板的頂部裝有齒條 提供與雙嚙合齒輪嚙合的下齒條 下叉底板則是整個(gè)貨叉的支承板 其上固定有電動機(jī) 減速器 下叉 立板 下叉齒條板 下叉支承板和雙向擋板 焊接在下叉底板上的雙 向擋板則限制貨叉的極限伸縮位置 整個(gè)貨叉的傳動原理是 電動機(jī)通過聯(lián)軸器 減速器減速把動力 傳遞給減速器軸端的鏈輪 軸端鏈輪通過鏈條把動力傳遞給傳動軸 傳動軸上的鏈輪和減速器軸端的鏈輪一樣大 鏈輪鏈條傳動比為 1 安裝在傳動軸軸端的齒輪通過中叉齒條板把動力傳遞給中叉 使中叉 以一定的速度相對于下叉運(yùn)動 而安裝在中叉連接板上的雙嚙合齒輪 以中叉速度與中叉一起運(yùn)動 雙嚙合齒輪下面與下叉齒條板上的齒條 嚙合 上面與上叉齒條板上的齒條嚙合 下叉齒條板不動 那么上叉 齒條板則以二倍于中叉的速度向前運(yùn)動 當(dāng)電動機(jī)反向時(shí)中叉與上叉則反方向運(yùn)動 從而實(shí)現(xiàn)貨叉的雙向 存取貨物 焊接在下叉底板上的雙向擋板與焊接在中叉連接板底部的 雙向擋板配合使用 當(dāng)貨叉運(yùn)行到極限位置時(shí)上 下雙向擋板相碰 從而使貨叉停止運(yùn)動 聯(lián)軸器為限力矩聯(lián)軸器 當(dāng)力矩超過設(shè)定值時(shí) 聯(lián)軸器內(nèi)部的鋼珠打滑 從而保護(hù)貨叉受到破壞 提高系統(tǒng)的安全性 本貨叉?zhèn)鲃酉到y(tǒng)除了電動機(jī) 聯(lián)軸器和減速器安裝在貨叉左側(cè)以 外 基本為對稱布置 左半部分相當(dāng)于左貨叉 右半部分相當(dāng)于右貨 叉 這樣鏈輪鏈條傳動布置于貨叉中間 從而提高系統(tǒng)的平穩(wěn)性 2 2 5堆垛機(jī)安全方案的確定 為了保護(hù)人身 設(shè)備和貨物的安全 堆垛機(jī)必須具有完善的安全 保護(hù)措施 1 堆垛機(jī)在行走 載貨臺升降和貨叉伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和 電氣限位裝置 2 貨物檢測載貨臺上設(shè)有貨物超高 超長和超寬檢測裝置 在 貨物進(jìn)入載貨臺時(shí) 當(dāng)檢測到貨物超過設(shè)定高度 長度或?qū)挾葧r(shí) 堆 垛機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警 一般允許誤差為 30 一 40 mm 檢測元件采用 對射或反射式光電傳感器 3 載貨臺上還設(shè)有檢測貨叉是否回位 貨叉上有無貨物和貨位 中有無貨物的裝置 如貨叉沒有回位 堆垛機(jī)不能水平運(yùn)行 如貨叉上 已有貨物 則不能再取貨 人庫時(shí) 必須檢測貨位中有無貨物 以避免 發(fā)生事故 4 斷電保護(hù)如載貨臺升降過程中忽然斷電 則通過提升電機(jī)制 動使載貨臺停在當(dāng)前位置 不會掉落下來 5 載貨臺斷鏈保護(hù)提升鏈條通過壓簧與載貨臺相連 當(dāng)鏈條由 于長時(shí)間使用或意外原因忽然斷裂時(shí) 彈簧彈開鏈條 檢測裝置檢測 到鏈條時(shí) 便驅(qū)動相應(yīng)裝置使載貨臺停在當(dāng)前位置 不至于掉下來 同時(shí)整個(gè)堆垛機(jī)停止運(yùn)行 2 2 6堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì) 巷道式堆垛起重機(jī)電氣設(shè)備主要包括電氣傳動和控制設(shè)備 電氣傳動設(shè)備采用變頻調(diào)速 具有較好的調(diào)速性能 控制設(shè)備采用可編程序控制器 具有可靠性高 抗干擾能力強(qiáng)等 特點(diǎn) 第 2 3節(jié) 堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) 堆垛機(jī)作為立體倉庫中重要的運(yùn)輸設(shè)備 其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的選用 將直接影響到整座立體倉庫的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益 合理的選擇各項(xiàng) 參數(shù) 將大大提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益 我國現(xiàn)階段立體 倉庫中 堆垛機(jī)技術(shù)參數(shù)的選用上 和世界先進(jìn)水平相比 存在著較 大的差別 1 堆垛機(jī)的速度參數(shù) 與堆垛機(jī)的速度有關(guān)的參數(shù) 主要指水 平運(yùn)行速度 起升速度和貨叉伸縮速度 這三項(xiàng)參數(shù)的高低 直接關(guān) 系到出入庫頻率的高低 2 堆垛機(jī)的尺寸參數(shù) 堆垛機(jī)的尺寸參數(shù)較多 例如起升高度 下降深度 整機(jī)全長 最低貨位極限高度等 其中最低貨位極限高度 即貨叉上表面從最低一層貨格的低位到地軌安裝水平面的垂直距離 該參數(shù)涉及合理利用有效空間 增加庫容量 亦是評價(jià)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)水 平的標(biāo)準(zhǔn)之一 目前 國內(nèi)立體倉庫堆垛機(jī)的最低貨位極限高度普遍 偏高 3 堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙?貨叉下?lián)隙?是堆垛機(jī)的一項(xiàng)非常重 要的性能參數(shù) 直接關(guān)系到堆垛機(jī)是否能正常工作 因結(jié)構(gòu)型式 材 料及加工熱處理工藝的限制 同等狀況下 目前國內(nèi)立體堆垛機(jī)的貨 叉下?lián)隙纫葒獯?20 30 改進(jìn)貨叉結(jié)構(gòu) 合理選材 提高工藝 手段 是減少貨叉下?lián)隙?保證堆垛機(jī)工作性能的重要措施 4 堆垛機(jī)的噪音 堆垛機(jī)在高速運(yùn)行和升降中 特別是在同時(shí) 進(jìn)行時(shí) 由于車輪與軌道摩擦和提升鏈條或鋼絲繩的振動 摩擦等 將產(chǎn)生較大的噪音 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 堆垛機(jī)在工作時(shí) 其噪聲值不高于 84分貝 目前立體倉庫實(shí)際應(yīng)用表明 對于行走速度不超過 80米 秒 的 還可以保證 超過 100米 秒以上的 一般難以保證 5 堆垛機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu) 目前 國內(nèi)立體倉庫堆垛機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu) 中 電機(jī)減速機(jī)普遍采用德國 日本 意大利的產(chǎn)品 也有少數(shù)采用 國內(nèi)的電機(jī)減速機(jī) 由于堆垛機(jī)是立體倉庫中最重要的運(yùn)輸設(shè)備 各 項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和綜合性能要求都非常嚴(yán)格 如無故障率應(yīng)大于 97 停 準(zhǔn)精度 10mm 以及噪音要求等 這就要求電機(jī)減速機(jī)的可靠性非常 高 因此 現(xiàn)階段在驅(qū)動機(jī)構(gòu)中電機(jī)減速機(jī)的選用上 建議選用國外 先進(jìn)的產(chǎn)品 以保證堆垛機(jī)的整機(jī)性能 6 堆垛機(jī)的起重量和載荷參數(shù) 包括額定起重量 總起重量 堆垛機(jī)總重量 堆垛機(jī)設(shè)計(jì)重量和輪壓 額定起重量是堆垛機(jī)的主要 性能參數(shù) 它是堆垛機(jī)允許起升的貨物和托盤 或貨箱 的質(zhì)量的總 和 總起重量是被起升的貨物 托盤 或貨箱 貨叉 司機(jī)室 載貨 臺 固定在載貨臺上的屬具 包括動滑輪組 起重鋼絲繩及其它零 部件 及人的質(zhì)量的總和 堆垛機(jī)總重量是堆垛機(jī)各部分質(zhì)量的總和 包括機(jī)上電源裝置 信號傳輸裝置 控制柜 平衡重和潤滑劑在內(nèi) 堆垛機(jī)設(shè)計(jì)重量是整機(jī)總質(zhì)量中 除去潤滑劑的堆垛機(jī)質(zhì)量 輪壓是 一個(gè)車輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷 按工況不同 分為工 作輪壓和非工作輪壓 第 2 4節(jié) 堆垛機(jī)的技術(shù)要求 堆垛機(jī)是自動化立體倉庫的心臟部分 自動化立體倉庫的優(yōu)越性 必須通過堆垛機(jī)才能充分體現(xiàn)出來 為此 堆垛機(jī)必須有嚴(yán)格的技術(shù) 要求 堆垛機(jī)的正常工作條件 1 堆垛機(jī)正常工作的環(huán)境溫度范圍為 5 40 攝氏度 在 24小 時(shí)內(nèi)平均溫度不超過 35攝氏度 在 40攝氏度的溫度條件下 相對 濕度不超過 50 溫度較低時(shí)相對濕度可以高一些 2 堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級應(yīng)在國家規(guī)定范圍之內(nèi) 3 堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級應(yīng)在國家規(guī)定范圍之內(nèi) 4 供電電網(wǎng)進(jìn)線電源為頻率是 50赫茲 電壓是 380伏的三相 交流電 電壓波動的允許偏差為 10 堆垛機(jī)用的金屬結(jié)構(gòu)件的材質(zhì) 必須按國家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來選擇鋼材 如上橫梁 下橫梁 立 柱和載貨臺等重要構(gòu)件 對車輪 齒輪 滑輪 卷筒和貨叉等重要零 件的材質(zhì)必須保證 堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接 首先要求焊條 焊絲和焊劑必須與被焊接的材料相適應(yīng) 焊接坡 口應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 焊接不得有明顯缺陷 重要構(gòu)件的主要受力 部件的焊縫質(zhì)量等級不得低于 GB T3323 1987中的 級 對通用零部件的要求 1 對鏈條鏈輪的要求 堆垛機(jī)載貨臺頻繁地上下運(yùn)動主要是靠鏈輪和鏈條來完成的 為 此要求采用短節(jié)距精密滾子鏈 要求鏈輪的齒形和公差應(yīng)符合 GB T1243 1997的規(guī)定 特別要求鏈輪的輪齒和凹槽不得有損傷鏈 條的表面缺陷 此外 必須經(jīng)常潤滑鏈條和鏈輪 鏈條強(qiáng)度許用安全 系數(shù)不得低于 6 2 對鋼絲繩的要求 鋼絲繩必須采用 GB T8918 1996中規(guī)定的圓股鋼絲繩 絕對不 能把鋼絲繩接長之后再用 鋼絲繩強(qiáng)度許用安全系數(shù)不得小于 6 3 為了防止堆垛機(jī)停止時(shí)產(chǎn)生沖擊和振動 必須采用緩沖器減 振 緩沖器采用橡膠 工程塑料或液壓方式 要求緩沖器能承受堆垛 機(jī)以 70 的額定載荷運(yùn)行速度的撞擊 4 對螺栓和螺母的要求 要求主要受力部件所用螺栓性能等級不低于 8 8級 螺母性能等 級不低于 8級 要求高強(qiáng)度螺栓性能等級不低于 10 9S級 高強(qiáng)度螺 母性能不低于 10H級 5 制造和組裝要求 要求下橫要求堆垛機(jī)上橫梁的水平彎曲 K 為上橫梁1 0f 全長 梁的水平彎曲 B 是主 從動輪軸距 按照機(jī)械工2 10f 程實(shí)際經(jīng)驗(yàn) 只允許下橫梁向上拱曲 其上拱度 FB 在制造中必須嚴(yán)格要求按照標(biāo)準(zhǔn)制造堆垛機(jī)的每一個(gè)零部件 此 外 對組裝后的堆垛機(jī)框架必須嚴(yán)格檢查各種尺寸 要求導(dǎo)軌之間平 行度誤差小于 6mm 對角線 和 的誤差小于 4mm 道軌內(nèi)側(cè) C值的1d2 誤差為 兩道軌同一側(cè)面的平面度公差值在 4mm以內(nèi) 對角線3m 檢測點(diǎn)在距立柱上 下安裝面 100mm處 和 之差在 3mm之內(nèi) 1n2 6 性能要求 貨叉的工作性能 堆垛機(jī)工作臺升降時(shí) 貨叉對各貨位存取位置和最高 最低工作 位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求 貨叉在承載額定載荷條件下 工作行程應(yīng)滿足 設(shè)計(jì)要求 并且伸至最大行程時(shí) 貨叉下?lián)隙葢?yīng)小于 20mm 貨叉伸縮 的額定速度誤差不大于 貨叉伸縮和復(fù)位的停準(zhǔn)精度小于 5 5m 為了安全 要求貨叉伸出過程中碰到障礙物 當(dāng)阻力達(dá)到一定值時(shí) 貨叉離合器打滑 使貨叉停止伸叉運(yùn)動 堆垛機(jī)的運(yùn)行性能 堆垛機(jī)運(yùn)行的額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)值 誤差應(yīng)小于 10 載貨臺升降性能 載貨臺的升降額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求 誤差應(yīng)小于 在速5 度換檔時(shí)不能有強(qiáng)烈的振動 并有良好的制動性能 其停準(zhǔn)精度小于 10m 動載荷試驗(yàn) 在堆垛機(jī)調(diào)試過程中 必須進(jìn)行動載荷試驗(yàn) 試驗(yàn)載荷為 1 25nG 時(shí)堆垛機(jī)的額定起重量 在 載荷條件下 進(jìn)行堆垛機(jī)運(yùn)行 nG1 25nG 載貨臺的升降和貨叉伸縮試驗(yàn) 要求各部分運(yùn)動和功能正常 靜載荷試驗(yàn) 對堆垛機(jī)除了動載荷試驗(yàn)外 還要進(jìn)行靜載荷試驗(yàn) 靜載試驗(yàn)載 荷 計(jì)算如下 kP 2 1 knPKG 式中 K 靜載試驗(yàn)的載荷系數(shù) 2 2 1 25 式中 提升載荷系數(shù) 按如下規(guī)定選取 理論加速度 20 6 ams 1 02nv 理論加速度 134 理論加速度 2 36n 式中 額定提升 下降 速度 m min nv 靜剛度試驗(yàn) 堆垛機(jī)的靜剛度試驗(yàn)載荷是額定起重量 在載貨臺升到立柱上限 位置時(shí)進(jìn)行測量 當(dāng)提升高度不大于 10m時(shí) 其靜剛度值應(yīng)小于 當(dāng)提升高度大于 10m時(shí) 其靜剛度值應(yīng)小于 20nH 150nH 為堆垛機(jī)全高 堆垛機(jī)的無故障率 S 為了確保自動化立體倉庫的正常運(yùn)行 要求堆垛機(jī)的無故障率大 于 97 無故障率 S的計(jì)算公式如下 2 3 10 ptS 式中 商定的試驗(yàn)循環(huán)作業(yè)次數(shù) pS 在試驗(yàn)過程中發(fā)生的故障次數(shù)t 堆垛機(jī)的噪聲 要求堆垛機(jī)噪聲必須控制在 84dB A 之內(nèi) 為了設(shè)計(jì)和制造出性能優(yōu)良的堆垛機(jī) 堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參考要點(diǎn)如 下 1 起吊重力 起吊重力包括吊具重力 額定載荷等于起吊重力減去吊具重力 2 水平載量 為求吊具急停時(shí)的慣性力 把外框作為杭架結(jié)構(gòu)來分析 為了求 出決定鋼結(jié)構(gòu)的變形 必須計(jì)算應(yīng)力和應(yīng)變 3 增加系數(shù) 在設(shè)計(jì)貨叉時(shí) 為防止特殊載荷條件下貨物傾倒 貨叉尺寸應(yīng)比 相應(yīng)原設(shè)計(jì)尺寸增加 4 使用循環(huán)次數(shù) 壽命 堆垛機(jī)工作時(shí)間按 8h 日 300 日 年 1 個(gè)工作循環(huán)為 100s 開 動率為 0 7 壽命按 10年計(jì)算 則 5103680 7 160 循 環(huán) 5 重復(fù)載荷次數(shù) 區(qū)分 重 復(fù) 次 數(shù) 1級 小于 次510 2級 55 6 3級 56102 4級 以上6 第 3章 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第 3 1節(jié) 起升機(jī)構(gòu)的總體選型 起重量 起升速度 v 0 5m s 接電持續(xù)率 JC 25 起升高30pCkg 度 H 8m 1 定機(jī)構(gòu)的工作級別 堆垛機(jī)工作級別根據(jù)堆垛機(jī)使用條件的兩個(gè)重要數(shù)據(jù) 載荷狀態(tài)和 利用等級來劃分 是堆垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù) 現(xiàn)由設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)和堆垛機(jī) 實(shí)際運(yùn)行情況選定三個(gè)參數(shù)如下 利用等級 T4 載荷情況 L2 工作級別 M4 2 計(jì)算鋼絲繩最大靜拉力并選擇鋼絲繩 采用單聯(lián)滑輪組 此時(shí) m n m 滑輪組倍率 n 懸掛物品撓性件分支數(shù) 起升機(jī)構(gòu)以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件 選取懸掛物品撓性件分 支數(shù) n為 2 滑輪組倍率 m為 2 鋼絲繩最大靜拉力為 3 1 ax039 81502QSNq Q 起升載荷 N gCp s 起升質(zhì)量 即起重量 kg pC qa 滑輪組分支數(shù) q 滑輪組倍率 a 滑輪組鋼絲繩卷入卷筒根數(shù) 機(jī)構(gòu)總效率 取為 0 980 本機(jī)構(gòu)中 q 2 a 1 依據(jù)最大靜拉力選擇 型的鋼絲繩 鋼絲強(qiáng)度極限67 MPai1570 取選擇系數(shù) C 0 099 鋼絲繩直徑為 3 2 max0 91523 84dCSm 取 6 鋼絲繩的最小破斷拉力 纖維芯鋼絲繩 鋼絲繩的安全08 4FKN 系數(shù)為 滿足要求 0max135 2nS 3 確定最小的卷繞直徑 取彎曲頻率系數(shù) 卷筒的工作級別系數(shù) 12h 16 h 滑輪的工作級別系數(shù) 8 卷筒最小直徑 3 3 mdhDd 96121min 滑輪最小直徑 3 4 mdhDc 108621min 設(shè)計(jì)采用齒輪連接盤式的單層卷繞單聯(lián)卷筒 取以繩槽底測量的卷筒直徑 即卷筒名義直徑 則以鋼140dDm 絲繩圈中心測量的卷筒直徑為 146mm 卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒 槽距 t 7mm 則總長 3 5 2810 6 6 7283 4dqHLtD 取 L 300mm 滿足要求 卷筒槽形的槽底半徑 R 3 3mm 卷筒壁厚 3 6 0 2 6 10 24 6 10 8 2 取 m 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 3 7 cpPFA max1 其中 P 7mmmax1502FN75 0 材料為鑄造碳鋼 ZG270 500 則 MPascp13527 滿足要求 10 7513 4135cpMPaPa 鑄鋼卷筒應(yīng)進(jìn)行退火處理 不得有裂紋 表面上不得有影響使用性能 和有損外觀的顯著缺陷 如氣孔 疏松 夾渣等 選擇以繩槽底測量的直徑為 220mm的標(biāo)準(zhǔn)滑輪 4 選擇電動機(jī)并驗(yàn)算制動力矩 選擇的是繞線式交流感應(yīng)電動機(jī) 電動機(jī)的靜功率為 3 8 309 815 731stQvPKWm v 額定起升速度 m s 機(jī)構(gòu)效率 初算時(shí)近似取 m 機(jī)構(gòu)電動機(jī)個(gè)數(shù) 選用 Y100L1 4型電動機(jī) 功率為 2 2KW 額定力矩為 2 3Nm 同步轉(zhuǎn) 速為 1430r min 取 對繞線電動機(jī) H 2 1 因此3 2 M 滿足要 109 815 2 0 nHQvKWPm 求 制動安全系數(shù)取 k 1 75 重要起升機(jī)構(gòu) 效率取 于是10 滿足要求 其中 039 8171 75 5240bQRTk Nmqi 最小制動轉(zhuǎn)矩 R 卷筒半徑 6732 5 決定機(jī)構(gòu)的傳動比并選擇減速器 傳動系統(tǒng)的總速比為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比 卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)起升速度 v計(jì)算 3 9 6031065 4 min ddvnrD 傳動總速比 選用 JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第 IV檔速比 14302 856 i i 23 34 額定功率為 3 1KW 額定轉(zhuǎn)速為 1500r min JZQ 250型減速器 質(zhì)量為 100kg 6 聯(lián)軸器的選擇 此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器 而減速器低速軸通過卷筒上 的齒輪連接盤直接與卷筒連接 聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器 選用 LM3型梅花形彈性聯(lián)軸器即可 轉(zhuǎn)動慣量為 能長期209 mkg 傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 200Nm 滿足要求 第 3 2節(jié) 卷筒的設(shè)計(jì) 3 2 1卷筒部件計(jì)算 卷筒名義直徑 D 140mm 螺旋節(jié)距 t 7mm 卷筒長度 L 200mm 壁厚 鋼絲繩最大靜拉力10m max1502SN 1 卷筒心軸計(jì)算 軸的材料為 45號鋼 調(diào)質(zhì)處理 通過做草圖得到卷筒心軸的支點(diǎn)位置如下圖 3 1所示 圖 3 2為卷筒 心軸的力學(xué)計(jì)算簡圖 圖 3 1 卷筒心軸的支點(diǎn)位置 圖 3 2 卷筒心軸的計(jì)算簡圖 支座反力 1502 36 5 10246 5102ARN B 軸右輪轂支承處最大彎矩 46 510246 5190BMRm 軸左輪轂支承處最大彎矩 8A N 計(jì)算選用右輪轂支承處最大彎矩 疲勞計(jì)算 對于疲勞計(jì)算采用等效彎矩 選等效系數(shù) 等效彎矩1 3 10 1 65907dMkNm 彎曲應(yīng)力 3 11 3324 10 dMPa 軸的載荷變化為對稱循環(huán) 軸的材料為 45號鋼 160 30 0 43258bs bMPaaa 許用彎曲應(yīng)力 3 12 11Kn 式中 n 1 6 安全系數(shù) K 應(yīng)力集中系數(shù) 451 6xm 與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)1 4x 與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)5m 故 125810 6MPa 通過 靜強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件 其動力系數(shù)取為 21 c 3 13 max21 65907823cMNm 3 14 max3 0 MPad 許用應(yīng)力 3 15 187 5 6sn 通過max 故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過 2 選擇軸承 由于卷筒軸上的左軸承的內(nèi) 外圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動 故無相對運(yùn) 動 可按照額定靜載荷來選擇 右軸承的外座圈固定 內(nèi)座圈與軸一 同旋轉(zhuǎn) 應(yīng)按照額定動負(fù)荷來選擇 左端軸承 軸承的額定靜負(fù)荷 3 16 0CnP 式中 額定靜負(fù)荷0C 當(dāng)量靜負(fù)荷P 安全系數(shù) 取0n01 4n 選用調(diào)心球軸承 型號為 1205 軸承的額定靜負(fù)荷 左軸03CN 承的當(dāng)量靜負(fù)荷 3 17 01 627dAPfRN 式中 動負(fù)荷系數(shù)1 df 選取 安全0 04762183nPNC 右端軸承 令右端軸承也采用 1205 其額定動載荷動負(fù)荷 120 右軸承的徑向負(fù)荷 3 18 1 4025rdBFfRN 軸向負(fù)荷 0aF 設(shè)軸承工作時(shí)數(shù) 查得 1205軸承的 e 0 27 令 40hL 0arFe 故 x 1 y 2 4 當(dāng)量動載荷 3 19 152 40152raPxFyN 3 20 63 hCLnP 式中 軸承的壽命 單位為h hL n 軸承內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)速 r min C 軸承的額定動載荷 單位N 所以 3 21 33660 40 2 8111hnP 故動負(fù)荷 安全 2 853NC 3 繩端固定裝置計(jì)算 根據(jù)鋼絲繩直徑為 6mm 選擇壓板固定裝置并將壓板的繩槽改用 梯形槽 雙頭螺柱的直徑 M640 已知卷筒長度計(jì)算中采用的附加圈數(shù) 繩索與卷筒繩槽間的摩02Z 擦系數(shù) 則在繩端固定處的作用力 15f 3 22 max0 154263fSNe 壓板螺柱所受之拉力 3 23 1890 5Pf 式中 壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù) 當(dāng) 時(shí)1f 40 3 24 1 198sincos0 6435076f 螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力 3 25 2311 0 4MPdZZ 式中 Z 2 螺柱數(shù) 螺紋內(nèi)徑 14 8dm 3 26 631 5729MSlNm 33 8910 64 0 482MPa 螺柱材料為 Q 235 屈服極限 則許用拉伸應(yīng)力為2s 3 27 24015 6sl Pan 式中取安全系數(shù) 21 因?yàn)?l 所以通過 3 2 2齒輪連接盤的計(jì)算 1 選擇齒輪連接盤材料 齒輪連接盤選用45號鋼 調(diào)質(zhì)處理 HBS 245 275HBS 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 3 0 1 2 tvnP 3 28 確定齒輪連接盤內(nèi)齒輪傳動精度等級 第 公差組7級 齒輪連接盤內(nèi)齒輪的分度圓直徑 3 29 21312 EHdZKTu A 齒寬系數(shù)按齒輪相對軸承為懸臂布置取為 0 14d 內(nèi)齒輪齒數(shù)Z 40 內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速相同 65 4 minnr 內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)矩 9 55 106P n 9 55 10 6 2 2 65 44 3 211 Nmm 3 30 1T 510 載荷系數(shù) K 3 31 AKV 使用系數(shù)K A 1 動載荷系數(shù)K V 1 2 齒向載荷分布系數(shù) 1 齒間載荷分布系數(shù) 1 1 K 則載荷系數(shù)k的初值k 1 1 2 1 1 1 1 1 452 彈性系數(shù) 189 8EZ2 mN 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 2 5H 重合度系數(shù) 0 87 許用接觸應(yīng)力 3 32 lim NWHZS A 接觸疲勞極限應(yīng)力 limH 570N limH 2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得 N 60nj 60 76 7 1 8 300 8 8 8 hL 710 3 33 則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 1NZ 硬化系數(shù) 1WZ 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS 570 1 1 1 1 518 N 2m 故 的設(shè)計(jì)初值1td 232 EHtdZKTu A 79 6 231 450189 50 7 齒輪模數(shù)m 79 6 40 1 99所以取m 2 1 tdZ 內(nèi)齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為 Z m 40 2 80 1d 因?yàn)辇X寬系數(shù) 0 14d 所以齒輪齒寬 10 48 2bm 對于正常齒 ah 5c 齒頂高 2m 齒根高 0 2 fa 齒頂圓直徑 876adh 齒根圓直徑 2 58ff m 選取與齒輪連接盤相配的減速器 其低速軸齒輪軸端的模數(shù)為2mm 齒 數(shù)為40 3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 3 34 12aFSKTYbdm A 齒形系數(shù) 內(nèi)齒輪 2 60aFYa 應(yīng)力修正系數(shù) 內(nèi)齒輪 1 60SS 重合度系數(shù) 3 35 0 257 0 257 1 0 69a 許用彎曲應(yīng)力 F 3 36 limNxFY 彎曲疲勞極限 460 N limF2 彎曲壽命系數(shù) 1NY 尺寸系數(shù)Yx 1 安全系數(shù) 1 3FS 則 460 1 1 1 3 353 85 N 3 37 lim NXFY 2m 故 2 1 46 321100 2 55 1 63 0 70 60 180 6 32 18 N 2 第 4章 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 第 4 1節(jié) 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) 起重量 Q 2943N 運(yùn)行速度 v 2 3m s JC 25 堆垛機(jī)30pCkg 自重 m 5000kg 機(jī)構(gòu)工作級別為 M4 比值 30 65pCm 確定車輪直徑 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 由于機(jī)構(gòu)布置上的原因 堆垛機(jī)自重在四個(gè)車輪上的分布 是不均勻的 假設(shè)不均勻系數(shù)為 1 2 則最大一個(gè)車輪由堆垛機(jī)自重 引起的輪壓為 509 8124704tRN 起升載荷在四個(gè)車輪上的分布可以認(rèn)為是均勻的 于是每一只車輪由 起升載荷產(chǎn)生的輪壓為 1293764 從而可得車輪的最小輪壓 就是空載輪壓 min10tRN 最大輪壓為滿載輪壓 即 ax1546t 車輪的等效疲勞計(jì)算載荷為 4 1 maxin2215467015233cRN 采用帶平衡架及水平輪的車輪組 為了避免車輪在運(yùn)行時(shí)輪緣啃軌 車輪采用無輪緣圓柱車輪 為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向輪 車輪直徑 D 250mm 車輪允許輪壓為 25 8KN 滿足要求 選擇電動機(jī) 取運(yùn)行阻力系數(shù) 滾動軸承 于是 095 4 2 24309 81 4fFGN G 運(yùn)行質(zhì)量的重力 N 取機(jī)構(gòu)的總效率 則運(yùn)行靜功率為 8 0 4 3 0492 31415ststvPKW 選用機(jī)座號為 QS08的三合一減速器 其內(nèi)含電動機(jī)是機(jī)座號為 112M 的 YZR型繞線型電動機(jī) 在 JC 25 時(shí) 額定功率為 1 831KW 同步轉(zhuǎn) 速為 1000r min 轉(zhuǎn)動慣量 2 75 mkgJa 電動機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 穩(wěn)態(tài)功率 4 4 02 3 941 11085sfvPGFKW G 穩(wěn)態(tài)載荷平均系數(shù) 對巷道堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu) CZ 600 對于 YZR 112型電動機(jī) CZ 600 時(shí)的允許功率為 1 62KW 大于穩(wěn)態(tài)功率 因此發(fā)熱驗(yàn)算通1 2sP 過 驗(yàn)算減速器 車輪的轉(zhuǎn)速 4 5 6012 31076 min45vnrD 傳動機(jī)構(gòu)的速比為 687i 選用機(jī)座號為 QS08的三合一減速器的 IX檔 速比 i 8 23 滿足要求 驗(yàn)算制動器 減速度取為 則減速時(shí)間20 6 ams 2 3806vtsa 于是制動轉(zhuǎn)矩為 5 49 53 102 710268bfvTFDi Nmt 4 6 機(jī)座號為 QS08的三合一減速器內(nèi)含的盤式制動器制動力矩為 200Nm 滿足要求 主動輪打滑驗(yàn)算 堆垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用單個(gè)車輪為主動輪 這樣主動輪的輪壓 可取為tN 總輪壓的四分之一 4 7 305 9 81244ptCmgNN 取粘著系數(shù) 則粘著力為 1 0 0 52985t N 不打滑的條件為 4 8 tatDdvM00 上式右端 滿足要求2 3157 35 29868N D d 車輪及其軸徑 mm M 運(yùn)行的總質(zhì)量 kg v 額定運(yùn)行速度 m s 起動時(shí)間 s at 鋼軌的選擇 選用型號為 P15的輕軌 頭寬 42 86mm 理論質(zhì)量 15 2kg m 與車輪 相匹配 第 4 2節(jié) 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 天軌選用型號為 30a的熱軋工字鋼 高度為 300mm 與堆垛機(jī)上 部的導(dǎo)向輪相匹配 地軌選用型號為 15kg m的輕軌 軌高為 79 37mm 底寬為 79 37mm 頭寬為 41 86mm 與行走車輪組相匹配 機(jī)架的立柱是由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面結(jié)構(gòu) 此結(jié) 構(gòu)具有抗扭 抗彎剛度大 耐磨性好等特點(diǎn) 立柱分段制造 每段 3 米 安裝時(shí)通過各段頭部的法蘭盤連接 再由高強(qiáng)度螺栓連接 立柱 與下橫梁 上橫梁焊接在一起 立柱角鋼選用 6 3號熱軋等邊角鋼 邊寬度為 63mm 邊厚度為 10mm 內(nèi)圓弧半徑為 7mm 立柱鋼板選用公稱厚度為 25mm的熱軋鋼板 法蘭盤鋼板也選用公稱厚度為 25mm的熱軋鋼板 螺栓選用 M30高強(qiáng)度 螺栓 下橫梁由四塊鋼板焊接而成 鋼板選用公稱厚度為 50mm的熱軋鋼 板 上橫梁也由四塊鋼板焊接而成 鋼板選用公稱厚度為 20mm的熱軋 鋼板 載貨臺立板選用公稱厚度為 20mm的熱軋鋼板 第 5章 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) 第 5 1節(jié) 貨叉?zhèn)鲃友b置的總體選型 取運(yùn)行阻力系數(shù) 于是0 85 5 1 39 81250fFGN 式中G 運(yùn)行質(zhì)量的重力 N 取機(jī)構(gòu)的總效率 則運(yùn)行靜功率為0 5 2 025 10 4219ststvPKW 電動機(jī)選擇型號為YEJ801 4的電磁制動三相異步電動機(jī) 額定功率為 0 55KW 轉(zhuǎn)速為1390r min 滿足要求 聯(lián)軸器選用型號為AQ 01的鋼球離心式軟起動安全聯(lián)軸器 傳遞功率 為0 6KW 具有過載保護(hù)功能 滿足要求 減速器選用減速比為29的WD系列擺線針輪減速器 機(jī)座號為WD 3 允許功率為0 75KW 滿足要求 第 5 2節(jié) 貨叉?zhèn)鲃育X輪 齒條的計(jì)算 設(shè)計(jì)要求貨叉的伸縮速度v為9m min 即9000mm min 齒輪齒條分度圓直徑為60mm 則圓周長度為 3 14608 Cdm 安裝在中叉上的中間軸是不轉(zhuǎn)動的 其上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下兩 個(gè)齒條嚙合 故齒輪轉(zhuǎn)速為 947 in18 vnr 選擇齒輪 齒條材料 齒輪選用45號鋼調(diào)質(zhì) HBS1 245 275HBS 齒條選用45號鋼正火 HBS2 210 240HBS 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 5 3 3 3 0 1 2 0 1 2 480 tvnP 計(jì)算出 在0 13和0 22之間 取t tvms 確定齒輪齒條傳動精度等級為第 公差組8級 齒輪的分度圓直徑 5 4 21312 EHdZKTu A 齒寬系數(shù)按齒輪相對軸承為懸臂布置取為 0 4d 齒輪齒數(shù) 201Z 齒條長度為1000mm 貨叉?zhèn)鲃酉到y(tǒng)中的鏈輪鏈條傳動的傳動比為1 由電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和減速器的傳動比計(jì)算出傳動軸上的齒輪的轉(zhuǎn)速 39048 min2nr 雙嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速也為13r min 則齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 9 55 106P n 9 55 106 0 42 48 83560Nmm 5 5 載荷系數(shù) K 5 6 AKV 使用系數(shù)K A 1 動載荷系數(shù)K V 1 18 齒向載荷分布系數(shù) 1 22 齒間載荷分布系數(shù) 由 0 K 及 r 1 88 3 2 1 1 COS 1 68 1Z 5 7 查得 1 21 則載荷系數(shù)k的初值k 1 1 18 1 22 1 21 1 74 彈性系數(shù) 189 8EZ2 mN 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 2 5H 重合度系數(shù) 0 87 許用接觸應(yīng)力 5 8 lim NWHZS A 接觸疲勞極限應(yīng)力 lim1li2 570N lim1 2 460 N li2H 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 N1 60nj 60 48 1 8 300 8 5 5 hL710 5 9 N2 N1 4 6 5 10 710 接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù) 12NZ 硬化系數(shù) 1W 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS 570 1 1 1 1 518 N 1 2m 460 1 1 1 1 418 N 2 故 的設(shè)計(jì)初值1td 23 EHtdZKTu A 40 5 11 2321 7485601 89 50 7 41 齒輪模數(shù)m 40 20 2mm1 tdZ 所以取m 3 齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為 20 3 60 1dZm 圓周速度v 0 18m s 5 12 1 60dn 與估取 相近 滿足要求 2tvms 因?yàn)辇X寬系數(shù) 0 4d 所以齒輪齒寬 10 462b 對于正常齒 ah 5c 齒頂高 3 齒根高 0 2 3 7famm 齒頂圓直徑 6adh 齒根圓直徑 5 ff 取齒條齒根高 3f 齒條齒頂高 3 5ahm 齒條寬度 2b 齒條總高度 13 5410 5afHhm 式中 為輪齒底部到齒條底部的高度1h 齒距 3 49 2p 齒厚 27sm 齒槽寬 14 1e 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 5 13 12aFSKTYbd A 齒形系數(shù) 齒輪 2 55aF1a 齒條 2 452F 應(yīng)力修正系數(shù) 齒輪 1 63aSY1aS 齒條 1 652Y 重合度系數(shù) 5 14 0 257 0 57 680 a 許用彎曲應(yīng)力 F 5 15 limNxFS 彎曲疲勞極限 460 N li1F2 390 N li2 彎曲壽命系數(shù) 1NY 尺寸系數(shù)Yx 1 安全系數(shù) 1 25FS 則 460 1 1 1 25 368 N 11lim NXFS 2m 5 16 390 1 1 1 25 312 N 22li Y 2 故 2 1 46 83560 2 55 1 63 0 70 60 180 6 11 781F N 2m 1 2 1 46 83560 2 45 1 65 0 7 50 180 6 13 74 N 22 第 5 3節(jié) 貨叉?zhèn)鲃渔溳?鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇鏈輪的齒數(shù) 和1Z2 小鏈輪齒數(shù) 取為211 大鏈輪齒數(shù) 221Zi 在貨叉?zhèn)鲃酉到y(tǒng)中 鏈輪鏈條傳動不需要增速或減速 所以上式中傳 動比i取為1 鏈輪選用40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼為材料進(jìn)行制造 淬火溫度850 因40CrC 為合金鋼 采用油淬 硬度達(dá)到HRC40 50 回火溫度500 以降低 脆性 鏈輪結(jié)構(gòu)采用整體式 鏈輪的齒形按3RGB1244 85規(guī)定制造 確定鏈節(jié)數(shù) pL 初定中心距 則鏈節(jié)數(shù)為04a 21210 pZZL 5 17 2408 取 節(jié)1pL 確定鏈節(jié)距 工作情況系數(shù) AK 鏈輪齒數(shù)系數(shù) 0 92zK 多排鏈系數(shù) 1m 所選鏈條的額定功率 5 18 00 924 39AzmPKW 選擇鏈條型號為08A的單排鏈 抗拉載荷13 8KN 鏈節(jié)距 中心距12 7p012 750apm 確定中心距 a 理論中心距 5 19 2212112842 70051 6ppZZZaLLm 中心距減少量 2 725 4ap 取為91mm 實(shí)際中心距 501 6940am 驗(yàn)算鏈速v 電動機(jī)轉(zhuǎn)速為 1390r min 減速器減速比為 107 所以鏈輪轉(zhuǎn)速為348 in29nr 5 20 112 70 606Zpvms 式中 鏈條鏈節(jié)距p 小鏈輪齒數(shù)1Z 滿足要求 作用在軸上的壓力 RF 鏈條有效拉力 5 21 100 421ePNv 式中P 貨叉運(yùn)行靜功率 P 0 42KW 傾斜布置鏈傳動 取壓軸力系數(shù) RK 5 22 1 20Re