機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)論文開題報(bào)告
論文題目: 半自動(dòng)橋式碼垛機(jī)旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
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目 錄
1. 選題的背景與意義... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
2. 碼垛機(jī)簡介... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
3. 國內(nèi)外碼垛機(jī)研究現(xiàn)狀... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
4. 橋式碼垛機(jī)的性能及特點(diǎn) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
5. 課題研究的目的和意義... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
6. 參考文獻(xiàn)... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
1. 選題背景與意義
隨著生產(chǎn)力大量的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，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。但是由于現(xiàn)有的工業(yè)企業(yè)的用地受到一定的限制，用來存放物資的倉庫用地已經(jīng)很難擴(kuò)展了，因此只能充分挖掘倉庫的潛力，有效的利用現(xiàn)有的庫區(qū)面積，同時(shí)向空間擴(kuò)展，以達(dá)到充分利用空間的目的。其主要的途徑是變單層庫房為多層庫房或立體庫房。我國自從80年代以來多層庫有了快速的發(fā)展，立體庫也有了一定的發(fā)展。根據(jù)我國現(xiàn)有的實(shí)際情況，從以后的發(fā)展趨勢來看，多層庫房和立體庫房都會(huì)繼續(xù)得到發(fā)展。同時(shí)隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高與進(jìn)步，越來越多的企業(yè)意識(shí)到了物流系統(tǒng)的提高與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本非常的重要。
自動(dòng)化立體倉庫是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的重要一步。它充分的、合理的利用了空間，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，能夠?qū)崟r(shí)的自動(dòng)結(jié)算庫存貨物的種類及數(shù)量，也發(fā)揮了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)行的優(yōu)點(diǎn)。對加快物流的速度、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有著非常重要的意義，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、建材、電器等諸多領(lǐng)域。而橋式碼垛機(jī)對立體倉庫的效率有著非常重要的影響，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。
2. 碼垛機(jī)簡介
自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工處理的情況下自動(dòng)存取物料的系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。在20世紀(jì)70年代初期，我國開始研究采用碼垛機(jī)的立體倉庫。1980年我國第一座自動(dòng)化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)，從此自動(dòng)化立體倉庫在我國得到了迅速發(fā)展。
碼垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫中的核心物流設(shè)備，是隨著自動(dòng)化立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機(jī)，它是倉庫中使用最廣泛的物料搬運(yùn)設(shè)備，也是物流倉儲(chǔ)系統(tǒng)的最重要設(shè)備，其用途是在自動(dòng)化立體倉庫的貨架巷道間來回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格，或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口
早期的碼垛機(jī)是在橋式起重機(jī)的起重小車上懸掛一個(gè)門架，利用貨叉在立柱上的上下運(yùn)動(dòng)及立柱的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來搬運(yùn)貨物，通常稱之為橋式碼垛機(jī)。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道碼垛機(jī)，這種碼垛機(jī)是在地面的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上部的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上部導(dǎo)軌上行走，利用地面導(dǎo)軌防止傾倒，隨著立體倉庫的發(fā)展，巷道碼垛機(jī)逐漸替代了橋式碼垛機(jī)。在口本從1967年開始安裝高度為25米高度的碼垛機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展，碼垛機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)性能越來越好，高度也在不斷增加，到1970年實(shí)現(xiàn)了由貨架支承的高度為40米的碼垛機(jī)。碼垛機(jī)的運(yùn)行速度也不斷提高，目前碼垛機(jī)水平運(yùn)行速度最高達(dá)200m/min(小載重量的碼垛機(jī)己達(dá)300m/min)，起升速度高達(dá)120m/min，貨叉伸縮速度達(dá)50m/min 。
橋式碼垛機(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。橋架在倉庫上方運(yùn)行，回轉(zhuǎn)小車在橋架上運(yùn)行。同時(shí)，橋式碼垛機(jī)具有叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即具有固定式或可伸縮式的立柱，立柱上裝有貨叉或者其他取物裝置。貨架和倉庫頂棚之間需要有一定的空間，保證橋架的正常運(yùn)行。立柱可以回轉(zhuǎn)，保證工作的靈活性。回轉(zhuǎn)小車根據(jù)需要可以來回運(yùn)行，因此橋式堆可以服務(wù)與多條巷道。
3.國內(nèi)外碼垛機(jī)研究現(xiàn)狀
我國的運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展起步與20世紀(jì)40年代末，從改革開放前少數(shù)幾種水平落后的單機(jī)起，到70年代，在借鑒進(jìn)口設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)輸機(jī)械的生產(chǎn)發(fā)生了一個(gè)巨大的變化，大量填補(bǔ)國內(nèi)空白的運(yùn)輸機(jī)械問世，品種規(guī)格不斷增加，出現(xiàn)了大量專業(yè)的運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，形成了一批專業(yè)化生產(chǎn)的骨干企業(yè)。許多研究機(jī)構(gòu)著手研究運(yùn)輸機(jī)械，大專院校也紛紛設(shè)立運(yùn)輸專業(yè)，先后成立了全國性的協(xié)會(huì)，學(xué)會(huì)，標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，出版了各種專業(yè)期刊，形成了一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)輸行業(yè)部門，也是原機(jī)械工業(yè)部管理的14個(gè)大行業(yè)之一。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，除繼續(xù)增加新品種外。在產(chǎn)品的技術(shù)水平和內(nèi)在質(zhì)量、性能等方面有了很大進(jìn)步，從注重?cái)?shù)量向注重質(zhì)量和性能方面發(fā)展，產(chǎn)品的技術(shù)水平與國外先進(jìn)水平的差距在縮小。
目前，我國經(jīng)過建國50多年來的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品、新材料、新工藝不斷的出現(xiàn)，輸送機(jī)械的研制也取得了很大的進(jìn)步。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（CAD）和輔助制造（CAM），使輸送機(jī)的整機(jī)布置更趨優(yōu)化，基本零件更加緊湊耐用。由于自控技術(shù)和數(shù)顯技術(shù)的廣泛普及，使運(yùn)輸機(jī)的控制和安全保護(hù)裝置大為改善，保證了操作的安全性和可靠性。
其中，碼垛機(jī)就是運(yùn)輸機(jī)中重要的一種。碼垛機(jī)的形式多種多樣，按軌道所處位置，可分為“天車式”和“地車式”。按自動(dòng)化和機(jī)械水平的差異，可分為“全自動(dòng)”和“半自動(dòng)”。全自動(dòng)碼垛機(jī)可以用不同的自動(dòng)裝置控制，例如：天津某廠研制的全自動(dòng)式為天車式，采用繼電器程序控制；北京某場研制的全自動(dòng)式為地車式，采用電腦程序控制。
碼垛機(jī)的品種有懸掛式碼垛機(jī)、自動(dòng)化立體倉庫碼垛機(jī)、碼垛機(jī)器人、橋式碼垛機(jī)等。
（1）懸掛式碼垛機(jī)是將包裝好的貨物，自動(dòng)地經(jīng)兩條相互銜接的輸送帶，運(yùn)送到庫房空間任意預(yù)定位置，最后需用人工碼好。在貨物運(yùn)送堆碼作業(yè)中，輸送帶和碼垛機(jī)只是實(shí)現(xiàn)了運(yùn)送的自動(dòng)化，堆碼工作仍需由人工操作。但其突破了沿用多年的半自動(dòng)碼垛機(jī)須有3條輸運(yùn)帶的傳統(tǒng)，取得了良好的效果。該機(jī)僅設(shè)有兩條輸運(yùn)帶，懸掛式碼垛機(jī)與傳統(tǒng)的碼垛機(jī)比較，最大的差異是取消了橋式天車和一條輸運(yùn)帶，所以具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、節(jié)省電耗和維修簡便等優(yōu)點(diǎn)，特別使用于跨度小的倉庫。
（2）自動(dòng)化立體倉庫碼垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫中最重要的碼垛設(shè)備。自動(dòng)化立體倉庫是物流中的重要組成部分，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，對提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來，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(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)的發(fā)展非常重要。自動(dòng)化立體倉庫碼垛機(jī)是重要的碼垛設(shè)備，它能夠在自動(dòng)化立體的巷道中來回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口。實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)、存儲(chǔ)、取貨的全自動(dòng)化,降低了工人的工作強(qiáng)度 ，提高了生產(chǎn)效率。
（3）碼垛機(jī)器人是為擺脫重體力勞動(dòng)的碼垛作業(yè)而研制的，專用的“碼垛機(jī)器人”和碼垛機(jī)配套作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物的堆碼的自動(dòng)化。初步構(gòu)想的碼垛機(jī)器人實(shí)際上是“碼垛機(jī)械受臂”，因?yàn)樗辉O(shè)傳感器和自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，只具有抓放、回轉(zhuǎn)、平移和升降貨物的功能，是一臺(tái)非常簡單的固定式機(jī)器人。該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)除機(jī)架外，主要部件僅有專用夾持器，3-4個(gè)自由度的操作機(jī)構(gòu)和電子程序控制裝置。目前國際上搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展已趨于成熟，有許多成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。
機(jī)器人碼垛機(jī)是全自動(dòng)化搬運(yùn)碼垛設(shè)備，替代人工搬運(yùn)碼垛，設(shè)備采用先進(jìn)的電腦一體化控制。機(jī)器人碼垛機(jī)只需定位抓起點(diǎn)和擺放點(diǎn)，兩點(diǎn)之間的軌道全由電腦控制，兩點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)，定位十分準(zhǔn)確。
機(jī)器人碼垛機(jī)在生產(chǎn)上能迅速提高公司的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，同時(shí)能減少人工搬運(yùn)造成的出錯(cuò)；機(jī)器人碼垛機(jī)可24小時(shí)作業(yè)，效率高，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度同時(shí)節(jié)省人力資源成本，達(dá)到減員增效。機(jī)器人碼垛機(jī)適應(yīng)于化工、飲料、食品、啤酒、塑料、空調(diào)行業(yè)等生產(chǎn)企業(yè)；對各種紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適應(yīng)。
（4）橋式碼垛機(jī)是一種應(yīng)用于固定跨距的場所作成件物堆垛的機(jī)械設(shè)備。橋式半自動(dòng)碼垛機(jī)是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的主要作業(yè)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于糧食、面粉、飼料、食鹽以及化肥、水泥等行業(yè)成品庫堆包碼垛之用，具有操作方便、運(yùn)行可靠、生產(chǎn)效率高、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，橋式碼垛機(jī)又可分為天軌式橋式碼垛機(jī)和地軌式橋式碼垛機(jī)。
天軌式橋式碼垛機(jī)依靠大車及主皮帶機(jī)上的攔包機(jī)縱向移動(dòng)(即沿廠房軌道方向的移動(dòng)) 、橫輸送橋及固定攔包機(jī)的隨行走小車橫向移動(dòng),斜輸送橋的角度變化使物件運(yùn)送到指定的地點(diǎn)。該機(jī)由以下幾個(gè)部分組成:橫架、橫輸送橋、斜輸送橋、攔包機(jī)及相配的溜槽、電器開關(guān)操作系統(tǒng)等部組成。橫架是由兩根箱形主梁、兩根箱形端梁以及兩端的大車行走機(jī)構(gòu)所組成。每根主梁之端部與端糧剛性的連接在一起，橫輸送橋設(shè)置在其中一箱形主梁上部，行走小車在兩主梁間的軌道上行走，形成包件運(yùn)動(dòng)流程:主皮帶機(jī)上運(yùn)行的包件通過攔包機(jī)及溜槽導(dǎo)向至橫輸送橋上，同樣繼續(xù)運(yùn)行的包件再通過固定攔包機(jī)將包件轉(zhuǎn)彎至斜輸送上，最后由人工進(jìn)行堆放，大車的縱向行走、小車橫向移動(dòng)及斜橋的角度變化使包件運(yùn)送至三維空間的每一點(diǎn)。該碼垛機(jī)是將處于高處的成件貨物堆碼成垛。
地軌式橋式碼垛機(jī)是由撿拾小車、上下斜輸送橋、斜橋支架、行走體、立柱、橫輸送橋、攔包機(jī)轉(zhuǎn)彎機(jī)、橫輸送橋提升動(dòng)力總成、操作平臺(tái)及電器系統(tǒng)等組成。其工作原理是貨物由撿拾小車，經(jīng)上下斜輸送橋，再由攔包機(jī)轉(zhuǎn)彎機(jī)輸送到橫輸送橋上，最后由攔包小車使其到達(dá)預(yù)定位置。半自動(dòng)地軌式碼垛機(jī)需由人工最后將貨物碼好。該垛機(jī)適應(yīng)10－30m跨度碼垛25－50kg的袋裝物品。
縱觀世界各國碼垛機(jī)的發(fā)展的現(xiàn)狀，對今后的動(dòng)向，可歸納如下：
（1）重視“三化”，逐步采用國際標(biāo)準(zhǔn)。所謂“三化”，是指碼垛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。貫徹“三化”可以縮短設(shè)計(jì)周期，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量，便于管理和提高經(jīng)濟(jì)效益。世界上許多國家，不僅重視產(chǎn)品的“三化”工作，而且非常注意采用國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）。有的國家甚至廢除本國標(biāo)準(zhǔn)而直接采用國際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是為了促進(jìn)商品的國際交流。
（2）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)電一體化。機(jī)械產(chǎn)品需要更新?lián)Q代。在當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)和數(shù)顯技術(shù)大發(fā)展的年代里，更新?lián)Q代的重要標(biāo)志是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)電一體化。在碼垛機(jī)上應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以提高作業(yè)性能，增加安全性，以至實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)操作。
（3）人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用。碼垛機(jī)一般應(yīng)用在沉重、忙碌、環(huán)境比較差的場合。為了減少人員的作業(yè)強(qiáng)度，保證持久旺盛的體力和注意力，應(yīng)該根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論，設(shè)計(jì)導(dǎo)動(dòng)裝置和人員輔助裝置，改善振動(dòng)與噪聲的影響，以使最少、最合理的投資，獲得最佳的使用效果，使設(shè)備發(fā)揮最大的效率。
4. 橋式碼垛機(jī)的性能及特點(diǎn)
橋式碼垛機(jī)適用范圍：用于淀粉、面粉、大米、食鹽、飼料、水泥、化肥、化工原料等產(chǎn)品的成品庫堆包碼垛，可用于袋裝物件的一次搬運(yùn)、二次搬運(yùn)，可有效提高企業(yè)整體競爭實(shí)力，是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的必備作業(yè)機(jī)械。
橋式碼垛機(jī)功能特點(diǎn)：
1）、造型美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定。
2）、操作方便、運(yùn)行可靠、生產(chǎn)效率高、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
3）、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境，減少人為因素的損失，提高企業(yè)管理水平。
5. 課題研究的目的和意義
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場競爭日趨激烈，在機(jī)械制造中，運(yùn)輸工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，其在國民經(jīng)濟(jì)中所占比重和作用越來越重要，世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷程證明了這一點(diǎn)。改革開放以來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商品流通的增加，物質(zhì)的不斷豐富，生活水平的提高，人們在追求商品外在質(zhì)量提高的同時(shí)，主要還是追求商品內(nèi)在質(zhì)量提高，保證內(nèi)在質(zhì)量就需要快速的運(yùn)輸來實(shí)現(xiàn)。近年來人們的消費(fèi)需求的擴(kuò)大，運(yùn)輸工業(yè)隨之迅速發(fā)展，在我國國民生產(chǎn)總值中已占到10%以上，與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的差距正在逐步縮小。
運(yùn)輸機(jī)械在運(yùn)輸工業(yè)中的地位十分重要，對運(yùn)輸工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，增加產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的檔次，增加附加值從而增加市場競爭力，帶來更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
世界主要工業(yè)國家都把著眼點(diǎn)放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。碼垛機(jī)的需求量越來越多,如何降低控制成本,保證質(zhì)量,提高碼垛場地高度,寬度的利用率,提高碼垛機(jī)碼垛速度及降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度,研制一種重量輕、功耗小、自動(dòng)化水平高,碼垛效率高的橋式碼垛機(jī)是很有必要的。
在垛機(jī)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界發(fā)達(dá)國家的差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的垛機(jī)。相信通過我們的不斷努力，必能設(shè)計(jì)出高速、安全、可靠性能高的堆垛機(jī)，為增強(qiáng)我國綜合國力，為我國填補(bǔ)一分科技空白。
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