畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）有軌式巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、編號(hào)編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 有軌式巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) the design of the overall structure and walking mechanism of a stacker crane 學(xué) 生 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 學(xué) 院 20112011 年年 0606 月月 摘摘 要要 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(duì) 提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。 近年來(lái)，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng) 的改善與合理性對(duì)企業(yè)的發(fā)展

2、非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的 起重堆垛設(shè)備，它能夠在自動(dòng)化立體的巷道中來(lái)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。 本文詳細(xì)論述了在現(xiàn)代大多數(shù)企業(yè)中普遍使用的雙立柱堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)方案， 文章的重點(diǎn)放在其三個(gè)部件：升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。 首先，提出各個(gè)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案；其次，對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的受力情況進(jìn)行了分 析并計(jì)算，然后估算初取值，再進(jìn)行校核，最后確定各個(gè)實(shí)際值。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 堆垛機(jī)堆垛機(jī) abstract automation three-dimensional storehouse is t

3、hat thing flows important composition part, it is to stock and take out voluntarily under not directly carrying out the condition of artificial intervention the system that thing flows out . it is the high- tech outcome of modern industrial social development, for raise productivity and reduction co

4、st have important meaning. in recent years, along with the unceasing raising of enterprise production and management, more and more enterprises know that thing flows out reasonability and the improvement of system, is very important for the development of enterprise . stacker cranes is automation th

5、ree-dimensional storehouse in most important take heavy crane pile up equipment, it can in the tunnel of automation cube in the shuttle operation of round trip, will locate in tunnel the goods of mouth stock goods shelf; or opposite take out the goods transit in goods shelf go to tunnel mouth. this

6、paper has discussed the focal point of design scheme and article of the two pillar stacker crane of universal use in modern most enterprises in detail put , in thirdly parts: elevator gou , walk organization and fork telescoping mechanism design , design a kind of tape the cranes safe organization o

7、f flexible installation design scheme. first, put forward the overall design scheme of every organization; secondly, for every organization analyse by force condition calculate , then estimation beginning take value, check nuclear, final definite every reality again worth. keyword automation three-d

8、imensional storehouse ;stacker cranes 目錄目錄 摘 要.i abstract .ii 第 1 章 緒論.1 1.1 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).1 1.1.3 有軌巷道堆垛機(jī)的類(lèi)型.2 1.1.4 巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn).5 1.2 設(shè)計(jì)的目的和意義 .5 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 .5 1.4 設(shè)計(jì)參數(shù) .6 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的確定.7 2.1 堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定 .7 2.2 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇.8 2.2.1 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇.8 2.2.2 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方

9、式的選擇.9 2.2.3 堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì).9 2.2.4 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì).9 2.2.5 堆垛機(jī)安全方案的確定.10 2.2.6 堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì).11 2.3 堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) .11 2.4 堆垛機(jī)的技術(shù)要求 .12 第 3 章 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).16 3.1 起升機(jī)構(gòu)的總體選型 .16 3.2 卷筒的設(shè)計(jì) .19 3.2.1 卷筒部件計(jì)算.19 3.2.2 齒輪連接盤(pán)的計(jì)算.23 3.3 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) .25 3.4 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì) .27 3.5 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型 .27 3.6 貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算 .28 3.7 貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算

10、 .31 第 4 章 堆垛機(jī)安全裝置.34 4.1 防撞保護(hù)裝置 .34 4.2 鋼絲繩斷繩保護(hù)裝置 .35 致 謝.1 參考文獻(xiàn).1 附錄一.2 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.1 研究的背景與內(nèi)容研究的背景與內(nèi)容 1.1.11.1.1 概述概述 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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(kù)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(kù)房為多層庫(kù)或立體 庫(kù)。我國(guó)自 70 年代以來(lái)多層庫(kù)有了較快的發(fā)展，立體庫(kù)也有一定

11、的發(fā)展。根據(jù) 我國(guó)的實(shí)際情況,從今后的發(fā)展趨勢(shì)看,多層庫(kù)和立體庫(kù)都會(huì)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(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善 與合理性對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)率，降低成本非常重要。 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。它具有空間利用率高、便 于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理、實(shí)時(shí)自動(dòng)結(jié)算庫(kù)存貨物種類(lèi)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)聯(lián)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，已開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)、電子、醫(yī)藥、煙草、建材、 郵電等許多行業(yè)。而堆垛機(jī)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的出人庫(kù)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)鍵設(shè)備之一。 有軌巷

12、道堆垛起重機(jī)是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專(zhuān)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(jiǎn)稱(chēng)為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù) 中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，可大大提高倉(cāng)庫(kù)的面積和空間利用率，是自動(dòng)化倉(cāng) 庫(kù)的主要設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)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(lái)回穿梭，把貨物從巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)搬運(yùn)到 指定的貨位中，或者把需要的貨物從倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)到巷道口出人庫(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)出人庫(kù)。在立體倉(cāng)庫(kù)中 的搬運(yùn)設(shè)備有高位叉車(chē)、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) 3

13、0-40 m，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人 操作，行走穩(wěn)定，載貨量大，噪聲小，在目前的立體倉(cāng)庫(kù)中得到廣泛應(yīng)用。 1.1.21.1.2 有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)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)全球化步伐的日益加快和信息技術(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(dòng)中的作用越來(lái)越受到企業(yè)的重視， 物流人才的需求也在口益增長(zhǎng)。目前，物流人才已經(jīng)被列為我國(guó) 12 大類(lèi)緊缺人 才之一，有報(bào)道稱(chēng)“物流人才的需求已超過(guò) 600 萬(wàn)” 。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(guó)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

14、。物流實(shí)驗(yàn)室為學(xué) 生提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，深化學(xué)生對(duì)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(shí)與能力融會(huì)在一起。 另外，為了更好的模擬貨物在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)各倉(cāng)儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)的物流過(guò) 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(lái)。山東大學(xué)現(xiàn)代物流控制實(shí)驗(yàn)中心是目前我國(guó)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(jué)的綜合研究 和開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。圖 1. 1 是研究中心的小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 圖 1-1 小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 1.1.31.1.3 有軌巷

15、道堆垛機(jī)的類(lèi)型有軌巷道堆垛機(jī)的類(lèi)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(lèi)，一般 可分為以下幾種類(lèi)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(tái)組 成，立柱、上橫梁和下橫梁組成一個(gè)長(zhǎng)方形的框架，一般稱(chēng)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(dòng)，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(cāng)庫(kù)中，其缺點(diǎn) 是自重較大。其結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。

16、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(duì)較低，但剛性稍差。由于載貨臺(tái)和貨物對(duì)立柱有偏心作用，以及行 走、制動(dòng)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(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 貨臺(tái)沿立柱或起升導(dǎo)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。其結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。 圖 1-3

17、單立柱有軌巷道堆垛機(jī) (2)按支承方式分類(lèi)，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(mén)架的上部。在地面鋪設(shè)導(dǎo)軌，使門(mén)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(dòng)和傾剎。懸掛式堆垛機(jī)有如下優(yōu) 點(diǎn):在設(shè)計(jì)門(mén)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(dòng)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(dòng)，上部 導(dǎo)向輪用來(lái)防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。和懸掛型有軌巷道堆垛機(jī)相比，

18、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(dòng)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(guò)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(mǎn) 足出入庫(kù)頻率較高的立體倉(cāng)庫(kù)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(guò)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(guò)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

19、性，只適用于出入庫(kù)頻率較低的立體 倉(cāng)庫(kù)。 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)。 1.1.41.1.4 巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 由于使用場(chǎng)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(guò)儲(chǔ)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(mǎn)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(zhuān)門(mén)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(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)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。 1.2

20、設(shè)計(jì)的目的和意義設(shè)計(jì)的目的和意義 倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化是其重要的內(nèi)容。 實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化，倉(cāng)儲(chǔ)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(shì)。 通過(guò)引入計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能等高新技術(shù)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù) 該做，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)性能將較大提高。載重量大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作方便、可 維修性好的叉車(chē)、無(wú)人叉車(chē)、牽引車(chē)、托盤(pán)運(yùn)輸車(chē)、堆高車(chē)、堆垛機(jī)、碼垛機(jī)、 管道輸送機(jī)、帶狀輸送機(jī)、自動(dòng)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(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)用于倉(cāng)儲(chǔ)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(tái)及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備

21、的設(shè)計(jì)，能及時(shí)、準(zhǔn)確地把物品自 動(dòng)送到指定位置，從而加深對(duì)堆垛機(jī)的認(rèn)識(shí)與了解。 1.31.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求設(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(dòng)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(shí)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(jiǎn)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。 1.4 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 立體倉(cāng)庫(kù)為 8 巷道

22、16 排 40 列 7 層 堆垛機(jī)總高度：8m 總長(zhǎng)度：3.1m 總寬度：1m 堆垛機(jī)額定起重量 300kg 行走最大速度 180m/min(3m/s) 升降最大速度 45m/min(0.75m/s) 貨叉速度 15m/min(0.25m/s) 加減速度：升降 0.6 行走 0.6 伸縮 0.2 2 /m s 2 /m s 2 /m s 貨架上下 7 層，層高 1100mm 貨架每層 40 格，格寬 600mm 貨箱尺寸：長(zhǎng)寬高600500800mm 貨格尺寸：長(zhǎng)寬高9006001100mm 寬度方向?yàn)樨洸娌嫒》较?第第 2 2 章章 總體設(shè)計(jì)方案的確定總體設(shè)計(jì)方案的確定 為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、

23、快速、安全、自動(dòng)搬運(yùn)貨物出人庫(kù)，必須滿(mǎn)足以下 設(shè)計(jì)要求:(1)具備三維運(yùn)動(dòng)功能，即堆垛機(jī)沿巷道來(lái)回運(yùn)動(dòng)、載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)、 貨叉沿貨架方向雙向伸縮; (2)滿(mǎn)足一定的定位精度，重復(fù)定位精度誤差不能超 過(guò) 10 mm; (3)具備安全保護(hù)措施;(4)在滿(mǎn)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(cāng) 庫(kù)環(huán)境，避免貨物污染受損。 圖 2.1 有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī) 圖 2.1 堆垛機(jī)的組成 1.天軌 2.天軌導(dǎo)向輪 3.上橫梁 4.立柱 5.鏈輪 6.載貨臺(tái)導(dǎo)向輪 7.載 貨臺(tái)頂輪 8.電器柜 9.輪系 10.地軌 11.下橫梁 12.電機(jī)

24、 13.卷筒 14. 減速器 15.載貨臺(tái) 16.貨叉 17.載貨臺(tái)立板 2.12.1 堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定 (1)行走速度的確定：40900=36000mm=36m 行走加速度為 2 0.6/m s 最優(yōu)行走速度為，取為 130m/min0.5 36 0.62.324/139.43/ minm sm (2)升降速度的確定貨 架高度為 711007700mm=7.7m 最優(yōu)升降速度為，取為 30m/min,即 0.5m/s 7.7 13929.7/ min 36 m (3）貨叉速度的確定： 貨叉伸縮長(zhǎng)度為 0.46m=460mm 伸縮加減速度為 2 0.2/m s

25、最優(yōu)伸縮速度為，取為 9m/min0.5 0.46 0.20.15/9.1/ minm sm 取微升降高度為 8mm 2.2 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇 2.2.12.2.1 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)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(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，主要由電動(dòng)機(jī)、 制動(dòng)器、減速器、卷筒或鏈輪以及相應(yīng)的柔性件組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng) 柔性件使載貨臺(tái)升降。常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈兩種。鏈條傳動(dòng)的缺點(diǎn) 是自重量大，有可能突然斷裂，不安全，因而本傳動(dòng)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)

26、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(dòng)器的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)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(pán)式制動(dòng)器同時(shí)打開(kāi)。斷電時(shí)，磁拉力消失， 制動(dòng)器在彈簧作用下又重新上閘，使電動(dòng)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(jiǎn)單，零件數(shù)少， 徑向尺寸小，不需潤(rùn)滑；

27、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(guò)齒輪連接盤(pán)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(dòng)，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(guò) 安裝在立柱上的定滑輪導(dǎo)向，帶動(dòng)安裝在載貨臺(tái)上的兩個(gè)動(dòng)滑輪使載貨臺(tái)升降。 2.2.22.2.2 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)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(dòng)裝置。一般由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、

28、制動(dòng)器、減速箱和行走車(chē)輪組成。本設(shè)計(jì)選用三合一減速器，把突緣電動(dòng)機(jī)、 盤(pán)式制動(dòng)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(chē)輪組，平衡架使兩個(gè)車(chē)輪的輪壓相等，車(chē)輪為無(wú)輪緣圓柱車(chē) 輪，是為了避免車(chē)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(dòng)系統(tǒng)為地面支承式，三合一減速器和車(chē)輪組安裝在堆垛機(jī)下橫梁下 方起支承和驅(qū)動(dòng)作用，上部用導(dǎo)向輪運(yùn)行在工字鋼的下翼緣上來(lái)防止堆垛機(jī)傾 倒或擺動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)裝置裝在堆垛機(jī)下下部，容易維修保養(yǎng)。 2.2.32.2.3 堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) 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(guò)焊接聯(lián)結(jié)在

29、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(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。 2.2.42.2.4 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) 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(tái)上。本機(jī)構(gòu)采用二 級(jí)直線差動(dòng)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(guò)本身的長(zhǎng)度，所以貨叉為級(jí)伸縮 裝置，下叉固定在載貨臺(tái)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(dòng)或

30、者鏈輪鏈條傳動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用齒輪齒 條傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)關(guān)系清晰等優(yōu)點(diǎn)。 貨叉裝置采用二級(jí)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(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、鏈輪鏈條傳動(dòng)裝置、齒輪齒條傳動(dòng) 裝置、下叉、上叉和滾針軸承等組成。 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(duì)于中叉運(yùn)動(dòng)，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(dòng)力。中叉由中叉活動(dòng)導(dǎo)軌、中叉連接板、中叉齒條板組成，中叉 活動(dòng)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

31、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(dòng)導(dǎo)軌和雙嚙合齒輪連接起來(lái)，中 叉齒條板下方焊接有齒條，通過(guò)傳動(dòng)軸上的齒輪傳遞動(dòng)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(dòng)軸，上部安裝有支承中叉活動(dòng)導(dǎo)軌的滾針軸承，下叉立板也安裝有支 承中叉活動(dòng)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(dòng)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(dòng)原理是，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器減速把動(dòng)力傳遞

32、給減 速器軸端的鏈輪，軸端鏈輪通過(guò)鏈條把動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上的鏈輪和 減速器軸端的鏈輪一樣大，鏈輪鏈條傳動(dòng)比為 1。安裝在傳動(dòng)軸軸端的齒輪通 過(guò)中叉齒條板把動(dòng)力傳遞給中叉，使中叉以一定的速度相對(duì)于下叉運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)，那么上叉齒條板則以二倍于中叉的速度向前運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)反向時(shí)中叉與上叉則反方向運(yùn)動(dòng)，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

33、止運(yùn)動(dòng)。聯(lián)軸器 為限力矩聯(lián)軸器，當(dāng)力矩超過(guò)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?dòng)系統(tǒng)除了電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器安裝在貨叉左側(cè)以外，基本 為對(duì)稱(chēng)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(dòng)布置于貨叉中間，從而提高系統(tǒng)的平穩(wěn)性。 2.2.52.2.5 堆垛機(jī)安全方案的確定堆垛機(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(tái)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(cè)載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長(zhǎng)和超寬檢測(cè)裝置。在貨物進(jìn)入 載貨臺(tái)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到貨物超過(guò)

34、設(shè)定高度、長(zhǎng)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(cè)元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器。 （3）載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)貨叉是否回位、貨叉上有無(wú)貨物和貨位中有無(wú)貨 物的裝置。如貨叉沒(méi)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(kù)時(shí)，必須檢測(cè)貨位中有無(wú)貨物，以避免發(fā)生事故。 （4）斷電保護(hù)如載貨臺(tái)升降過(guò)程中忽然斷電，則通過(guò)提升電機(jī)制動(dòng)使載貨 臺(tái)停在當(dāng)前位置，不會(huì)掉落下來(lái)。 （5）載貨臺(tái)斷鏈保護(hù)提升鏈條通過(guò)壓簧與載貨臺(tái)相連，當(dāng)鏈條由于長(zhǎng)時(shí)間 使用或意外原因忽然斷裂時(shí)，彈簧彈開(kāi)鏈條，檢測(cè)裝置檢測(cè)到鏈條時(shí)，便驅(qū)動(dòng) 相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不至于掉

35、下來(lái)，同時(shí)整個(gè)堆垛機(jī)停止運(yùn)行。 2.2.62.2.6 堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì)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(dòng)和控制設(shè)備。 電氣傳動(dòng)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)。 2.3 堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù)堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) 堆垛機(jī)作為立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(guó)現(xiàn)階段立體倉(cāng)庫(kù)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

36、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(kù)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(zhǎng)、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(kù)容量，亦是評(píng)價(jià)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)水平的標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，國(guó)內(nèi)立體 倉(cāng)庫(kù)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)隙取Ｘ洸嫦聯(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(guó)內(nèi)立體堆垛

37、機(jī)的貨叉下?lián)隙纫葒?guó)外大 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(chē)輪與軌道摩擦和提升鏈條或鋼絲繩的振動(dòng)、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(cāng)庫(kù)實(shí)際應(yīng) 用表明，對(duì)于行走速度不超過(guò) 80 米/秒的，還可以保證，超過(guò) 100 米/秒以上的， 一般難以保證。 （5）堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電機(jī) 減速機(jī)普遍采用德國(guó)、日本、意大利的產(chǎn)品，也有少數(shù)采用國(guó)內(nèi)的電機(jī)減速機(jī)。 由于堆垛機(jī)

38、是立體倉(cāng)庫(kù)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(wú)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(dòng)機(jī)構(gòu)中電機(jī)減速機(jī)的選 用上，建議選用國(guó)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(pán)（或貨箱）的質(zhì)量的總和?？偲鹬亓渴潜黄鹕呢?物，托盤(pán)（或貨箱） 、貨叉、司機(jī)室、載貨臺(tái)、固定在載貨臺(tái)上的屬具（包括動(dòng) 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

39、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(hào)傳輸裝置、控制柜、平衡重 和潤(rùn)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(rùn)滑劑的堆垛機(jī)質(zhì)量。 輪壓是一個(gè)車(chē)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。 2.4 堆垛機(jī)的技術(shù)要求堆垛機(jī)的技術(shù)要求 堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的心臟部分。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越性必須通過(guò) 堆垛機(jī)才能充分體現(xiàn)出來(lái)。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-540 攝氏度，在 24 小時(shí)內(nèi)平均 溫度不超過(guò) 35 攝氏度。在 40 攝氏度的溫度條件下，相對(duì) 濕度不超過(guò) 50。溫度

40、較低時(shí)相對(duì)濕度可以高一些 （2）堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級(jí)應(yīng)在國(guó)家規(guī)定范圍之內(nèi)。 （3）堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級(jí)應(yīng)在國(guó)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(dòng)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(guó)家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇鋼材，如上橫梁、下橫梁、立柱和載貨 臺(tái)等重要構(gòu)件。對(duì)車(chē)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(guó)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(jí)不得低于 gb/t3323198

41、7 中的級(jí)。 對(duì)通用零部件的要求： （1）對(duì)鏈條鏈輪的要求 堆垛機(jī)載貨臺(tái)頻繁地上下運(yùn)動(dòng)主要是靠鏈輪和鏈條來(lái)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/t12431997 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(rùn)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(duì)鋼絲繩的要求 鋼絲繩必須采用 gb/t89181996 中規(guī)定的圓股鋼絲繩。絕對(duì)不能把鋼絲 繩接長(zhǎng)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(dòng)，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

42、機(jī)以 70 的額定載荷運(yùn)行速度的撞擊。 （4）對(duì)螺栓和螺母的要求 要求主要受力部件所用螺栓性能等級(jí)不低于 8.8 級(jí)，螺母性能等級(jí)不低于 8 級(jí)。要求高強(qiáng)度螺栓性能等級(jí)不低于 10.9s 級(jí)，高強(qiáng)度螺母性能不低于 10h 級(jí)。 （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 為上橫梁全長(zhǎng)。梁 1 /1000fk 的水平彎曲，b 是主、從動(dòng)輪軸距。按照機(jī)械工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，只允 2 /1000fb 許下橫梁向上拱曲，其上拱度。/1000fb 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(duì)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(duì)角線

43、和的誤差小于 4mm，道軌內(nèi)側(cè) c 值的誤差為，兩道軌同 1 d 2 d3mm 一側(cè)面的平面度公差值在 4mm 以?xún)?nèi)，對(duì)角線檢測(cè)點(diǎn)在距立柱上、下安裝面 100mm 處， 和之差在 3mm 之內(nèi)。 1 n 2 n （6）性能要求 貨叉的工作性能 堆垛機(jī)工作臺(tái)升降時(shí)，貨叉對(duì)各貨位存取位置和最高、最低工作位置應(yīng)滿(mǎn) 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(mǎn)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，5% 貨叉伸縮和復(fù)位的停準(zhǔn)精度小于。為了安全，要求貨叉伸出過(guò)程中碰到5mm 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(dòng)。 堆垛機(jī)

44、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。10mm 載貨臺(tái)升降性能 載貨臺(tái)的升降額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，誤差應(yīng)小于，在速度換檔時(shí)5% 不能有強(qiáng)烈的振動(dòng)，并有良好的制動(dòng)性能，其停準(zhǔn)精度小于。10mm 動(dòng)載荷試驗(yàn) 在堆垛機(jī)調(diào)試過(guò)程中，必須進(jìn)行動(dòng)載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)載荷為，時(shí)堆1.25 n g n g 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、載貨臺(tái)的升降和1.25 n g 貨叉伸縮試驗(yàn)。要求各部分運(yùn)動(dòng)和功能正常。 靜載荷試驗(yàn) 對(duì)堆垛機(jī)除了動(dòng)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 k p 如下： （2.1） kn pkg 式中 k靜載試驗(yàn)的載荷系數(shù) （2.2）1.251/2

45、k 式中提升載荷系數(shù)，按如下規(guī)定選?。?理論加速度 ； 2 0.6/am s1.1 0.0022 n v 理論加速度 ； 2 1.3/am s1.20.0044 n v 理論加速度 。 2 1.3/am s1.30.0066 n v 式中額定提升（下降）速度（m/min） n v 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(tái)升到立柱上限位置時(shí)進(jìn) 行測(cè)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/2000 n h 大于 10m 時(shí)，其靜剛度值應(yīng)小于。為堆垛機(jī)全高。/1500 n h n h 堆垛機(jī)的無(wú)故障率 s 為了確保自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的正常運(yùn)行，要求堆垛機(jī)的無(wú)故障率

46、大于 97。 無(wú)故障率 s 的計(jì)算公式如下： （2.3）100% pt p ss s s 式中商定的試驗(yàn)循環(huán)作業(yè)次數(shù)； p s 在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的故障次數(shù) t s 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(lái)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)

47、工作時(shí)間按 8h/日，300 日/年，1 個(gè)工作循環(huán)為 100s，開(kāi)動(dòng)率為 0.7，壽命按 10 年計(jì)算，則 5 10 300 3600 8 0.7 /1006 10 循環(huán) 第第 3 3 章章 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1 起升機(jī)構(gòu)的總體選型起升機(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%，起升高度 300 p ckg h=8m 1.定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別 堆垛機(jī)工作級(jí)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(jí)來(lái)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(jí) t4，載荷情況 l2，工作級(jí)別

48、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: max 0 300 9.81 1502 2 1 0.98 q sn qa q起升載荷（n） ， gcq p 2 /81 . 9 smg 起升質(zhì)量，即起重量（kg） p c 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 0.98 0 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 6 7 mpa i 1570

49、取選擇系數(shù) c=0.099 鋼絲繩直徑為 max 0.099 15023.84dc smm 取 mmd6= 鋼絲繩的最小破斷拉力（纖維芯鋼絲繩） ，鋼絲繩的安全系數(shù) 0 8.34fkn 為，滿(mǎn)足要求 0 max 10001000 8.34 5.554.5 1502 f n s 3.確定最小的卷繞直徑 取彎曲頻率系數(shù)，卷筒的工作級(jí)別系數(shù)，滑輪 1 2 h16 1 h 的工作級(jí)別系數(shù)， 18 1 h 卷筒最小直徑 ， mmdhhdd966116 21min 滑輪最小直徑 mmdhhdc1086118 21min 設(shè)計(jì)采用齒輪連接盤(pán)式的單層卷繞單聯(lián)卷筒 取以繩槽底測(cè)量的卷筒直徑（即卷筒名義直徑），則

50、以鋼絲繩 140 d dmm 圈中心測(cè)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(zhǎng) 2 8 1000 (6)(6) 7287 3.14 146 d qh ltmm d 取 l=300mm，滿(mǎn)足要求 卷筒槽形的槽底半徑 r3.3mm 卷筒壁厚 0.02(6 10)0.02 140(6 10)8.8 12.8d 取 mm10 卷筒強(qiáng)度計(jì)算： (3-1) cp p f a max 1 / 1 其中，p=7mm max 1502fn75 . 0 1 amm10 材料為鑄造碳鋼 zg270500，則mpa s cp 135 2 270 2 ，滿(mǎn)足要求 / 1 1502 0.

51、7513.4135 10 7 cp mpampa 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(cè)量的直徑為 220mm 的標(biāo)準(zhǔn)滑輪。 4.選擇電動(dòng)機(jī)并驗(yàn)算制動(dòng)力矩 選擇的是繞線式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的靜功率為 300 9.81 0.5 1.73 10001000 0.85 1 st qv pkw m v額定起升速度（m/s） 機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似取 85 . 0 m機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù) 選用 y100l1-4 型電動(dòng)機(jī)，功率為 2.2kw，額定力矩為 2.3nm 同步轉(zhuǎn)速為 1430r/min 取，對(duì)繞線電動(dòng)機(jī)，h=2

52、.1，因此 3.2 m ，滿(mǎn)足要求 2.1300 9.81 0.5 1.582.2 10001 2.31000 0.85 n m hqv kwpkw m 制動(dòng)安全系數(shù)取 k=1.75（重要起升機(jī)構(gòu)） ，效率取，于是 1 0 ，滿(mǎn)足要求，其中 0 300 9.81 73 1.7518.05 2 23.34 1000 b qr tknm qi 最小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 b t r卷筒半徑， 146 73 2 rmm 5.決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇減速器 傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)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： 6030 1000 100065.44 / min 3.14 146 d d v

53、 nr d 傳動(dòng)總速比，選用 jzq 標(biāo)準(zhǔn)減速器的第 iv 檔速比 1430 21.85 65.44 i i=23.34， 額定功率為 3.1kw,額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min. jzq250 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(guò)卷筒上的齒 輪連接盤(pán)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(dòng)慣量為，能長(zhǎng)期傳 2 0009 . 0 mkg 遞的最大轉(zhuǎn)矩為 200nm，滿(mǎn)足要求 3.2 卷筒的設(shè)計(jì)卷筒的設(shè)計(jì) 3.2.13.2.1 卷筒部件計(jì)算卷筒部件計(jì)算 卷筒名義直徑 d=

54、140mm，螺旋節(jié)距 t=7mm，卷筒長(zhǎng)度 l=200mm，壁厚 ，鋼絲繩最大靜拉力10mm max 1502sn （1）卷筒心軸計(jì)算 軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 通過(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)圖 .支座反力 1502(31625.5) 1502 46.5 1602 316 a rn 1502 (31646.5) 1502 25.5 1402 316 b rn 軸右輪轂支承處最大彎矩 46.51402 46.565190 b mrn mm 軸左輪轂支承處最大彎矩

55、 25.51602 25.540850 a mrn mm 計(jì)算選用右輪轂支承處最大彎矩 .疲勞計(jì)算 對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，選等效系數(shù)，等效彎矩1.1 1.1 6519071710 dd mkmn mm 彎曲應(yīng)力 33 71710 24.1 0.10.1 31 d m mpa d 軸的載荷變化為對(duì)稱(chēng)循環(huán) 軸的材料為 45 號(hào)鋼 1 600;300;0.43258 bsb mpampampa 許用彎曲應(yīng)力 (3-2) 1 1 1 kn 式中 n=1.6安全系數(shù) k應(yīng)力集中系數(shù)，1.4 1.151.61 xm kkk 與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)1.4 x k 與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力

56、集中系數(shù)1.15 m k 故 1 2581 100 1.61 1.6 mpa ，通過(guò) 1 .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(dòng)力系數(shù)取為 2 1.2 c max2 1.2 6519078230 c mmn mm max max 33 78230 26.3 0.10.1 31 m mpa d 許用應(yīng)力 300 187.5 1.6 s mpa n ，通過(guò) max 故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò) （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(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按 照額定靜載荷來(lái)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(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇 .左端軸承 軸承的額定靜負(fù)

57、荷 (3-3) 000 cn p 式中額定靜負(fù)荷 0 c 當(dāng)量靜負(fù)荷 0 p 安全系數(shù)，取 0 n 0 1.04n 選用調(diào)心球軸承，型號(hào)為 1205，軸承的額定靜負(fù)荷，左軸承的 0 3300cn 當(dāng)量靜負(fù)荷 0 1.1 16021762 da pf rn 式中動(dòng)負(fù)荷系數(shù)1.1 d f 選取，安全 000 1.04 17621832n pnc .右端軸承 令右端軸承也采用 1205，其額定動(dòng)載荷動(dòng)負(fù)荷 12000c 右軸承的徑向負(fù)荷 1.1 14021542 rdb ff rn 軸向負(fù)荷 0 a f 設(shè)軸承工作時(shí)數(shù)，查得 1205 軸承的 e=0.27，令，故4000 h lh0 a r f e

58、 f x=1，y=2.4，當(dāng)量動(dòng)載荷 1 15422.4 01542 ra pxfyfn (3-4) 6 3 10 () 60 h c l n p 式中軸承的壽命，單位為h h l n軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，r/min。 c軸承的額定動(dòng)載荷，單位n 所以 33 66 6060 63.6 4000 ()2.481 1010 h nlc p 故動(dòng)負(fù)荷，安全 ()2.481 15423826 c cpnc p （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40 形槽。雙頭螺柱的直徑 m6 已知卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系 0 2z 數(shù)。

59、則在繩端固定處的作用力0.15f max 0.15 4 1502 633 fa s sn ee 壓板螺柱所受之拉力 1 633 1819 0.150.198 s pn ff 式中壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)。當(dāng)時(shí) 1 f40 1 0.15 0.198 sincos0.6430.15 0.766 f f f 螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力 (3-5) 23 11 1.3 0.1 4 mp ddz z 式中 z2（螺柱數(shù)） （螺紋內(nèi)徑） 1 4.8dmm 633 11.57279msln mm 33 1.3 18197279 102.6 3.14 4.80.1 4.82 2 4 mpa 螺柱材

60、料為 q235，屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為240 s mpa 2 240 150 1.6 s l pmpa n 式中取安全系數(shù) 2 1.6n 因?yàn)?l 所以通過(guò) 3.2.23.2.2 齒輪連接盤(pán)的計(jì)算齒輪連接盤(pán)的計(jì)算 （1）選擇齒輪連接盤(pán)材料 齒輪連接盤(pán)選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理 hbs245-275hbs （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (3-6) 3 (0.013 0.022)/ t vn p n 確定齒輪連接盤(pán)內(nèi)齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，第公差組7級(jí) 齒輪連接盤(pán)內(nèi)齒輪的分度圓直徑 (3-7) 3 2 2 1 1 )(1(2 hd he zzzkt d 齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取為0.14 d