單立柱巷道堆垛機(jī)說(shuō)明書(shū)

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1、word 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目：?jiǎn)瘟⒅锏蓝讯鈾C(jī)提升 裝置與載貨臺(tái)設(shè)計(jì) 院 〔部〕：機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程與自動(dòng)化 班 級(jí)：機(jī)械121班 姓 名：世良 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：周海濤 完成日期：2016年6月10日 29 / 34 目錄 摘要······························································ 1 ABSTRACT··················································

2、·········· 2 1緒 論··························································· 3 1.1 單立柱巷道堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)與研究意義···································· 3 1.2 堆垛機(jī)研究情況與評(píng)述············································· 3 1.3 課題關(guān)鍵問(wèn)題與解決方法······································· 6 1.4 單立柱巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)····················

3、·········· 8 2 單立柱巷道堆垛機(jī)提升裝置設(shè)計(jì)··································· 9 2.1 單立柱巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)······································ 9 2.2 提升裝置局部設(shè)計(jì)················································· 9 ··········································· 10 2.2.2 卷筒的選取·················································

4、 10 2.2.3 電動(dòng)機(jī)的選取················································· 10 2.2.4　減速器的選取················································· 11 2.2.5 制動(dòng)器的選取················································· 12 ················································· 13 2.3.1鋼絲繩的計(jì)算 ··························

5、······················· 13 2.3.2 卷筒的相關(guān)尺寸計(jì)算············································· 13 2.3.3電動(dòng)機(jī)的計(jì)算 ················································· 15 ················································· 17 3 單立柱巷道堆垛機(jī)載貨臺(tái)設(shè)計(jì)······································· 18 3.1 載貨臺(tái)貨叉方案設(shè)計(jì)············

6、······························· 18 3.2 堆垛機(jī)貨叉設(shè)計(jì)計(jì)算·············································· 20 3.2.1 伸縮貨叉的撓度與強(qiáng)度············································ 20 3.2.2 下叉的受力分析計(jì)算······································ 20 3.2.3 中叉的受力分析計(jì)算·············································· 21 3.2.4 上

7、叉的設(shè)計(jì)分析計(jì)算·············································· 23 3.3 貨叉各參數(shù)的選擇·············································· 24 4堆垛機(jī)的控制裝置與保護(hù)措施······································· 25 ·············································· 25 ··············································25 5 結(jié) 論··············

8、································ 27 辭·············································· 28 參考文獻(xiàn)····································· 29 摘要 本文詳細(xì)論述了普遍應(yīng)用在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的單立柱有軌巷道式堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)方案。文中對(duì)堆垛機(jī)的分類，特點(diǎn)與其構(gòu)造進(jìn)展了詳細(xì)的表示。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，是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而開(kāi)展起來(lái)的專用起重機(jī)。它能夠在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的巷道中來(lái)回穿梭運(yùn)行，將放置在巷道口的貨物存入指定的貨格，或者從貨格中取出貨物運(yùn)送

9、到巷口。 設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要包括：載貨臺(tái)、升降機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)以與安全機(jī)構(gòu)。文章在確定堆垛機(jī)的局部設(shè)計(jì)方案的前提下，再對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)展受力分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，最后進(jìn)展必要的相關(guān)校核并最終確定各個(gè)的機(jī)構(gòu)實(shí)際取值。 關(guān)鍵詞： 堆垛機(jī)；升降機(jī)構(gòu)；載貨臺(tái)；貨叉伸縮機(jī)構(gòu)； ABSTRACT This article has discussed the designof the single-pillar type of Narrow-Aisle Stacker Crane which has been universally used in mode

10、rn most enterprises in detail. This article described the kinds of stakers, features and the structure in detail. Stacker cranes is the most important part of the automation three-dimensional storehouse among the take heavy crane pile up equipment, it can in the tunnel of automation cube in the shut

11、tle 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. The design focus mainly include: The stacker's rack, walkorganization, fork telescoping mechanism and safe organization. Under the premi

12、se of overall design scheme of stacking crane, then for organization analyze by force condition calculate. Finally, check nuclear necessarily and definite every numerical. Keywords: Stacker；Crane；Movementorganization；Fork telescoping mechanism 1緒 論 巷道堆垛起重機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的標(biāo)志，對(duì)立體倉(cāng)

13、庫(kù)的出入庫(kù)效率有重要影響。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)展研究。 1.1 單立柱巷道堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)與研究意義 在立體倉(cāng)庫(kù)中，堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最主要的作業(yè)機(jī)械設(shè)備，是輸送系統(tǒng)的核心設(shè)備，決定著整個(gè)出入庫(kù)是否能流暢運(yùn)行的關(guān)鍵，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)志。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成局部，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)展人工干預(yù)的情況下由巷道堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物的存儲(chǔ)和取出，整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和自動(dòng)控制系統(tǒng)完成。它的合理的速度控制、準(zhǔn)確的定位設(shè)計(jì)以與優(yōu)良的故障診斷系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)高效率、高準(zhǔn)確度、高度安全性運(yùn)行的重要因素。堆垛機(jī)主要用途是在

14、高層貨架倉(cāng)庫(kù)的巷道沿軌道運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者取出貨格的貨物運(yùn)送到巷道口，完成出入庫(kù)作業(yè)。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最早誕生在美國(guó)，20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開(kāi)始研究采用巷道式堆垛機(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。堆垛機(jī)做為立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，也得到了較快的開(kāi)展。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，在世界開(kāi)展迅速，使用圍涉與幾乎所有行業(yè)，它的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)步入了一個(gè)加速開(kāi)展的階段。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的研究對(duì)優(yōu)化資源配置、提高企業(yè)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)本錢有著非常重要的意義。堆垛機(jī)性能的優(yōu)劣，對(duì)整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行起著重要的作用。自動(dòng)化立體物流倉(cāng)庫(kù)是先進(jìn)的物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，但就我國(guó)

15、現(xiàn)有開(kāi)展水平來(lái)看，在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中設(shè)計(jì)出造價(jià)低廉、工作可靠的堆垛機(jī)替代原有倉(cāng)庫(kù)的控制和管理，能更加適應(yīng)某些中小企業(yè)要求投資少見(jiàn)效快的目標(biāo)。 堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最主要的作業(yè)機(jī)械設(shè)備，是輸送系統(tǒng)的核心設(shè)備，決定著整個(gè)出入庫(kù)是否能流暢運(yùn)行的關(guān)鍵，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)志。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成局部，是一種多層存放貨物的高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。 1.2 堆垛機(jī)研究情況與評(píng)述 20世紀(jì)60年代在美國(guó)首先產(chǎn)生了機(jī)械式立體倉(cāng)庫(kù)，在該倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中，操作人員可通過(guò)一些電器按鈕和開(kāi)關(guān)來(lái)控制一些機(jī)械設(shè)備進(jìn)展入/出庫(kù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)的機(jī)械化；到20世紀(jì)70年代末，隨著可編程控制器PLC、自動(dòng)存取A

16、S/RS(Automatic Storage?and Retrieval?System)、自動(dòng)導(dǎo)引小車AGVS(Automatic?Guided Vehicles)、條形碼閱讀器〔Bar-Code Scanner〕等設(shè)備在立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用，出現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)〔Automated High-rise Warehouse System〕，實(shí)現(xiàn)了控制自動(dòng)化；到本世紀(jì)80年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)的異軍突起與其在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，導(dǎo)致了第三代集成化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的誕生，實(shí)現(xiàn)管理微機(jī)化；進(jìn)入90年代，出現(xiàn)了智能型立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)〔Intelligent?High-rise Warehouse Syst

17、em〕,該倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)入/出庫(kù)作業(yè)和倉(cāng)庫(kù)信息的全自動(dòng)處理，而且還可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃、報(bào)表分析制定出所需材料與勞動(dòng)力，并依據(jù)物資的現(xiàn)有庫(kù)存量提出外購(gòu)建議；目前隨著電子數(shù)據(jù)交換EDI技術(shù)的開(kāi)展與應(yīng)用，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)逐步向3I〔Intelligent,?Integrated, Information〕倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)過(guò)渡。 圖1-1 立體倉(cāng)庫(kù)模型圖 在我國(guó)，立體倉(cāng)庫(kù)的開(kāi)展是從70年代初期開(kāi)始的。1980年由機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所等單位研制建成我國(guó)第一座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，并在汽車制造廠投產(chǎn)。從此以后，立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)得到了迅速的開(kāi)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已建成的立體倉(cāng)庫(kù)近300個(gè)，其中全自動(dòng)化的立

18、體倉(cāng)庫(kù)有30多個(gè)。如在我國(guó)最早研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的專業(yè)生產(chǎn)廠家之一的雙塔剛玉股份，就相繼推出了填補(bǔ)行業(yè)空白的高水平240米/分高速堆垛機(jī)、防爆立體倉(cāng)庫(kù)、低溫冷凍庫(kù)、輪胎庫(kù)等一系列高、精、尖產(chǎn)品。該公司于2005年成功開(kāi)發(fā)“GDX型有軌巷道堆垛機(jī)起重機(jī)〞，運(yùn)行速度達(dá)240米/分，成為目前國(guó)速度最快的堆垛機(jī)。該公司研制的輕鋼結(jié)構(gòu)“庫(kù)架合一〞式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與高性能堆垛機(jī)，因采用了激光測(cè)距定位系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，具有速度高、運(yùn)行平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。2000年起重運(yùn)輸機(jī)械研究所完成了我國(guó)迄今國(guó)產(chǎn)規(guī)模最大、技術(shù)水平最高的大型全自動(dòng)化立體庫(kù)侖庫(kù)─聯(lián)想電腦公司集成化物流系統(tǒng)的研究，其中也采

19、用了激光測(cè)距定位技術(shù)。 ?近年來(lái)，由有軌巷道式堆垛機(jī)組成的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用越來(lái)越普與，對(duì)堆垛機(jī)的安全性和運(yùn)行效率也提出了越來(lái)越高的要求。堆垛機(jī)定位系統(tǒng)中的認(rèn)址技術(shù)作為控制技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，也自然成為業(yè)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。堆垛機(jī)認(rèn)址可分為絕對(duì)認(rèn)址和相對(duì)認(rèn)址兩種形式，絕對(duì)認(rèn)址因其認(rèn)址準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)而成為目前堆垛機(jī)普遍采用的認(rèn)址方法。絕對(duì)認(rèn)址的實(shí)現(xiàn)方式主要有三種：編碼器認(rèn)址、激光測(cè)距認(rèn)址和BPS〔條形碼定位〕認(rèn)址。相對(duì)應(yīng)的定位系統(tǒng)即：編碼器定位系統(tǒng)、激光測(cè)距定位系統(tǒng)和條形碼定位系統(tǒng)。 圖1-2單立柱巷道堆垛機(jī)三維模型圖 目前編碼器認(rèn)址的最大問(wèn)題是走行輪在地軌上打滑而導(dǎo)致編碼器出現(xiàn)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤

20、，嚴(yán)重影響測(cè)量精度，從而降低堆垛機(jī)的可靠性。如果采用認(rèn)址片加以校驗(yàn)，會(huì)改善這方面的情況，但堆垛機(jī)的運(yùn)行速度不能太高，一般在120m/min以下，從而制約了堆垛機(jī)的運(yùn)行效率。激光測(cè)距定位控制系統(tǒng)提高了堆垛機(jī)定位的可靠性，同時(shí)提高了堆垛機(jī)的運(yùn)行效率，是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，但其對(duì)安裝和使用的要求較高，并且由于光線直線傳播的固有特性，它只能在直線軌道中應(yīng)用。直到德國(guó)樂(lè)易電子于2005年推出了一項(xiàng)具有創(chuàng)新性的新技術(shù)—BPS〔Barcode?Positioning?System〕條形碼定位系統(tǒng)。這種新型條形碼定位系統(tǒng)〔BPS〕通過(guò)讀取行進(jìn)路線上的條形碼確定準(zhǔn)確方位?？捎行?shí)現(xiàn)直線定位和曲線定位，并且測(cè)距

21、圍可達(dá)到10000米，為用戶實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化管理提供了必要前提。BPS定位系統(tǒng)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用明確，該系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單，反響速度快，重復(fù)定位精度高，抗震性強(qiáng)，是一種較好的曲線定位解決方案。? 根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)技術(shù)制造的20世紀(jì)70年代水平的堆垛機(jī)逐步將被淘汰，而高速度、高科技含量的新型堆垛機(jī)將迅速占據(jù)市場(chǎng)，所以我國(guó)堆垛機(jī)綜合性能急待改善。根據(jù)物流設(shè)備開(kāi)展趨勢(shì)，針對(duì)近幾年用戶的反映，結(jié)合國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀與開(kāi)展情況等有關(guān)情報(bào)資料分析，找出我們存在的主要差距主要表現(xiàn)在運(yùn)行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性與認(rèn)址精度。 如圖1-3所示，堆垛機(jī)根本結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉〔機(jī)械手

22、〕等裝置組成。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的課題為單立柱巷道堆垛機(jī)提升裝置與載貨臺(tái)設(shè)計(jì)，主要研究堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，參考相關(guān)資料，研究單立柱巷道堆垛機(jī)提提升裝置與載貨臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，確定總體設(shè)計(jì)方案，以與完成對(duì)提升裝置的電機(jī)、減速器的選型計(jì)算。并最終對(duì)各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)展計(jì)算、校核和確定。 圖1-3 單立柱巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)圖 在現(xiàn)有資料的根底上進(jìn)展結(jié)構(gòu)尺寸分析、設(shè)計(jì)、布置，如有比要進(jìn)展調(diào)研，參考相近似的同類機(jī)型。 1.3 課題關(guān)鍵問(wèn)題與解決方法 為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動(dòng)搬運(yùn)貨物出入庫(kù) ，必須滿足以下設(shè)計(jì)要求： (1)具備三維運(yùn)動(dòng)功能，即堆垛機(jī)沿巷道來(lái)回水平運(yùn)動(dòng)、載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)、

23、貨叉沿貨架方向伸縮運(yùn)動(dòng)； (2)滿足一定的定位精度 ，重復(fù)定位精度誤差不能超過(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，防止貨物污染受損。 研究單立柱巷道堆垛機(jī)提提升裝置與載貨臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，參考相關(guān)資料，確定總體設(shè)計(jì)方案。完成提升裝置的電機(jī)、減速器的選型計(jì)算，對(duì)立柱等主要零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核，確定結(jié)構(gòu)尺寸。繪制總裝配圖、提升裝置部件圖/載貨臺(tái)部件圖、零件圖等。 堆垛機(jī)是整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心設(shè)備，通過(guò)手動(dòng)操作、半自動(dòng)操作或全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬

24、運(yùn)到另一處。它由機(jī)架、水平行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉與電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。具體確定堆垛機(jī)的形式、確定堆垛機(jī)的速度、與其他參數(shù)配置。搜集大量有關(guān)堆垛機(jī)的資料，確定主要參數(shù)，在滿足強(qiáng)度要求的情況下進(jìn)展相關(guān)尺寸的計(jì)算，確定堆垛機(jī)的所有尺寸。 以品種多、數(shù)量少、頻率高供應(yīng)方式下的物流環(huán)境為背景，對(duì)于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的效能提出了越來(lái)越高的要求。早期的堆垛機(jī)，在橋式起重機(jī)的起重小車上懸掛一個(gè)門柱，利用貨叉在立柱上的上下運(yùn)動(dòng)與立柱的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)搬運(yùn)貨物，通常稱之為橋式堆垛機(jī)。但通常由于立柱高度的限制，橋式堆垛機(jī)的作業(yè)高度不能太高，而巷道堆垛機(jī)沿貨架倉(cāng)庫(kù)巷道的軌道運(yùn)行，使得作業(yè)高度提高。采用貨叉伸縮結(jié)構(gòu)，可

25、以使巷道寬度變窄，提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的利用率，它適用于各種高度的高層貨架倉(cāng)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)、全自動(dòng)和遠(yuǎn)距離高集中控制。 日本大福公司于1999年在巷道堆垛機(jī)主體的高速化上下功夫，開(kāi)發(fā)了AS21模式。AS21模式是以高效率動(dòng)作為根底，在高效能化〔縮短循環(huán)時(shí)間〕方面引用的一個(gè)概念，使巷道堆垛機(jī)的高效能化技術(shù)得到了大幅度的提升。 該設(shè)計(jì)可以根本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體物流倉(cāng)庫(kù)正常運(yùn)作的需要，同時(shí)也有一定的安全保護(hù)措施，作為大四應(yīng)屆生，在周教師的指導(dǎo)下，我們小組通力合作，共同完成了單立柱巷道堆垛機(jī)方案設(shè)計(jì)，尺寸確定以與各零部件校核工作。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我們慎重嚴(yán)謹(jǐn)，盡可能的考慮到各個(gè)影響因素，過(guò)程中有可能

26、存在不足，考慮不周，但我們也學(xué)到了很多，一定會(huì)再接再厲。 1.4 單立柱巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 初始參數(shù)： 額定起重量：700kg 最大行走速度：80m/min 起升速度：22/5.5 m/min 行走速度： 5~240/min。 2 單立柱巷道堆垛機(jī)提升裝置設(shè)計(jì) 2.1 單立柱巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 由于使用場(chǎng)合的限制，本單立柱巷道式堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 〔1〕由于機(jī)架采用單立柱結(jié)構(gòu)，整機(jī)重量小，結(jié)構(gòu)緊湊，作業(yè)時(shí)，駕駛員的視野較好，但由于載貨臺(tái)和貨物對(duì)單立柱的幾何力矩作用可能會(huì)造成立柱的扭曲

27、和變形，使整機(jī)剛性較差。 〔2〕本堆垛機(jī)沿著巷道天地軌運(yùn)行,其作業(yè)具有三個(gè)方向動(dòng)作。水平行走為x-x方向，能把貨物送到任意一列；垂直升降為y-y方向，能把貨物提升到任意一層；貨叉伸縮為z-z方向，能存取貨物； 〔3〕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。 〔4〕采用專門的叉取貨物的裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。 〔5〕各電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確的要求。 〔6〕為保證人生和設(shè)備的安全，堆垛機(jī)必須配備有硬件與軟件的安全保護(hù)裝置， 控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措施。此外，在電氣柜上設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)堆垛機(jī)出現(xiàn)故障

28、或探測(cè)器發(fā)現(xiàn)異常情況發(fā)出報(bào)警。 2.2 提升裝置局部設(shè)計(jì) 為了使堆垛機(jī)上貨物的存取機(jī)構(gòu)做升降運(yùn)動(dòng)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，用以滿足該功能的要求。起升機(jī)構(gòu)主要包括：電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、卷筒、柔性件、導(dǎo)軌組成。起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)是通過(guò)減速裝置使卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使柔性件卷入卷筒，柔性件機(jī)通過(guò)架立柱頂部的定滑輪與載貨臺(tái)相連，因此柔性件牽引載貨臺(tái)上升，當(dāng)達(dá)到指定貨格位置時(shí)，制動(dòng)器動(dòng)作，使載貨臺(tái)平穩(wěn)準(zhǔn)確的停住。 起升機(jī)構(gòu)，也就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的傳動(dòng)形式有螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)等,根據(jù)單立柱式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在只有一根立柱的情況下，使用齒輪傳動(dòng)會(huì)增加機(jī)架重量，提高加工難度，難以保持

29、起升機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以不適于齒輪傳動(dòng)；而蝸輪蝸桿傳動(dòng)比太大，只適合用于減速器，不適合在這里使用，所以其起升機(jī)構(gòu)多采用鋼絲繩傳動(dòng)或者鏈傳動(dòng)。一般牽引設(shè)備做機(jī)械往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)常使用鏈條用來(lái)傳遞動(dòng)力。鏈條傳動(dòng)可承受足夠大的沖擊力而不至于斷裂，但鋼絲繩重量會(huì)比鏈條輕一半。而鏈條在運(yùn)行沖擊下會(huì)伸長(zhǎng)變形甚至脫齒，影響升降運(yùn)行的準(zhǔn)確性，使用頻繁時(shí)更易斷裂，降低了設(shè)備的安全性和可靠性；此外鋼絲繩受損時(shí)鋼絲繩逐根斷裂而不會(huì)突然失控，留出安全控制余地。而鏈條在運(yùn)行過(guò)程中常因拉力超差、節(jié)距改變等原因?qū)е骆湕l失效，無(wú)法挽回，并且鏈條在提升過(guò)程中會(huì)發(fā)出較大的聲響，尤其是長(zhǎng)度較長(zhǎng)，高度較高時(shí)噪聲巨大，本巷道堆垛機(jī)高度

30、在8M以上，所以綜合考慮下來(lái)更適合鋼絲繩傳動(dòng)。出于與行走機(jī)構(gòu)一樣的精度要求，這里也會(huì)采用伺服電機(jī)，其由電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)鋼絲繩牽引載貨臺(tái)沿立柱或起升鋼軌作升降運(yùn)動(dòng)。 在堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)里需要靠柔性件來(lái)來(lái)起吊貨物。目前，起重機(jī)常用的柔性件主要有鋼絲繩和鏈條。鋼絲繩與鏈條相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：強(qiáng)度高、承載能力大，彈性好，能承受較大的沖擊；自重較輕；工作可靠，在破斷以前，外面的鋼絲先斷裂和松散。因此容易發(fā)現(xiàn)和更換，安全可靠，與少驟然折斷；本錢較低；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作平穩(wěn)、無(wú)噪音等。綜上所述，通過(guò)分析比擬，設(shè)計(jì)中確定選用鋼絲繩作為起升機(jī)構(gòu)的柔性件。 2.2.2 卷筒的選取 為了卷繞和容納鋼絲

31、繩，通過(guò)對(duì)鋼絲繩的收放，需要設(shè)置卷筒裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。在起重機(jī)械中，主要采用圓柱形的鋼絲繩卷筒。按鋼絲繩在卷筒卷繞層數(shù)的不同可有以下兩種備選方案。 方案一：?jiǎn)螌泳砝@卷筒 方案二：多層卷繞卷筒 方案比照：?jiǎn)螌泳砝@卷筒外表通常切有螺旋形繩槽，鋼絲繩依次排列其，繩槽節(jié)距比鋼絲繩直徑稍大，繩槽半徑比鋼絲繩半徑梢大，這樣增了鋼絲繩與卷筒的接觸面積，防止卷繞過(guò)程中相鄰鋼絲繩間的相互摩擦。從而可以延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。但當(dāng)起升重物量增加，需要較長(zhǎng)的鋼絲繩時(shí)，卷筒的長(zhǎng)度和直徑都將有所增加。多層卷繞卷筒雖可以減少卷筒的長(zhǎng)度，但由于鋼絲繩所受的擠壓力大，相互摩擦力大，使鋼絲繩的壽命降低。此外，如果卷

32、筒卷速不變，由于鋼絲繩每層卷繞半徑不等，鋼絲繩的卷繞速度或作用卷筒上的外力矩就隨卷繞層數(shù)變化，運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)不平穩(wěn)。 綜上所述，結(jié)合堆垛機(jī)具體使用場(chǎng)合和性能要求，本設(shè)計(jì)中選擇單層卷繞圓柱形卷繞卷筒。 2.2.3 電動(dòng)機(jī)的選取 一般工廠里都有交流電網(wǎng)提供三相交流電，其本錢低，啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速方便，機(jī)械活動(dòng)圍廣，應(yīng)當(dāng)選取電動(dòng)機(jī)作為起升機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)。按電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)不同可有以下兩種備選方案。[2] 方案一：繞線式異步電機(jī) 方案二：鼠籠式異步電機(jī) 方案比照 ：繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻可以調(diào)節(jié)，因此起動(dòng)電流不是很大，通常不會(huì)超過(guò)額定電流的2—2.5倍，而且也便于調(diào)速。鼠籠式異步電機(jī)

33、的構(gòu)造簡(jiǎn)單，操縱方便，價(jià)格也較廉價(jià)，但起動(dòng)電流較大，達(dá)到額定電流的4—6倍，調(diào)速性能差，不能承受較頻繁的起動(dòng)，通常只用在起動(dòng)不頻繁、功率較小的工作機(jī)構(gòu)中。根據(jù)具體工作環(huán)境，堆垛機(jī)的啟動(dòng)負(fù)載大，啟動(dòng)、制動(dòng)、換向頻繁，要求有較高的工作穩(wěn)定性。 綜合以上兩種方案的比照，本設(shè)計(jì)中選用允許有較大振動(dòng)和沖擊，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過(guò)載能力大的YZR系列繞線型起重用三相異步電動(dòng)機(jī)。 2.2.4　減速器的選取 在電動(dòng)機(jī)和卷筒之間需要設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)裝置用以傳遞運(yùn)動(dòng)和作用，并藉以改變運(yùn)動(dòng)的形式、速度大小和轉(zhuǎn)矩的大小。本設(shè)計(jì)中采用減速器作為起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。(1)傳動(dòng)方式的選擇 起重機(jī)械中常有以下四種備選方案

34、。 方案一：二級(jí)圓柱齒輪減速器 方案二：蝸輪減速器 方案三：行星齒輪減速器 方案比照：二級(jí)圓柱齒輪減速器效率高，功率圍大，現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，因而使用圍普遍；蝸輪減速器雖然結(jié)構(gòu)尺寸小，傳動(dòng)比擬大，重量輕，但效率低，壽命較短，在長(zhǎng)期連續(xù)使用時(shí)就顯得不經(jīng)濟(jì)，一般只用于小型起重機(jī)； 行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比也較大，但價(jià)格比擬昂貴。 綜上所述，從產(chǎn)品的本錢、性能和具體使用場(chǎng)合考慮，本設(shè)計(jì)中選取二級(jí)圓柱齒輪減速器。 (2)輸出〔入〕軸的配置 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)輸出〔入〕軸有以下四種備選方案。 方案一：展開(kāi)式。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)與軸承的位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級(jí)

35、齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭矩變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可局部的相互抵消，以減緩沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象。用于載荷比擬平穩(wěn)的場(chǎng)合，高速級(jí)一般做成斜齒，低速級(jí)一般做成直齒。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。 方案二：分流式 　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但由于齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，與展開(kāi)式相比載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載較均勻。適用于變載荷的場(chǎng)合。高速級(jí)一般用斜齒，低速級(jí)可用直齒或人字齒。 方案三：同軸式 特點(diǎn)：減速器橫向尺寸較小，兩對(duì)齒輪浸入油中深度大致一樣，但軸向尺寸和重量都較大，且中間軸較長(zhǎng)，剛度差，沿齒寬載荷分布不均勻，高速軸的承載能力難于充分利用。 方案四：同軸分流

36、式 　　特點(diǎn)：每對(duì)嚙合齒輪僅傳遞全部載荷的一半，輸入軸和輸出軸只承受轉(zhuǎn)矩，中間軸只承受全部載荷的一半，故與傳遞同樣功率的其他減速器相比，軸頸尺寸可以縮小。 綜上所述，比照四種方案的特點(diǎn)，從堆垛機(jī)本身的工作場(chǎng)合考慮，本設(shè)計(jì)最終確定選用展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。 (3) 輸入、輸出端的形式 輸入端采用帶專用聯(lián)軸器的輸入軸，輸出軸為空心軸，用聯(lián)軸器與卷筒相連。 (4)潤(rùn)滑方式的選擇 　　因?yàn)榻蜐?rùn)滑具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑可靠，本錢較低的優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)中采用浸油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。 2.2.5 制動(dòng)器的選取 堆垛機(jī)在工作過(guò)程中，為了使存取的重物的升降運(yùn)動(dòng)能夠停止或者支持重物并使其保持在空中，

37、需要在起升機(jī)構(gòu)中設(shè)置一個(gè)制動(dòng)器來(lái)保證堆垛機(jī)工作的安全性和可靠性以與實(shí)際工作特點(diǎn)的要求。一般規(guī)定，提升裝置的制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)為相當(dāng)于額定載重量的貨物被吊起時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值的1.5倍以上。[3] 通常情況，制動(dòng)器按其構(gòu)造形式可有以下三種備選方案。 方案一：帶式制動(dòng)器 方案二：塊式制動(dòng)器 方案三：盤式制動(dòng)器 方案比照：帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制動(dòng)力矩較大，但是制動(dòng)時(shí)軸上產(chǎn)生較大的彎曲載荷，制動(dòng)帶磨損不均勻；塊式制動(dòng)器工作可靠，兩個(gè)對(duì)稱的瓦塊磨損均勻，制動(dòng)力矩大小與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)，制動(dòng)輪軸不受彎曲作用。但缺點(diǎn)是制動(dòng)力矩較小，與帶式制動(dòng)器相比其結(jié)構(gòu)尺寸較大；盤式制動(dòng)器制動(dòng)平穩(wěn)，制動(dòng)輪軸不受彎曲

38、作用，可用較小的軸向壓力產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩，使堆垛機(jī)的機(jī)構(gòu)布置很緊湊，目前應(yīng)用也比擬廣泛。 綜上所述，也同時(shí)為了滿足升降機(jī)構(gòu)必須要有足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，本設(shè)計(jì)中選用常閉盤式制動(dòng)器。 起升機(jī)構(gòu)中鋼絲繩的直徑按最大靜載荷來(lái)確定。 鋼絲繩中最大靜拉力可根據(jù)式〔2.1〕來(lái)確定： 〔N〕 式〔2.1〕 式中， —最大起升載荷〔其中包括貨叉和附件重量〕； —滑輪組倍率，根據(jù)公式算得a為2； —滑輪組總效率； 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式〔2.1〕中估算得鋼絲繩中最大靜拉力=7653N 可根據(jù)式〔2.2〕確定鋼絲繩的直徑： 〔mm〕

39、 式〔2.2〕 式中， —鋼絲繩最小直徑； C— 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式〔2.2〕中算得 如此根據(jù)鋼絲繩的最小直徑在其產(chǎn)品性能中選取型號(hào)為： 6W—〔19〕——155—光—右交GB1102—74的鋼絲繩。 其公稱直徑為9.2mm,公稱抗拉強(qiáng)度為1550MPa。 2.3.2 卷筒的相關(guān)尺寸計(jì)算 卷筒的類型按/T9006.2-1999選擇A型卷筒，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》卷筒的幾何尺寸計(jì)算： 最大起升高度 Hmax =m 卷筒的直徑可根據(jù)式〔2.3〕進(jìn)展計(jì)算： 式〔2.3〕 式中， —卷

40、筒的最小卷繞直徑； h—與工作級(jí)別有關(guān)的選擇系數(shù)，本設(shè)計(jì)中選取14； d—鋼絲繩的直徑； 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式〔2.2〕中算得： 128.8mm。設(shè)計(jì)中取=130mm。 卷筒的壁厚可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式〔2.4〕進(jìn)展計(jì)算： 式〔2.4〕 130+8 11mm 卷筒的轉(zhuǎn)速可根據(jù)式〔2.5〕進(jìn)展計(jì)算： 式〔2.5〕 式中 v—起升速度；D—卷筒卷繞直徑，D=+d； 帶入相關(guān)數(shù)據(jù)到式〔2.5〕中算得：卷筒的轉(zhuǎn)速n=45r/min. 繩槽槽距 P

41、 = 1.2d = mm,卷筒槽底直徑 D = mm 卷筒計(jì)算直徑〔由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑〕=200mm 固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 卷筒上有螺旋局部長(zhǎng)： 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸, 固定鋼絲繩所需 中間光滑局部長(zhǎng)度 m = 43mm 卷筒長(zhǎng)度 由得， 鏈輪的傳動(dòng)比 初取傳動(dòng)比 i = 1.5。 1. 選擇鏈輪齒數(shù)、 根據(jù)傳動(dòng)比i=1.5，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-6取小鏈輪齒數(shù)=17如此大鏈輪齒數(shù)=27。 2. 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距取a=10p，如此節(jié)距 取Lp = 44 3. 計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率與鏈節(jié)距P 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-3查得工作情況

42、系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=,鏈長(zhǎng)系數(shù) 選擇雙排鏈，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.7 計(jì)算額定功率 根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.13選擇滾子鏈型號(hào)為24A，鏈節(jié)距P=mm 鏈號(hào)標(biāo)記為24A—2×44GB1243-1997 4. 確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度 L與中心距 L=Lp×P/1000=44×/1000= m 5. 計(jì)算鏈速 計(jì)算 要將載貨臺(tái)、貨物、附件與搭乘人員以20m/min的速度提升時(shí)，所選取的電動(dòng)機(jī)的功率可根據(jù)式〔2.6〕進(jìn)展計(jì)算： 式〔2.6〕 式中

43、 —最大起升載荷〔其中包括貨叉和附件重量〕； V—起升速度，設(shè)計(jì)中選取20m/min； —機(jī)構(gòu)總效率，設(shè)計(jì)中取0.9； 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式〔2 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知電動(dòng)機(jī)輸出功率： 式中 ——工作機(jī)所需功率 ——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率 鏈傳動(dòng)總效率： 式中 —— ——滾動(dòng)軸承效率，查得=0.99，兩對(duì)， 代入數(shù)據(jù)得： 如此電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：= 再根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、作業(yè)特點(diǎn)以與電動(dòng)機(jī)的工作特性，所選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)滿足式〔2.7〕： 〔KW〕 式〔2.7〕 式中 —電動(dòng)機(jī)的額定功率

44、； —穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，查表選取該值為0.80； 代入相關(guān)數(shù)據(jù)算得：電動(dòng)機(jī)的額定功率： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知電動(dòng)機(jī)輸出功率： 式中 ——工作機(jī)所需功率 ——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率 鏈傳動(dòng)總效率： 式〔〕 式中 —— ——滾動(dòng)軸承效率，查得=0.99，兩對(duì)， 代入數(shù)據(jù)得： 如此電動(dòng)機(jī)的輸出功率為： 由此，選擇型號(hào)為YZR280S—10，額定功率為27KW，轉(zhuǎn)速為582r/min，效率為92%，且2792%=24.84>4.48KW,可選。安裝代號(hào)選取1M1003，國(guó)際基準(zhǔn)機(jī)座號(hào)為280S。 計(jì)算 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。

45、 升降機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比由下式確定： 式(2.9) 式中 —電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速；—卷筒的轉(zhuǎn)速 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式〔2.9〕中算得： 可選取減速器的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為ZLY180〔低速級(jí)中心距為180〕。 3 單立柱巷道堆垛機(jī)載貨臺(tái)設(shè)計(jì) 3.1 載貨臺(tái)貨叉方案設(shè)計(jì) 伸縮貨叉是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中采用了3層伸縮式直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)。主要由固定叉、中間叉、上叉、鏈條、鏈輪等組成。 固定叉5側(cè)面裝軸承固定在載貨臺(tái)的臺(tái)架上，其上安裝有固定鏈輪和原驅(qū)動(dòng)4，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)電機(jī)

46、上的驅(qū)動(dòng)鏈輪4使得中間叉在鏈條傳動(dòng)下向前伸出，在中間貨叉2兩端設(shè)置有2個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪。與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端，與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。當(dāng)中間貨叉2水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng)，上叉1就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心運(yùn)動(dòng)方向平移。這樣，當(dāng)鏈條驅(qū)動(dòng)水平行走1/6固定貨叉長(zhǎng)度的行程時(shí)，中間貨叉2相對(duì)于固定貨叉1水平移動(dòng)1/3固定貨叉長(zhǎng)度行程；而上叉1相對(duì)中間貨叉2水平移動(dòng)了2/3固定貨叉長(zhǎng)度行程；相對(duì)固定貨叉5水平移動(dòng)了1個(gè)固定貨叉長(zhǎng)度行程。 載貨臺(tái)的設(shè)計(jì)如圖3-2所示，有三種，第一種如上圖，采用直線差動(dòng)式齒輪齒條結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)共有7個(gè)主要部件構(gòu)成，

47、各個(gè)齒輪在橫向移動(dòng)時(shí)，豎直方向是固定不動(dòng)的，其中，齒輪5/6做成一體，作為聯(lián)動(dòng)齒輪，7與4為外嚙合齒輪組，齒輪齒條中6與2、5與3、4與3、1與7分別嚙合，當(dāng)齒輪6由液壓缸8帶動(dòng)向左移動(dòng)，齒條3 在齒輪5 的帶動(dòng)下向右移動(dòng)，齒條1在齒輪7 的帶動(dòng)下向右移動(dòng)實(shí)現(xiàn)載貨臺(tái)貨叉運(yùn)行動(dòng)作。但是這種設(shè)計(jì)方案復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。 1—上齒條 2—固定齒條 3—下齒條 4、7—齒輪 5、6—聯(lián)動(dòng)齒輪 8—液壓油缸 圖3-2 載貨臺(tái)貨叉設(shè)計(jì)草圖 第二種如此相對(duì)簡(jiǎn)單的多，如圖3-3，直接由液壓缸驅(qū)動(dòng)齒輪在兩根齒條之間滾動(dòng)，下齒條固定，上齒條如此可以完成貨叉的動(dòng)作，包括向前或者向后。 圖3-

48、3載貨臺(tái)貨叉設(shè)計(jì)草圖 第三種如此是采用繩索拉伸出齒輪齒條運(yùn)動(dòng)，三層貨叉設(shè)計(jì)。齒輪驅(qū)動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，固定叉與前叉通過(guò)繩索繞在中間叉上當(dāng)齒條所在中間叉運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)輪帶動(dòng)繩索拉緊后驅(qū)動(dòng)前叉沿固定軌道向前運(yùn)動(dòng)，反之亦然，且可向前向后雙向伸縮。 圖3-4載貨臺(tái)貨叉設(shè)計(jì)草圖 3.2 堆垛機(jī)貨叉設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 伸縮貨叉的撓度與強(qiáng)度 所設(shè)計(jì)的貨叉是指貨叉插入貨架中的局部,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: 分別為固定叉 中間叉 上叉的重力方向的慣性矩 E: 材料的彈性模量 伸縮貨叉各尺寸表示如圖3

49、-5所示： 圖3-5 伸縮貨叉的結(jié)構(gòu)尺寸 3.2.2 下叉的受力分析計(jì)算 如圖3-6所示 圖3-6 下叉受力分析圖 進(jìn)展受力分析時(shí)，在AC段取距A端為x的任意截面為研究對(duì)象，如此該截面上產(chǎn)生的反力P=W l/b ax l時(shí)的彎矩方程為： M= - P(x-a) 用積分法求得起其轉(zhuǎn)角為： = -dx= - [+(x-a)] 式 (3.1) 撓度為： = x-dx= x-[+(x-a)] 式 (3.2) 當(dāng)x= 0時(shí),A端的截面轉(zhuǎn)角 =-(+b) 式(3.3) 當(dāng)x=l時(shí)，將式〔3.3〕代入式〔3.2〕和式〔3.1〕中，分別算得在

50、c點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角和撓度。 = -= -l 3.2.3 中叉的受力分析計(jì)算 如圖3-7 所示：因載荷W的作用，在b間產(chǎn)生反力P,P， 圖3-7 中叉受力分析圖 進(jìn)展受力分析時(shí)，在BF段取距左端為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 用積分法算出其轉(zhuǎn)角為： == -+式(3.4) 撓度為： = -+ x+ 式(3.5) 當(dāng) x=b時(shí)，B端的截面轉(zhuǎn)角 = 式(3.6) 當(dāng)x=b時(shí)，將式〔3.6〕代入式〔3.4〕和式〔3.5〕中，分別算得此段的轉(zhuǎn)角和撓度 = -= - 如圖3-8所示：將b段

51、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)生的擾度為分別為和, 圖3-8 中叉受力分析圖 轉(zhuǎn)矩方程為： M= - P(x-d)+ Px 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： 當(dāng)x=l時(shí)，代入式〔3.7〕算得： = -[(e+d) l-e(l-d)] = -dx= -] 式〔3.8〕 當(dāng)x=l時(shí), 代入式〔3.8〕算得： = -[-e(l-d)+(e+d)l] 所以 = (l-l) 3.2.4 上叉的設(shè)計(jì)

52、分析計(jì)算 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，撓度為，受力分析如圖3-9所示： 轉(zhuǎn)矩方程為： M=x 圖3-9 上叉受力分析圖 用積分法算出其轉(zhuǎn)角為： == -+ 式(3.9) 撓度為： = -+x+ 式(3.10) 當(dāng)x=d時(shí),D端的截面轉(zhuǎn)角 = 式(3.11) 當(dāng)x=d時(shí),將式〔3.11〕代入式〔3.9〕和式〔3.10〕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

53、工作的總擾度為 總=++++ 注：當(dāng)托盤貨架進(jìn)深為110厘米時(shí)，值應(yīng)控制在10~15毫米。 3.3 貨叉各參數(shù)的選擇 a=50cm b=34cm c=18cm d=38cm e=13cm l=84cm l=56cm l=69cm l=118cm 見(jiàn)圖3-5 伸縮貨叉的結(jié)構(gòu)尺寸 故可取固定叉、中間叉、上叉長(zhǎng)為： L= l+28=100cm L=b+c+d+25=100cm L= l-c=100cm 上叉為板狀，并取其寬為40cm，厚度取8cm,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。

54、 4堆垛機(jī)的控制裝置與保護(hù)措施 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)展檢測(cè)。 (2 )

55、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,防止貨物倒塌以與不致于使堆垛機(jī)發(fā)生沖擊的加速度和減速度,以與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)展叉取操作的順序控制功能。 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)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)展升降運(yùn)

56、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?？稍O(shè)置一個(gè)限位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)為使堆垛機(jī)能夠在軌道上平穩(wěn)運(yùn)行，因此必須依靠車輪來(lái)實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)。 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

57、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 其功能,假如發(fā)現(xiàn)不安全如此堆垛機(jī)就會(huì)完全停止工作. 6)貨叉保護(hù)裝置 堆垛機(jī)在進(jìn)展工作過(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. 7)載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置 當(dāng)鋼絲發(fā)生繩斷裂時(shí),能夠自動(dòng)可靠的將載貨臺(tái)停止,防止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)與其上貨物的質(zhì)量,彈簧處于壓縮狀態(tài)

58、,凸輪與升降機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌別離。該裝置原理如圖4-1所示。 圖4-1 斷繩保護(hù)裝置 5 結(jié) 論 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成了此次“單立柱巷道堆垛機(jī)提升裝置與載貨臺(tái)的設(shè)計(jì)〞的工作。本說(shuō)明書(shū)首先從堆垛機(jī)的開(kāi)展歷史開(kāi)始論述堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合選題背景，分析目前堆垛機(jī)主要功用，存在的有優(yōu)缺點(diǎn)以與此課題設(shè)計(jì)的意義。 在貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先分析貨叉的受力圖，并推導(dǎo)出彎矩?fù)隙裙?，設(shè)計(jì)出貨叉的外部結(jié)構(gòu)尺寸，接著又設(shè)計(jì)校核了貨叉部零件的尺寸，最終設(shè)計(jì)出了滿足條件、靈活、適用、簡(jiǎn)捷、方便的貨叉結(jié)構(gòu)。 提升裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)展方案論證，優(yōu)中選優(yōu)。其中包括電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、卷筒、柔性件等零部件的

59、選擇、計(jì)算、校核，滿足原始設(shè)計(jì)參數(shù)要求的，達(dá)到堆垛機(jī)能正常運(yùn)行的目的。 該單立柱巷道堆垛機(jī)具有靈敏度高，體積小，動(dòng)作可靠的優(yōu)點(diǎn)，而且有具有安全保護(hù)裝置。 辭 四年的風(fēng)風(fēng)雨雨轉(zhuǎn)瞬即逝，不知不覺(jué)中，我們即將離開(kāi)母校，踏上工作崗位。大學(xué)生活是我人生中很重要的四年，我不僅能夠接觸到傳道授業(yè)解惑的良師，還結(jié)識(shí)了很多優(yōu)秀的同學(xué)、朋友。這里我留下了自己的足跡，見(jiàn)證了我成長(zhǎng)的點(diǎn)滴。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我衷心的感曾經(jīng)給我?guī)椭⒅С?、鼓?lì)的所有教師和同學(xué)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在周海濤教師的悉心指導(dǎo)下完成的，從最初對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的不了解到能夠整

60、體把握再到比擬順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，這一步步走來(lái)，都包含了周教師的耐心指導(dǎo)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，教師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，博學(xué)的知識(shí)體系，精益求精的工作作風(fēng)以與誨人不倦的高尚師德給我留下了深刻的印象，并使我受益匪淺。在此，我向周教師致以最衷心的感。 其次要感我們小組其他兩個(gè)成員各司其職，各負(fù)其責(zé)。我們團(tuán)結(jié)合作，相互討論也解決了一些問(wèn)題，最終完成了此次單立柱巷道堆垛機(jī)的總體設(shè)計(jì)。從你們身上我看到了認(rèn)真二字，也促使我更加用心完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后還要感我的父母，二十多年的養(yǎng)育之恩，支持我完成學(xué)業(yè)，今后我一定會(huì)好好報(bào)答你們。 最后感百忙之中為我們?cè)u(píng)審和辯論的教師，祝教師們身體健康，工作順利。

61、 參考文獻(xiàn) 1. 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). ：化學(xué)工業(yè)，2008 2. 機(jī)械工程手冊(cè)委員會(huì)．機(jī)械工程手冊(cè)．：機(jī)械工業(yè)，1997 3. 盧耀祖.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(第2版) .：同濟(jì)大學(xué); 2009 4. 黃大巍. 現(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械. ：化學(xué)工業(yè)，2006 5. 《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)上冊(cè). ：化學(xué)工業(yè)，1999 6. 王.現(xiàn)代物流技術(shù)與裝備.：中國(guó)鐵道，2004. 7. 質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).：中國(guó)鐵道1998. 8. 遠(yuǎn)偉，何民愛(ài).物流機(jī)械.：機(jī)械工業(yè)，2006. 9. 黃大巍、風(fēng)、毛文

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