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)

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1、編號編號 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 業(yè)學(xué) 號指 導(dǎo) 教 師學(xué) 院 20112011 年年 0606 月月I摘摘 要要 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。堆垛機(jī)是

2、自動(dòng)化立體倉庫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)化立體倉庫自動(dòng)化立體倉庫 堆垛機(jī)堆垛機(jī) IIAbstract Automation three-dimensional storehouse is that thing flow

3、s 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 cost have importa

4、nt 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 three-dimensional

5、 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 paper has discu

6、ssed 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 of flexible inst

7、allation 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-dimensional store

8、house ;stacker cranesI目錄目錄摘 要.IABSTRACT .II第 1 章 緒論.11.1 研究的背景與內(nèi)容 .11.1.1 概述.11.1.2 有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn).11.1.3 有軌巷道堆垛機(jī)的類型.21.1.4 巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn).51.2 設(shè)計(jì)的目的和意義 .51.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 .51.4 設(shè)計(jì)參數(shù) .6第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的確定.72.1 堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定 .72.2 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇.82.2.1 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇.82.2.2 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇.92.2.3 堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì).92.2.4 堆垛機(jī)貨

9、叉的設(shè)計(jì).92.2.5 堆垛機(jī)安全方案的確定.102.2.6 堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì).112.3 堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) .112.4 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).163.1 起升機(jī)構(gòu)的總體選型 .163.2 卷筒的設(shè)計(jì) .193.2.1 卷筒部件計(jì)算.193.2.2 齒輪連接盤的計(jì)算.233.3 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) .253.4 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì) .273.5 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型 .273.6 貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算 .283.7 貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 .31第 4 章 堆垛機(jī)安全裝置.344.1 防撞保護(hù)裝置 .34II4.2 鋼絲繩斷繩保護(hù)裝

10、置 .35致 謝.1參考文獻(xiàn).1附錄一.21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(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

11、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)提高生產(chǎn)率，降低成本非常重要。自動(dòng)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(dòng)化管理、實(shí)時(shí)自動(dòng)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(dòng)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

12、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(dòng)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(tái)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(tái)，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(dòng)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。1.1.21.1.2 有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)有軌巷道堆

13、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)2生提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，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

14、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)化立體倉庫各倉儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng) 圖 1-1 小型倉儲(chǔ)系統(tǒng)1.1.31.1.3 有軌巷道堆垛機(jī)的類型有軌巷道堆垛機(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)

15、：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(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庫中，其缺點(diǎn)是自重較大。其結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。3 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

16、低，但剛性稍差。由于載貨臺(tái)和貨物對立柱有偏心作用，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)。對于鋼絲繩傳動(dòng)，傳動(dòng)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。4 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)

17、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，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)

18、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。5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)。1.1.41.1.4 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

19、機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過儲(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(dòng)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。1.2 設(shè)計(jì)的目的和意義設(shè)計(jì)的目的和意義倉儲(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)倉庫物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化，倉儲(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。通過引入計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能等高新技術(shù)對倉儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)該做，倉儲(chǔ)機(jī)械的技

20、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、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(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)用于倉儲(chǔ)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過設(shè)計(jì)用于倉儲(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6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

21、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 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 0.22/m s2/m s2/m s貨架上下 7

22、 層，層高 1100mm貨架每層 40 格，格寬 600mm貨箱尺寸：長寬高600500800mm貨格尺寸：長寬高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、快速、安全、自動(dòng)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(dòng)功能，即堆垛機(jī)沿巷道來回運(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

23、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) 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=36m8行走加速度為20.6/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.

24、7m最優(yōu)升降速度為，取為 30m/min,即 0.5m/s7.713929.7/ min36m(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20.2/m s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 8mm2.2 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)通過減速器帶動(dòng)柔性件使載貨臺(tái)升降。常用的柔性件

25、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)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，使尾部的錐形盤式制動(dòng)器同時(shí)打開。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)

26、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(dòng)，不易受外界環(huán)境干擾。9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(dòng)安裝在載貨臺(tái)上的兩個(gè)動(dòng)滑輪使載貨臺(tái)升降。2.2.2

27、2.2.2 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、制動(dòng)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(dòng)機(jī)、盤式制動(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(dòng)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(dòng)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(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)。

28、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。2.2.42.2.4 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)超過本身的長度，所以貨叉為級伸縮裝

29、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)簡單，傳動(dòng)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(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。10 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(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

30、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，中叉齒條板下方焊接有齒條，通過傳動(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。

31、整個(gè)貨叉的傳動(dòng)原理是，電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器減速把動(dòng)力傳遞給減速器軸端的鏈輪，軸端鏈輪通過鏈條把動(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

32、極限位置時(shí)上、下雙向擋板相碰，從而使貨叉停止運(yùn)動(dòng)。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?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(dòng)布置于貨叉中間，從而提高系統(tǒng)的平穩(wěn)性。112.2.52.2.5 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）貨物檢測載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長和超寬檢測裝置。在貨物進(jìn)入載

33、貨臺(tái)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(tái)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(tái)升降過程中忽然斷電，則通過提升電機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不會(huì)掉落下來。（5）載貨臺(tái)斷鏈保護(hù)提升鏈條通過壓簧與載貨臺(tái)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(dòng)相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不

34、至于掉下來，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?？刂圃O(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

35、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12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，目前國內(nèi)立體堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙纫葒獯?20

36、%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(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(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，國內(nèi)立體倉庫堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電機(jī)減速機(jī)普遍采用德國、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

37、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(dòng)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(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、

38、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。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)化立體倉庫的心臟部分。自動(dòng)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：13（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 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

39、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(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(tái)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/T33231987 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(tái)頻繁地上下運(yùn)動(dòng)主要是靠鏈輪和鏈條來完成的

40、。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/T89181996 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(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

41、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。14（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。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 值的誤差為，兩道軌同1d2d3mm一側(cè)面的平面度公差值在 4mm 以內(nèi)，對角線檢測點(diǎn)在距立柱上、下安裝面100mm 處，

42、 和之差在 3mm 之內(nèi)。1n2n（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，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)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

43、于。10mm動(dòng)載荷試驗(yàn)在堆垛機(jī)調(diào)試過程中，必須進(jìn)行動(dòng)載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)載荷為，時(shí)堆1.25nGnG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1.25nG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kP如下： （2.1）knPKG式中 K靜載試驗(yàn)的載荷系數(shù) （2.2）1.251/2K15式中提升載荷系數(shù)，按如下規(guī)定選?。豪碚摷铀俣?；20.6/am s1.1 0.0022nv理論加速度 ；21.3/am s1.20.0044nv理論加速度 。21.3/am s1.30.0066nv式中額定提升（下降）速度（m/m

44、in）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(tái)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/2000nH大于 10m 時(shí)，其靜剛度值應(yīng)小于。為堆垛機(jī)全高。/1500nHnH堆垛機(jī)的無故障率 S為了確保自動(dòng)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）100%ptpSSSS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)tS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

45、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(dòng)率為0.7，壽命按 10 年計(jì)算，則510 300 3600 8 0.7 /1006 10 循環(huán)1617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

46、高度300pCkgH=8m1.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 M42.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=nm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: max0300 9.8115022 1 0.98QSNqa Q起升載荷（N） ，gCQp2/81. 9smg 起升質(zhì)量，即起重量（kg）pCqa

47、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6 7MPai1570取選擇系數(shù) C=0.099鋼絲繩直徑為 max0.099 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)08.34FKN18為，滿足要求0max10001000 8.345.554.51502FnS3.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)，滑輪12h161h的工作級別系數(shù)，181h卷筒最小直徑， mmdhhDd96611621min 滑輪最小直徑 mmdhhDc1

48、08611821min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），則以鋼絲繩140dDmm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 2 8 1000(6)(6) 72873.14 146dqHLtmmD 取 L=300mm，滿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)cpPFAmax1/1其中，P=7mmmax1502FN75. 01Amm10材料為鑄造碳鋼 ZG270500，則MPascp13522702，滿

49、足要求/115020.7513.413510 7cpMPaMPa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(dòng)機(jī)并驗(yàn)算制動(dòng)力矩19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 0.51.7310001000 0.85 1stQvPKWmv額定起升速度（m/s）機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似取85. 0m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，對繞線電動(dòng)機(jī)，H=2.1，因此3.2M，

50、滿足要求2.1300 9.81 0.51.582.210001 2.31000 0.85nMHQvKWPKWm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10，滿足要求，其中0300 9.81 731.7518.052 23.34 1000bQRTkNmqi 最小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩bTR卷筒半徑，146732Rmm5.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 1000100065.44 / min3.14 146ddvnrD傳動(dòng)總速比，選用 JZQ 標(biāo)準(zhǔn)減速器的第 IV 檔速比143021.8565.44i i=

51、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 100kg6.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20選用 LM3 型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，能長期傳20009. 0mkg遞的最大轉(zhuǎn)矩為 200Nm，滿足要求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=140mm，螺旋節(jié)距 t=7mm，卷筒長度 L=200mm，壁厚，鋼絲繩最大靜拉力10mmmax1502SN（1）卷筒心軸計(jì)算軸的材料為

52、 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(31625.5) 1502 46.51602316ARN211502 (31646.5) 1502 25.51402316BRN 軸右輪轂支承處最大彎矩46.51402 46.565190BMRN mm軸左輪轂支承處最大彎矩25.51602 25.540850AMRN mm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1.1 1.1 6519071710ddMkM

53、N mm彎曲應(yīng)力 337171024.10.10.1 31dMMPad軸的載荷變化為對稱循環(huán)軸的材料為 45 號鋼1600;300;0.43258bsbMPaMPaMPa許用彎曲應(yīng)力 (3-2)111Kn式中 n=1.6安全系數(shù)K應(yīng)力集中系數(shù)，1.4 1.151.61xmKKK與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)1.4xK 與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)1.15mK故125811001.61 1.6MPa，通過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21.2c max21.2 6519078230cMMN mm maxmax337823026.30.10.1 31MMPa

54、d許用應(yīng)力22 300187.51.6sMPan，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(dòng)，故無相對運(yùn)動(dòng)，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(dòng)負(fù)荷來選擇.左端軸承軸承的額定靜負(fù)荷 (3-3)000Cn P式中額定靜負(fù)荷0C當(dāng)量靜負(fù)荷0P安全系數(shù)，取0n01.04n 選用調(diào)心球軸承，型號為 1205，軸承的額定靜負(fù)荷，左軸承的03300CN當(dāng)量靜負(fù)荷 01.1 16021762dAPf RN式中動(dòng)負(fù)荷系數(shù)1.1df 選取，安全0001.04 17621832n PNC.右端軸承令右端軸承也采用 1

55、205，其額定動(dòng)載荷動(dòng)負(fù)荷 12000C 右軸承的徑向負(fù)荷 1.1 14021542rdBFf RN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，故4000hLh0arFeFx=1，y=2.4，當(dāng)量動(dòng)載荷 1 15422.4 01542raPxFyFN (3-4)6310()60hCLn P式中軸承的壽命，單位為h hL23n軸承內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)速，r/min。C軸承的額定動(dòng)載荷，單位N所以 33666060 63.6 4000()2.4811010hnLCP故動(dòng)負(fù)荷，安全 ()2.481 15423826CCPNCP（3）繩端固定裝置計(jì)算根據(jù)鋼絲繩直徑為 6mm，選

56、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02Z 數(shù)。則在繩端固定處的作用力0.15f max0.15 41502633faSSNee壓板螺柱所受之拉力 163318190.150.198SPNff式中壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)。當(dāng)時(shí)1f40 10.150.198sincos0.6430.15 0.766fff螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力 (3-5)23111.30.14MPddZZ式中 Z2（螺柱數(shù)）（螺紋內(nèi)徑）14.8dmm 633 11.57279MSlN mm331.3 18197279102.63

57、.14 4.80.1 4.8224MPa螺柱材料為 Q235，屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為240sMPa 22401501.6slPMPan式中取安全系數(shù)21.6n 因?yàn)?l24所以通過3.2.23.2.2 齒輪連接盤的計(jì)算齒輪連接盤的計(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 HBS245-275HBS（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (3-6)3(0.013 0.022)/tvn P n確定齒輪連接盤內(nèi)齒輪傳動(dòng)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 (3-7)32211)(1(2HdHEZZZKTd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)Z40內(nèi)齒輪

58、轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速相同65.44 / minnr內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)矩=9.55106P/n9.551062.2/65.44=3.211Nmm 1T510載荷系數(shù) K= (3-8)AKVKKK使用系數(shù)KA=1動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.2齒向載荷分布系數(shù)=1.K齒間載荷分布系數(shù)1.1K則載荷系數(shù)k的初值k=11.21.11.11.452彈性系數(shù)=189.8EZ2/mmN節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)=2.5HZ重合度系數(shù)=0.87Z許用接觸應(yīng)力 (3-9)HWNHHSZZlim接觸疲勞極限應(yīng)力limH=570N/limH2mm應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得N=60nj=6076.71（83008）8.8 hL710則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)1NZ硬化系數(shù)=

59、1WZ25接觸強(qiáng)度安全系數(shù)1.1HS57011/1.1=518 N/H2mm故的設(shè)計(jì)初值1td (3-10)32211)(1(2HdHEZZZKTd=79.6 232 1.452 321100 1 1 189.8 2.5 0.87()0.141518A齒輪模數(shù)m=79.6/40=1.99所以取m=21/tdZ內(nèi)齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為=Zm=402=801d因?yàn)辇X寬系數(shù)0.14d所以齒輪齒寬10.14 8011.2dbdmm對于正常齒，1ah0.25c齒頂高1 22aahh mmm 齒根高*()(1 0.25)22.5fahhc mmm齒頂圓直徑2802 276aaddhmm 齒根圓直徑2

60、802 2.585ffddhmm 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 (3-11)112aaFSKTFY Y YFbd mA齒形系數(shù) 內(nèi)齒輪=2.60aFYaFY應(yīng)力修正系數(shù) 內(nèi)齒輪=1.60aSYaSY重合度系數(shù) 0.250.75/0.250.75/1.720.69aY許用彎曲應(yīng)力 F= (3-12)lim/NxFF Y YS彎曲疲勞極限=460 N/limF2mm彎曲壽命系數(shù)1NY 尺寸系數(shù)Yx=1安全系數(shù)=1.3FS則26 46011/1.3=353.85 N/ lim/NXFFFY YS2mm故=21.46321100

61、2.551.630.70/(601806)F =32.18 N/2mmF3.3 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)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)300pCkg自重 m=5000kg，機(jī)構(gòu)工作級別為 M4，比值3000.065000pCm1.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：5000 9.811.2147104tRN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：129437364RN從而可得

62、車輪的最小輪壓（就是空載輪壓）：min14710tRRN最大輪壓為滿載輪壓，即：max115446tRRRN車輪的等效疲勞計(jì)算載荷為： maxmin22 15446 147101520033cRRRN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2.選擇電動(dòng)機(jī)取運(yùn)行阻力系數(shù)（滾動(dòng)軸承） ，于是：0095.0= 0.0095 (29435000 9.81)494fFGNG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：85.0=027 0494 2.31.3

63、410001000 0.85ststF vPKW選用機(jī)座號為 QS08 的三合一減速器，其內(nèi)含電動(dòng)機(jī)是機(jī)座號為 112M 的YZR 型繞線型電動(dòng)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(dòng)慣量20275.0=mkgJa3.電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算穩(wěn)態(tài)功率 02.30.9 4941.210001000 0.85sfvPGFKWG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 YZR112 型電動(dòng)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)算通過1.2sPKW4.驗(yàn)算減速器車輪的轉(zhuǎn)速 60100060 2.3 1000176

64、/ min3.14 250vnrD傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比為10005.68176i 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5.驗(yàn)算制動(dòng)器減速度取為,則減速時(shí)間20.6/am s2.33.80.6vtsa于是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： 5300 2.3(494) 2503.8()/(1000 2 )59.71000 2 5.68bfmvTFDiNmt 機(jī)座號為 QS08 的三合一減速器內(nèi)含的盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩為 200Nm，滿足要求6.主動(dòng)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(dòng)輪，這樣主動(dòng)輪的輪壓可取為總輪tN壓的四分之一 ()(3005000) 9.811299844p

65、tCm gNN取粘著系數(shù)，則粘著力為：15.0=02800.15 129981950tNN不打滑的條件為： (3-14)tatNDdtvMN00上式右端，滿足要求2.30.15 70(3005000)1299826623.8250ND,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(dòng)時(shí)間（s）at7.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3.4 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì)堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì)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

66、，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(tái)立板選用公稱厚度為 20mm 的熱軋鋼板。3.5 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型取運(yùn)行阻力系數(shù)，于是0.85 0.85 300 9.812502fFGN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00.9 02502 0.150.4210001000 0.9ststF vPKW電動(dòng)機(jī)選擇型號為YEJ8014的電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為290.55KW，轉(zhuǎn)速為1390r/min，滿足要求聯(lián)軸器選用型號為AQ01的鋼球離心式軟起動(dòng)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