畢業(yè)論文-有軌堆垛機(jī)整體及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

本科 畢業(yè)設(shè) 計(jì) (論文 )題目 ： 有軌堆 垛機(jī)整體及 行走機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì)院 （ 系 ） ： 機(jī)電工程 學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造及其自 動化班 級： 050213學(xué) 生： 李飛飛學(xué) 號： 050213107指導(dǎo)教師 ： 田太明2009年 06月摘要衣之舞 ， 其中 重點(diǎn)放 在了行 走機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 上 ， 在進(jìn) 行行走 機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)時(shí) ， 主要是 通 過 對 行 走 機(jī) 構(gòu) 的 傳 動 方 案 的 選 取 ， 由 運(yùn) 行 阻 力 所 決 定 的 行 走 電 機(jī) 的 選取 ， 由速 比決定 的減速 器的選 取 ， 以及 制動裝 置制動 器的選 取和克 服沖擊 的緩沖 器等主 要部件 的選取 ， 來進(jìn) 行設(shè)計(jì) 的 。 在根 據(jù)設(shè)計(jì) 要求對 各部件 初步選型后 ， 都進(jìn) 行了校 核 ， 保證 了選擇 的合理 性 。 在本 文最后 部分 ， 對該 堆垛機(jī)的穩(wěn) 定性進(jìn) 行了較 為詳細(xì) 的討論 ，保證 了堆垛 機(jī)工作 時(shí)運(yùn)行 的平穩(wěn) 性。 本次 設(shè)計(jì)的 有軌堆 垛機(jī)性 能良好 、動作 靈活、 操作方 便、故 障率低 、 維護(hù)簡 單方便 ，滿足 了生產(chǎn) 的需要 。 關(guān)鍵 詞 ： 有軌 堆垛機(jī) ，機(jī)械 ，行走 機(jī)構(gòu)， 穩(wěn)定性摘要衣之舞 , y I m m K K 目錄.論 . 究背景 及內(nèi)容 .1. 1有軌巷道 堆垛機(jī)的發(fā)展 .1. 2有軌巷道 堆垛機(jī)的類型 .1. 3有軌巷道 堆垛機(jī)的發(fā)展 現(xiàn)狀及特點(diǎn) .變頻調(diào)速 技術(shù)簡介 . .類： . 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn) 狀 .本文研究 的內(nèi)容 .垛 機(jī)的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) . 構(gòu)特點(diǎn) .堆垛機(jī)門 架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算 . 堆垛機(jī)門 架的彎矩和撓 度 .于水平 載荷產(chǎn)生的彎 距 .行走車 輪的反力產(chǎn)生 的彎距 . 叉取作 業(yè)產(chǎn)生的彎矩 . 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 計(jì)算校核 . 架結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如 下： . 部分的 彎矩 . 構(gòu)構(gòu)件 的彎曲應(yīng)力 .垛 機(jī)行走 機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)計(jì) 算 . 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的 基本原則和要 求 . 水平運(yùn)行 機(jī)構(gòu)具體布置 的主要問題： .機(jī)構(gòu)的布 置形式 . 堆垛機(jī)設(shè) 計(jì)計(jì)算 . 直徑的確定 .算 . 功率的計(jì)算 .熱校驗(yàn) .擇 . 度和實(shí)際所 需功率 . 間 . 校核減速器 功率 . .選擇聯(lián)軸 器 .緩沖器的 選擇 .垛 機(jī)穩(wěn)定 性計(jì)算 .堆垛機(jī)的 穩(wěn)定性分析 . 撓度的計(jì)算 .運(yùn)行中立 柱的穩(wěn)定性分 析 .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。 堆垛機(jī) 是自動 化立體倉 庫中最 重要的 起重堆 垛設(shè)備 。 本文 著重就 堆垛機(jī) 的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)進(jìn) 行初步 研究 。道堆 垛機(jī)的 發(fā)展自動 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 自動存 取物料 的系統(tǒng) ，是現(xiàn) 代工業(yè) 社會發(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 采用有 軌巷 道式 堆垛 機(jī) (簡 稱堆 垛機(jī) )的 立體 倉庫 。 1980年 我國 第一 座自 動化 立體 倉庫在 北京汽 車制造 廠投產(chǎn) ，從此 自動化 立體倉 庫在我 國得到 了迅速 發(fā)展。 巷道 堆垛機(jī) 是自動 化立體 倉庫中 的核心 物流設(shè) 備，是 隨著自 動化立 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 系統(tǒng)的 最重要 設(shè)備， 其用途 是在自 動化立 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 2。早期 的堆垛 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 及 立 柱 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 來 搬 運(yùn) 貨 物 ， 通 常 稱 之 為 橋 式 堆 垛 機(jī) 3。1960年左 右在美 國出現(xiàn) 了巷道 堆垛機(jī) ，這種 堆垛機(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 4隨著 立體倉 庫的發(fā) 展 ， 巷道 堆垛機(jī) 逐漸替 代了橋 式堆垛 機(jī) 。 在口 本 從1967年 開始 安 裝高 度 為 25米 高度 的 堆垛 機(jī) 。隨 著 計(jì)算 機(jī) 控制 技 術(shù)和 自 動化 立體倉 庫的發(fā) 展，堆 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 堆垛機(jī) 。堆垛 機(jī)的運(yùn) 行速度 也 不 斷提 高 ， 目 前堆 垛 機(jī) 水 平運(yùn) 行 速 度 最高 達(dá) 200m /m 小 載 重 量的 堆 垛 機(jī)己達(dá) 300m /m ，起 升速度 高達(dá) 120m /m 貨 叉伸縮 速度達(dá) 50m /m 道堆 垛機(jī)的 類型有軌 巷道堆 垛機(jī)可 按其結(jié) 構(gòu)形式 、 支承 方式和 運(yùn)行軌 跡等進(jìn) 行分類 ， 一般可分 為以下 幾種類 型 :(1)按結(jié) 構(gòu)形式 ，分為 雙立柱 有軌巷 道堆垛 機(jī)和單 立柱有 軌巷道 堆垛機(jī) ： 雙立 柱有軌 巷道堆 垛機(jī)雙立 柱有軌 巷道堆 垛機(jī)由 兩根立 柱 、 上橫 梁 、 下橫 梁和帶 貨叉的 載貨臺 組成， 立柱、 上橫梁 和下橫 梁組成 一個(gè)長 方形的 框架， 一般稱 為機(jī)架 。立柱 形式有方 管和圓 管兩種 ，方管 可兼作 起升導(dǎo) 軌，圓 管需要 附加起 升導(dǎo)軌 。這種 堆垛機(jī)的 最大優(yōu) 點(diǎn)就是 強(qiáng)度和 剛性都 比較好 ，能快 速起、 制動， 并且運(yùn) 行平穩(wěn) 。一般用 在起升 高度較 高、起 重量較 大和水 平運(yùn)行 速度較 高的立 體倉庫 中，其 缺點(diǎn)是自 重較大 。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35其結(jié) 構(gòu)如圖 1. 1所示 。圖 1. 1雙立柱有 軌巷道堆垛機(jī) 單立 柱有軌 巷道堆 垛機(jī)單立 柱有軌 巷道堆 垛機(jī)的 機(jī)架由 一根立 柱、下 橫梁和 上橫梁 組成。 立柱多采用 型鋼或 焊接制 作，立 柱上附 加導(dǎo)軌 。整機(jī) 重量較 輕，消 耗材料 少，因 此制造成 本相對 較低， 但剛性 稍差。 由于載 貨臺和 貨物對 立柱有 偏心作 用，以 及行走、 制動時(shí) 產(chǎn)生的 水平慣 性力作 用，使 單立柱 有軌巷 道堆垛 機(jī)在使 用上有 較大的局 限性。 不適于 起重量 大和水 平運(yùn)行 速度高 的堆垛 機(jī)。單 立柱堆 垛機(jī)的 起升結(jié)構(gòu) ，普遍 采用鋼 絲繩傳 動，由 電機(jī)減 速機(jī)驅(qū) 動卷筒 轉(zhuǎn)動， 通過鋼 絲繩牽 引載貨臺 沿立柱 或起升 導(dǎo)軌作 升降運(yùn) 動。對 于鋼絲 繩傳動 ，傳動 和布置 相對容 易，但定 位準(zhǔn)確 性稍差 。其結(jié) 構(gòu)如圖 1. 2所示 。圖 1. 2單立柱有 軌巷道堆垛機(jī)(2)按支 承方式 分類， 有軌巷 道堆垛 機(jī)分為 懸掛型 和地面 支承型 。 懸掛 型有軌 巷道堆 垛機(jī)懸掛 型有軌 巷道堆 垛機(jī)懸 掛在巷 道上方 的軌道 上運(yùn)行 ，其運(yùn) 行機(jī)構(gòu) 安裝在堆垛 機(jī)門架 的上部 。在地 面鋪設(shè) 導(dǎo)軌， 使門架 下部的 導(dǎo)向輪 以一定 的間隙 夾在導(dǎo)軌 的兩側(cè) ，從而 防止堆 垛機(jī)運(yùn) 行時(shí)產(chǎn) 生擺動 和傾剎 。懸掛 式堆垛 機(jī)有如 下優(yōu)點(diǎn) :在設(shè) 計(jì)門架 時(shí) ， 可以 不考慮 橫向的 彎曲強(qiáng) 度 ， 鋼結(jié) 構(gòu)的自 重可以 減輕 ， 加減速時(shí) 的慣性 擺動小 ，穩(wěn)定 所需的 時(shí)間短 ;其缺 點(diǎn)是維 修和檢 查不方 便。西安工 業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文 ）3 地面 支承型 有軌巷 道堆垛 機(jī)堆垛 機(jī)的運(yùn) 行軌道 鋪設(shè)在 地面上 ， 堆垛 機(jī)用下 部行走 輪支承 和驅(qū)動 ， 上部導(dǎo)向 輪用來 防止堆 垛機(jī)傾 倒或擺 動。和 懸掛型 有軌巷 道堆垛 機(jī)相比 ，這種 堆垛機(jī)的 立柱主 要考慮 軌道平 面內(nèi)的 彎曲強(qiáng) 度，因 此，需 要加大 立柱在 行走方 向截面的 慣性矩 。由于 驅(qū)動裝 置均裝 在下橫 梁上， 容易保 養(yǎng)和維 修。 (3)按其 運(yùn)行軌 跡形式 不同 ， 分為 直線運(yùn) 行型堆 垛機(jī)和 曲線運(yùn) 行型堆 垛機(jī) 。 直線 運(yùn)行型 堆垛機(jī)直線 運(yùn)行型 堆垛機(jī) 只能在 巷道內(nèi) 直線軌 道上運(yùn) 行，不 能自行 轉(zhuǎn)換巷 道 。 只能通 過其他 輸送設(shè) 備轉(zhuǎn)換 巷道， 直線運(yùn) 行型堆 垛機(jī)可 以實(shí)現(xiàn) 高速運(yùn) 行，能 夠滿足出 入庫頻 率較高 的立體 倉庫作 業(yè)，應(yīng) 用最為 廣泛。 曲線 運(yùn)行型 堆垛機(jī)曲線 運(yùn)行型 堆垛機(jī) 行走輪 與下橫 梁是通 過垂直 軸鉸接 的 ， 能夠 在環(huán)形 或其他曲 線軌道 上運(yùn)行 ，不通 過其他 輸送設(shè) 備便可 以從一 個(gè)巷道 自行轉(zhuǎn) 移到另 一個(gè)巷道 。曲線 運(yùn)行型 堆垛機(jī) 在使用 上有局 限性， 只適用 于出入 庫頻率 較低的 立體倉庫 。 本文 研究的 堆垛機(jī) 是結(jié)構(gòu) 形式為 雙立柱 ， 支承 方式為 地面支 承型 ， 并且 其運(yùn)行 軌跡為 直線型 巷道堆 垛機(jī)。 道堆 垛機(jī)的 發(fā)展現(xiàn) 狀及特 點(diǎn)隨著 經(jīng)濟(jì)全 球化步 伐的口 益加快 和信息 技術(shù)的 快速發(fā) 展 ， 傳統(tǒng) 行業(yè)和 消費(fèi)方式 正發(fā)生 著深刻 的變化 ，物流 在經(jīng)濟(jì) 活動中 的作用 越來越 受到企 業(yè)的重 視，物流 人才的 需求也 在口益 增長 。 目前 ， 物流 人才已 經(jīng)被列 為我國 12大類 緊缺人才之 一 ， 有報(bào) 道稱 “ 物流 人才的 需求已 超過 600萬 ” 。 物流 實(shí)驗(yàn)室 的建設(shè) 正是要搭建 一座理 論與實(shí) 踐的橋 梁，目 前，我 國許多 高校已 經(jīng)建立 了物流 實(shí)驗(yàn)室 ，據(jù)不完 全統(tǒng)計(jì) ，已經(jīng) 有 160多所 高校建 立了自 己的物 流實(shí)驗(yàn) 室。物 流實(shí)驗(yàn) 室為學(xué)生提 供實(shí)訓(xùn) 平臺， 深化學(xué) 生對現(xiàn) 代物流 理論的 理解， 提高學(xué) 生的操 作能力 ，內(nèi)融機(jī) 械、電 氣、電 子及計(jì) 算機(jī)等 技術(shù)于 一體的 綜合技 術(shù)，在 這種技 術(shù)中， 不同領(lǐng)域 和層次 的知識 與能力 融會在 一起。 另外 ，為了 更好的 模擬貨 物在自 動化立 體倉庫 各倉儲 單元內(nèi) 存儲的 物流過程， 研究提 高物流 效率以 及堆垛 機(jī)性能 和作業(yè) 效率方 法，許 多物流 研究中 心業(yè)紛紛 建立起 來。山 東大學(xué) 現(xiàn)代物 流控制 實(shí)驗(yàn)中 心是目 前我國 第一個(gè) 現(xiàn)代的 物流控制 實(shí)驗(yàn)室 ，在物 流調(diào)度 、物流 控制、 機(jī)械手 揀選控 制和機(jī) 器視覺 的綜合 研究和開 發(fā)應(yīng)用 方面目 前處于 國內(nèi)領(lǐng) 先地位 。圖 1. 3是研 究中心 的小型 倉儲系 統(tǒng)圖 統(tǒng)西安工 業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文 ）概述目前 ， 交流 調(diào)速傳 動已經(jīng) 上升為 電氣調(diào) 速傳動 的主流 。 中 、 小容 量范圍 內(nèi) ，采 用自 關(guān)斷 器件 的全 數(shù)字 控制 器 己經(jīng) 實(shí)現(xiàn) 了通 用化 。全 數(shù)字 控制 方式的 軟件功 能不但 考慮到 通用變 頻器自 身的內(nèi) 在性能 ，而且 還融入 了大量 的實(shí)用 經(jīng) 驗(yàn) 和 技 術(shù) 、 技 巧 ， 使 得 通 用 變 頻 器 的 (可靠 性 、可 使 用性 、 可維 修 性 )功 能得 以 充實(shí) 。 由于 通 用變 頻 器具有 調(diào)速范 圍寬、 調(diào)速精 度高、 動態(tài)響 應(yīng)快、 運(yùn)行效 率高、 功率因 數(shù)高、 操作方便 且便于 同其他 設(shè)備接 口等一 系列優(yōu) 點(diǎn)，所 以應(yīng)用 越來越 廣泛， 社會經(jīng) 濟(jì)效益十 分顯著 。的分 類： (1)按 照 主 電路 工 作 方 式分 類 。 當(dāng) 按照 主 電 路 工作 方 式 進(jìn) 行分 類 時(shí) ， 變頻器可 以分為 電壓型 變頻器 和電流 型變頻 器。電 壓型變 頻器的 特點(diǎn)是 將直流 電壓源轉(zhuǎn) 換為交 流電源 ， 而電 流型變 頻器的 特點(diǎn)則 是將直 流電流 源轉(zhuǎn)換 為交流 電源 。 電壓 型變頻 器 。 在電 壓型變 頻器中 ， 整流 電路或 者斬波 電路產(chǎn) 生逆變 電路所 需要的 直流電 壓，并 通過中 間電路 的電容 進(jìn)行平 滑后輸 出。整 流電路 和直流中 間電路 起直流 電壓源 的作用 ，而電 壓源輸 出的直 流電壓 在逆變 電路中 被轉(zhuǎn)換為 具有所 需頻率 的交流 電壓。 在電壓 型變頻 器中， 由于能 量回饋 給直流 中間電路 的電容 ，并使 直流電 壓上升 ，還需 要有專 用的放 電電路 ，以防 止換流 器件因電 壓過高 而被破 壞。 電流 型變頻 器 。 在電 流型變 頻器中 ， 整流 電路給 出直流 電流 ， 并通 過中間電 路的電 抗將電 流進(jìn)行 平滑后 輸出。 整流電 路和直 流中間 電路起 電流源 的作用， 而電流 源輸出 的交流 電流在 逆變電 路中被 轉(zhuǎn)換為 所需要 的交流 電流， 并被分配 給各輸 出相后 作為交 流電流 提供給 電動機(jī) 。在電 流型變 頻器中 ，電動 機(jī)定子電 壓的控 制是通 過檢測 電壓后 對電流 進(jìn)行控 制的方 式實(shí)現(xiàn) 的。對 于電流 型變頻器 來說， 在電動 機(jī)進(jìn)行 制動的 過程中 可以通 過將直 流中間 電路的 電壓反 向的方式 使直流 電路變 為逆變 電路， 并將負(fù) 載的能 量回饋 給電源 。由于 在采用 電流控制 方式時(shí) 可以將 能量回 饋給電 源，而 且在出 現(xiàn)負(fù)載 短路等 情況時(shí) 也更容 易處理， 電流型 控制方 式更適 合子大 容量變 頻器。 (2)按 照 開 關(guān)方 式 分 類 。按 照 逆 變 電路 的 開 關(guān) 方式 對 變 頻 器進(jìn) 行 分 類 ，則變頻 器可以 分為 式， 式和 高載頻 式三 手中。 是 沖 振 幅調(diào) 制 )控 制的 簡 稱 ，是 一 種 在 整流 電 路 部 分對 輸 出 電 壓 (電 流 )的 幅 值 進(jìn)行 控 制 ， 而在 逆 變電路 部分對 輸出頻 率進(jìn)行 控制的 控制方 式 。 因?yàn)?在 變頻 器中逆 變電路換 流器件 的開關(guān) 頻率即 為變頻 器的輸 出頻率 ，所以 這是一 種同步 調(diào)節(jié)方 式。 沖 寬度調(diào) 制 )控制 的簡西安工 業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文 ）5稱 ， 是 在逆 變 電 路 部分 同 時(shí) 對 輸出 電 壓 (電 流 )的 幅 值 和頻 率 進(jìn) 行 控制 的 控 制 方式 。 在這 種控制 方式中 ， 以較 高頻率 對逆變 電路的 半導(dǎo)體 開關(guān)元 器件進(jìn) 行開閉 ，并通 過改變 輸出脈 沖的寬 度來達(dá) 到控制 電壓 (電流 )的目 的。 高 載 頻 這 種 控 制 方 式 原 理 上 實(shí) 際 是 對 方 式 的 改進(jìn)， 是為了 降低電 動機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)噪音 而采用 的一種 控制方 式。在 這種控 制方式 中，載 頻被 提 高到 入 耳可 以 聽到 的 頻率 (10 上， 從 而達(dá) 到 降低 電 動機(jī) 噪 音的目 的。這 種控制 方式主 要用于 低噪音 型的變 頻器， 也將是 今后變 頻器的 發(fā)展方向 。由于 這種控 制方式 對換流 器件的 開關(guān)速 度有較 高的要 求，所 用換流 器件只能 使用具 有較高 開關(guān)速 度的 體元 器件 ， 目前 在大容量變 頻器中 的利用 仍然受 到一定 限制。 但是， 隨著電 力電子 技術(shù)的 發(fā)展， 具有較高 開關(guān)速 度的換 流元器 件的容 量將越 來越大 ，所以 預(yù)計(jì)采 用這種 控制方 式的變頻 器也將 越來越 多。高載 頻 屬于 異步調(diào) 速方式 ，即變 頻器的 輸出頻率不 等于逆 變電路 換流器 件的開 關(guān)頻率 。(3)按照 工作原 理分類 。按照 工作原 理對變 頻器進(jìn) 行分類 ，按變 頻器技 術(shù)的發(fā) 展過程 可以分 為 U/式、 轉(zhuǎn)差頻 率控制 方式和 矢量控 制方式 三種。 U/變 頻器 是 一種 比較 簡單 的控 制方 式。 它的 基本 特點(diǎn) 是對變 頻器輸 出的電 壓和頻 率同時(shí) 進(jìn)行控 制 ， 通過 使 U/f(電壓 和頻率 的比 )的值 保持一 定而得 到所需 的轉(zhuǎn)矩 特性 。 采用 式的 變頻器 控制電 路成本 較低 ，多用 于對精 度要求 不太高 的通用 變頻器 。 轉(zhuǎn)差 頻率控 制變頻 器轉(zhuǎn)差 頻率控 制方式 是對 一種 改進(jìn) 。 在采用這 種控制 方式的 變頻器 中，電 動機(jī)的 實(shí)際速 度由安 裝在電 動機(jī)上 的速度 傳感器和 變頻器 控制電 路得到 ，而變 頻器的 輸出頻 率則由 電動機(jī) 的實(shí)際 轉(zhuǎn)速與 所需轉(zhuǎn)差 頻率的 和被自 動設(shè)定 。從而 達(dá)到在 進(jìn)行調(diào) 速控制 的同時(shí) 控制電 動機(jī)輸 出轉(zhuǎn)矩的 目的。 轉(zhuǎn)差頻 率控制 是利用 了速度 傳感器 的速度 閉環(huán)控 制，并 可以在 一定程 度上 對 輸出 轉(zhuǎn) 矩進(jìn) 行 控制 ， 所以 和 方 式 相比 ， 在負(fù) 載 發(fā)生 較 大變 化時(shí)仍 能達(dá)到 較高的 速度和 具有較 好的轉(zhuǎn) 矩特性 。但是 ，由于 采用這 種控制 方式時(shí)需 要在電 動機(jī)上 安裝速 度傳感 器，并 需要根 據(jù)電動 機(jī)的特 性調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)差， 通常多用 于廠家 指定的 專用電 動機(jī)， 通用性 較差。 矢量 控制變 頻器矢 量控制 是 70年代 由西 德 先提 出來的對交 流電動 機(jī)的一 種新的 控制思 想和控 制技術(shù) ，也是 交流電 動機(jī)的 一種理 想的調(diào)速 方法。 矢量控 制的基 本思想 是將異 步電動 機(jī)的定 子電流 分為產(chǎn) 生磁場 的電流 分 量 (勵 磁 電 流 )和 與 其 相 垂 直 的 產(chǎn) 生 轉(zhuǎn) 矩 的 電 流 分 量 (轉(zhuǎn) 矩 電 流 )并 分 別 加 以控制 。 由于 在這種 控制方 式中必 須同時(shí) 控制異 步電動 機(jī)定子 電流的 幅值和 相位 ，即控 制定子 電流矢 量，這 種控制 方式被 稱為矢 量控制 方式。 矢量控 制方式 使對異步 電動機(jī) 進(jìn)行高 性能的 控制成 為可能 。采用 矢量控 制方式 的交流 調(diào)速系 統(tǒng)不僅在 調(diào)速范 圍上可 以與直 流電動 機(jī)相匹 敵，而 且可以 直接控 制異步 電動機(jī) 產(chǎn)生的轉(zhuǎn) 矩。所 以已經(jīng) 在許多 需要進(jìn) 行精密 控制的 領(lǐng)域得 到了應(yīng) 用。西安工 業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文 ）6(4)按照 用途分 類。按照 用途對 變頻器 進(jìn)行分 類時(shí)變 頻器可 以分為 以下幾 種類型 。 通用 變額器 顧名思 義，通 用變頻 器的特 點(diǎn)是其 通用性 。這里 通用性 指的是通 用變頻 器可以 對普通 的異步 電動機(jī) 進(jìn)行調(diào) 速控制 。 高性 能專用 變頻器 隨著控 制理論 ， 交流 調(diào)速理 論和電 力電子 技術(shù)的 發(fā)展 ，異步 電動機(jī) 的矢量 控制方 式得到 了充分 地重視 和發(fā)展 ，采用 矢量控 制方式 高性能變 頻器和 變頻器 專用電 動機(jī)所 組成的 調(diào)速系 統(tǒng)在性 能上己 經(jīng)達(dá)到 和超過 了直流伺 服系統(tǒng) 。 高頻 變頻器 在超精 密加工 和高性 能機(jī)械 區(qū)域中 常常要 用到高 速電動 機(jī)。為了 滿足這 些高速 電動機(jī) 驅(qū)動的 需要 ， 出現(xiàn) 了采用 式的 高速電 動機(jī)驅(qū) 動 用 變頻 器 。 這 類變 頻 器 的 輸出 頻 率 可 以達(dá) 到 3所 以 在驅(qū) 動 兩 極 異步電動 機(jī)時(shí)電 動機(jī)的 最高轉(zhuǎn) 速可以 達(dá)到 180000r/ m 單相 交頻器 和三相 變頻器 交流電 動機(jī)可 以分為 單相交 流電動 機(jī)和三 相交流電 動機(jī)兩 種類型 ，與此 相對應(yīng) ，變頻 器也分 為單相 變頻器 和三相 變頻器 。二者的 工作原 理相同 ，但電 路的結(jié) 構(gòu)不同 。 變頻 器的特 點(diǎn)：變頻 器與異 步電動 機(jī)相結(jié) 合，可 以實(shí)現(xiàn) 對生產(chǎn) 機(jī)械的 調(diào)速傳 動控制 ，簡稱為變 頻器傳 動。變 頻器傳 動具有 固有的 優(yōu)勢， 應(yīng)用在 不同的 生產(chǎn)機(jī) 械或設(shè) 備上體現(xiàn) 不同的 功能， 總體來 說，變 頻器傳 動具有 以下幾 個(gè)效能 。 1、節(jié) 能應(yīng)用 主要體 現(xiàn)在提 高運(yùn)行 可靠性 、臺數(shù) 控制和 調(diào)速控 制并用 。2、提 高生產(chǎn) 效率 (1)保證 加工工 藝中的 最佳運(yùn) 行(2)適應(yīng) 負(fù)載不 同工作 情況下 的最佳 轉(zhuǎn)速(3)使原 有設(shè)備 的增速 運(yùn)轉(zhuǎn)3、設(shè) 備的合 理化4、改 善和適 的國 內(nèi)外發(fā) 展現(xiàn)狀交流 變頻調(diào) 速技術(shù) 是現(xiàn)代 電力傳 動技術(shù) 的重要 發(fā)展方 向。近 十多年 來，隨著電 力電子 技術(shù)、 微電子 技術(shù)及 現(xiàn)代控 制理論 的發(fā)展 ，變頻 器己經(jīng) 廣泛地 用于交流 電動機(jī) 的速度 控制 。 同時(shí) 由于電 力半導(dǎo) 體器件 和微處 理器的 性能不 斷提高 ，作為 交流變 頻調(diào)速 系統(tǒng)核 心的變 頻器的 性能也 得到了 飛躍性 的提高 ，并幾 乎應(yīng)用擴(kuò) 展到了 工業(yè)生 產(chǎn)的所 有領(lǐng)域 。其重 要性和 發(fā)展?jié)?力不可 忽視。第一 代具有 通信功 能的變 頻器帶 有一個(gè) 獨(dú)立的 “ 速度 包 ” (第二代變 頻器的 通信進(jìn) 入點(diǎn)對 點(diǎn)模擬 信號連 接方式 。隨著 計(jì)算機(jī) 技術(shù)的 發(fā)展， 帶數(shù)字接 口的變 頻器是 當(dāng)代變 頻器的 通信方 式，它 具備網(wǎng) 絡(luò)通信 能力。 當(dāng)代通 信產(chǎn)品能 提供比 用戶所 能使用 的更多 的數(shù)據(jù) 和 1/但傳 統(tǒng)的接 口技術(shù) 使用的是 22， 它 們的 抗 干 擾 能力 和 傳 輸 能力 都 不 能 滿足 工 業(yè) 現(xiàn) 場的 需 要 。 當(dāng)實(shí)施 控制的 時(shí)候 ， 通過 收少 量的實(shí) 時(shí)信息 ， 并且 通過人 機(jī)接口 界西安工 業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文 ）7面編 程，無 法實(shí)現(xiàn) 變頻器 參數(shù)的 在線監(jiān) 控和優(yōu) 化，從 而影響 整個(gè)控 制系統(tǒng) 性能和生 產(chǎn)工藝 水平的 提高。 現(xiàn)在， 由于現(xiàn) 場總線 和網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的 發(fā)展， 特別是 美國羅克 韋爾自 動化的 術(shù) ， 可將 帶數(shù)字 接口的 變頻器 集成到 網(wǎng)絡(luò)化 的平臺 中 ， 通過 人機(jī) 界面 甚至 與工廠 信息管 理層共 享實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù) ， 從而 實(shí)現(xiàn)變 頻器參 數(shù)的在 線監(jiān)控 和優(yōu)化 。 對于 多電動 機(jī)的同 步控制 、協(xié)調(diào) 控制、 負(fù)載均 衡分配 和高速 設(shè)備等 應(yīng)用場 合，其 關(guān)鍵參 數(shù) 具體工況 條件進(jìn) 行在線 優(yōu)化， 對于實(shí) 現(xiàn)系統(tǒng) 控制性 能和水 平的提 高有重 要意義 。因而基 于集成 化網(wǎng)絡(luò) 的變頻 器控制 將會成 為當(dāng)前 世界自 動化領(lǐng) 域研究 的熱點(diǎn) 。美 國 羅 克 韋 爾 自 動 化 公 司 的 變 頻 器 均 可 通 過 各 種 類 型 的 信模塊 與相應(yīng) 的網(wǎng)絡(luò) 連通 ， 包括 而且 它們與 法國 國 日本 德國 西門子 公司的 通。知 倉庫貨 架總高 度為 12m ， 間距 行走 速度 ： 5240/m 要求 ： （ a）根 據(jù)運(yùn) 行空 間設(shè) 計(jì)結(jié) 構(gòu)尺 寸 ； （ b） 設(shè)計(jì) 行走 機(jī)構(gòu) ； （ c） 根據(jù) 運(yùn)行 速度 進(jìn)行 整體穩(wěn)定 性的計(jì) 算。具體 在堆垛 機(jī)設(shè)計(jì) 中將做 以下工 作： 對堆 垛機(jī)的 立柱、 上下橫 梁，按 照自重 最輕原 則，完 成其選 型和截 面參數(shù)的計(jì) 算； （ 2） 通過 功率 、 速度 等參數(shù) 的計(jì)算 、 完成 堆垛機(jī) 運(yùn)行機(jī) 構(gòu)的選 型和計(jì) 算 ；（ 3） 對堆 垛機(jī)的 立柱、 上下橫 梁的強(qiáng) 度、立 柱軌道 疲勞強(qiáng) 度、整 機(jī)靜強(qiáng)度、 動強(qiáng)度 、局部 穩(wěn)定性 和整體 穩(wěn)定性 的驗(yàn)算 ；2. 堆垛機(jī) 機(jī) 的結(jié) 構(gòu)設(shè) 主要 由下橫 梁 、 貨叉 機(jī)構(gòu) 、 立柱 、 上橫 梁 、 平運(yùn) 行機(jī)構(gòu) 、 起升 機(jī)構(gòu) 、電護(hù) 裝置和 電氣控 制系組 成。堆 垛機(jī)主 體結(jié)構(gòu) 主要由 上橫梁 、立柱 、下橫 梁和控制 柜支座 組成。 上、下 橫梁是 由鋼板 和型鋼 焊接成 箱形結(jié) 構(gòu)，截 面性能 好，下橫 梁上兩 側(cè)的運(yùn) 行堆垛 機(jī)由行 走電機(jī) 通過驅(qū) 動軸 輪軸 孔在落 地鏜銑 床一次裝夾 加工完 成，確 保了主 、被動 輪軸線 的平行 ，從而 提高了 整機(jī)運(yùn) 行平穩(wěn) 性；立柱 是由方 鋼管制 作，在 方鋼管 兩側(cè)一 次焊接 兩條扃 鋼導(dǎo)軌 (材質(zhì) 16導(dǎo)軌表 面進(jìn)行 硬化處 理，耐 磨性好 。在焊 接中采 用了具 有特殊 裝置的 自動焊 接技術(shù)， 有效克 服了整 體結(jié)構(gòu) 的變形 ；上橫 梁焊于 立柱之 上，立 柱與下 橫梁通 過法蘭定 位 ， 用高 強(qiáng)度螺 栓連接 ， 整個(gè) 主體結(jié) 構(gòu)具有 重量輕 、 抗扭 、 抗彎 、 剛度 大 、強(qiáng)度 高等特 點(diǎn)。架 是堆垛 機(jī)的主 要結(jié)構(gòu) 物，有 單柱式 和矩形 框架式 。按支 承方式 ，又可分為 安裝在 貨架上 的上部 支承式 和安裝 在地面 上的下 部支承 式。不 論哪種 型式都帶 有伸縮 貨叉和 人工駕 駛室（ 有時(shí)也 沒有） 的貨合 。升降 臺沿立 柱升降 ，同時(shí)靠 地上和 頂上的 導(dǎo)軌保 持走行 穩(wěn)定和 支持貨 叉伸出 進(jìn)行裝 卸作業(yè) 時(shí)的翻 轉(zhuǎn)彎矩。在門 架上安 裝有卷 揚(yáng)、走 行等機(jī) 械裝置 ，以及 配置有 電氣控 制開關(guān) 、控制裝置 、配線 等。下 部支承 式的集 中放在 門架下 部。由于 走行起 動 、 停止 及加減 速時(shí)產(chǎn) 生的慣 性力 ， 門架 在通道 的縱向 發(fā)生撓曲， 整個(gè)門 架成為 振動體 ，其柱 端的振 動較大 。同樣 ，在通 道的直 角方向 ，立柱由 于貨叉 作業(yè)時(shí) 的彎矩 作用而 發(fā)生彎 曲，使 伸長著 的伸縮 叉的前 端的撓 度增大。柱端 振動 ： 和貨 叉前端 的撓度 一超過 極限 ， 就成 為堆垛 機(jī)自動 定位的 障礙 ，所以 門架應(yīng) 具有足 夠的強(qiáng) 度和撓 度小的 適當(dāng)剛 度。本次 畢業(yè)設(shè) 計(jì)選取 雙立柱 下部支 承式門 架進(jìn)行 結(jié)構(gòu)計(jì) 算。 堆垛 機(jī)門架 設(shè)計(jì)分 三個(gè)模 塊進(jìn)行 設(shè)計(jì)：(1) 立 柱 模 塊 主 要 有 立柱 、 導(dǎo) 軌 和法 蘭 盤 組 成， 立 柱 通 過法 蘭 盤 與 上橫梁和 下橫梁 聯(lián)結(jié)， 導(dǎo)軌是 載貨臺 沿立柱 上下運(yùn) 行的軌 道，有 時(shí)候堆 垛機(jī)可 以沒有軌 道 ， 載貨 臺直接 在立柱 上運(yùn)行 。 立柱 一般采 用了端 面為矩 形 、 中空 的結(jié)構(gòu) ，在滿 足剛度 和強(qiáng)度 的情況 下使得 重量減 輕，節(jié) 省了材 料，而 且外形 美觀。 立柱模塊 結(jié)構(gòu)如 圖西安工 業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文 ）9圖 構(gòu)圖(2)上橫 梁模塊 上橫 梁模塊 主要有 上橫梁 、 上橫 梁導(dǎo)向 輪組 、 上橫 梁法蘭盤和 緩沖器 等零部 件組成 ，上橫 梁模塊 結(jié)構(gòu)圖 如圖 2. 9所示 。圖 圖上橫 梁一般 很短 ， 是模 塊零件 的支撐 部件 。 上橫 梁上總 共有兩 對導(dǎo)向 輪組 ，通過 支架固 定在上 橫梁上 ，導(dǎo)向 輪組夾 在天軌 兩端， 防止小 型有軌 巷道堆 垛機(jī)傾倒 ，在每 組導(dǎo)向 輪中有 一個(gè)偏 心軸， 用來微 調(diào)導(dǎo)向 輪之間 的間距 夾緊天 軌。上橫 梁法蘭 盤焊接 在上橫 梁的下 端，通 過法蘭 盤與立 柱模塊 聯(lián)結(jié)， 主要用 高強(qiáng)度螺 栓來固 定。緩 沖器固 定在上 橫梁兩 端，當(dāng) 小型有 軌巷道 堆垛機(jī) 運(yùn)動到 巷道兩端 時(shí) ,緩沖 器用來 吸收小 型有軌 巷道堆 垛機(jī)運(yùn) 行能量 ，防止 事故的 發(fā)生。(3) 下橫 梁模塊 下橫 梁是模 塊零部 件的支 撐機(jī)構(gòu) ， 又是 堆垛機(jī) 的承載 構(gòu)件 ， 因此 它要有 足夠的 強(qiáng)度和 剛度 。 法蘭 盤 下橫 梁的上 部 ， 用來 固定減速電 機(jī)，也 是與立 柱模塊 聯(lián)結(jié)的 接口。 下橫梁 導(dǎo)向輪 組通