雙立柱巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)

1、雙立柱巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)（The design of the Double Mast stacker machine）學(xué)生姓名學(xué)號(hào)所在學(xué)院班級(jí)所在專業(yè)申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)學(xué)士指導(dǎo)教師職稱副指導(dǎo)教職稱答辯時(shí)間目錄目錄摘要.2INTRODUCTION3第一章 緒論41.研究背景及內(nèi)容51.1概述51.2有軌巷道堆垛機(jī)的類型61.2.1雙立柱巷道堆垛機(jī)61.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)61.2.3設(shè)計(jì)的目的和意義71.2.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求71.2.5設(shè)計(jì)參數(shù)81.3堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述81.3.1堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)的組成與形式81.4堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算101.4.1堆垛機(jī)鋼絲繩設(shè)計(jì)計(jì)算101.4.2鋼絲繩直徑的確定

2、101.4.3堆垛機(jī)卷筒計(jì)算111.4.4堆垛機(jī)滑輪設(shè)計(jì)計(jì)算141.4.4滑輪的尺寸確定141.4.5堆垛機(jī)電機(jī)選取181.4.6堆垛機(jī)電機(jī)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)19第二章 堆垛機(jī)門架的設(shè)計(jì)計(jì)算212.1門架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)212.2門架的彎矩和撓度21 2.3水平載荷產(chǎn)生的彎距222.4由行走車輪的反力產(chǎn)生的彎距252.5有叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩272.6設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算校核272.6.1 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)272.6.2水平載荷作用下各部分產(chǎn)生的彎矩計(jì)算282.6.3行走輪的作用下產(chǎn)生的彎矩計(jì)算282.6.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力29第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)303.1位置檢測(cè)方式303.2控制的相關(guān)設(shè)計(jì)303.2.1控制總

3、框圖設(shè)計(jì)303.2.2安全檢測(cè)程序設(shè)計(jì)313.2.3入庫(kù)程序設(shè)計(jì)323.2.4出庫(kù)流程設(shè)計(jì)34第四章 堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)35結(jié) 論37致謝.38參考文獻(xiàn)3938摘要摘要隨著現(xiàn)代信息科技的發(fā)展，現(xiàn)代物流對(duì)倉(cāng)庫(kù)的要求越來(lái)越高。對(duì)倉(cāng)庫(kù)的空間布局利用也產(chǎn)生的質(zhì)的變化，這些都得益于堆垛機(jī)的發(fā)展。本課題就針對(duì)巷道式堆垛機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 本文主要涉及的內(nèi)容有堆垛機(jī)的門架的設(shè)計(jì)驗(yàn)算，堆垛機(jī)的提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，堆垛機(jī)的安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其中提升機(jī)構(gòu)主要有電機(jī)的選型，卷筒的設(shè)計(jì)，鋼絲繩的選型，滑輪的設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；堆垛機(jī)；強(qiáng)度校核；機(jī)構(gòu)INTRODUCTION With the developmen

4、t of modern information technology, modern logistics is more and more high to the requirement of the warehouse .Use of warehouse space layout should also produce the qualitative change, all thanks to the development of the stacker .This topic is in view of the type of roadway stacker design calculat

5、ion. This paper mainly relates to the content of the stacker door frame design calculation, the calculation in the design of hoisting mechanism of stacker, the design of the stacker's security gear .The hoisting mechanism mainly have motor selection, the design of the coiling block, the choice o

6、f the wire rope with the design of the pulley, etc.Keyword: automated warehouse; stacker;intensity check ;gear廣東海洋大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)論文雙立柱巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，201111411618，林佳龍）指導(dǎo)教師：俞國(guó)燕第一章 緒論企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)管理要求的不斷提高，使得大多數(shù)企業(yè)意識(shí)到物流系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)減少出貨、進(jìn)貨時(shí)間和降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。而這些的實(shí)現(xiàn)，其實(shí)是依賴于堆垛機(jī)的，堆垛機(jī)的功能特性直徑影響生產(chǎn)的發(fā)展。堆垛機(jī)的功能一般體現(xiàn)在行走定位是否準(zhǔn)確

7、，插取貨物是否到位，緊急突發(fā)狀況應(yīng)急等。1.研究背景及內(nèi)容1.1概述隨著經(jīng)濟(jì)生活水平的提高，國(guó)內(nèi)乃至世界人民的購(gòu)買力有了很大的提高。因此，產(chǎn)品的大量生產(chǎn)造成了產(chǎn)品存放及分區(qū)產(chǎn)生很嚴(yán)重的問(wèn)題，普通倉(cāng)庫(kù)壓力隨之加大。解決此問(wèn)題不能靠人工實(shí)現(xiàn)，也不能通過(guò)擴(kuò)大倉(cāng)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)和配套的堆垛機(jī)也就誕生了。傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)貨物存放不規(guī)范，空間利用不合理，需要投入大量的人力和土地資源。嚴(yán)重的增加了產(chǎn)品的生存成本。企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得不到提高，因此立體倉(cāng)庫(kù)體現(xiàn)出其優(yōu)越性。在以往單位面積能只能存放一單位貨物的情況下，現(xiàn)在的立體倉(cāng)庫(kù)通過(guò)空間的分隔，使得單位倉(cāng)庫(kù)面積下能存放幾倍于以往的貨物。生產(chǎn)成本，及用地成本極大

8、的縮小。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類編號(hào)，將產(chǎn)品信息錄入到ERP和系統(tǒng)，實(shí)時(shí)自動(dòng)對(duì)ERP進(jìn)行控制管理，當(dāng)終端輸入指令，系統(tǒng)自動(dòng)給堆垛機(jī)傳送行走命令，堆垛機(jī)控制系統(tǒng)接收指令后對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作指令，到達(dá)指定位置時(shí)，將控制貨叉進(jìn)行取放貨。與之配合動(dòng)作的是在終端的機(jī)械手，因此堆垛機(jī)對(duì)出入庫(kù)起著非常關(guān)鍵的作用，是立體倉(cāng)庫(kù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。巷道堆垛起重機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展而衍生出來(lái)的產(chǎn)品，主要是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機(jī)，簡(jiǎn)稱堆垛機(jī)。1.2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：按結(jié)構(gòu)的形式分，分為單立柱的巷道堆垛機(jī)和雙立柱的巷道堆垛

9、機(jī)。1.2.1雙立柱巷道堆垛機(jī)雙立柱的巷道堆垛機(jī)的組成有:載貨平臺(tái)（帶貨叉）、上下橫梁、左右兩根立柱。立柱跟橫梁組成一個(gè)長(zhǎng)方形的框架，一般稱為機(jī)架。立柱有方管和圓管，方管不需要加導(dǎo)軌就能達(dá)到起升導(dǎo)軌作用，而圓管沒(méi)有導(dǎo)軌起升會(huì)不穩(wěn)定，所以需要加導(dǎo)軌在圓管上。雙立柱的巷道堆垛機(jī)由于機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)跟材料的特點(diǎn)，其有較高的強(qiáng)度跟剛性，由于用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其有啟動(dòng)和制動(dòng)靈敏的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)軌的特點(diǎn)使得雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。而堆垛機(jī)整體的特點(diǎn)，又使得在高度較高，起重重量較大的倉(cāng)庫(kù)中較普遍使用。按支撐的方式分類，巷道堆垛機(jī)可分為懸掛類型和地面支撐的類型。按行走軌跡的形式不同分，有直線類型，和曲線運(yùn)行類型堆垛機(jī)本文研

10、究的堆垛機(jī)是結(jié)構(gòu)形式為雙立柱的，支撐方式為地面支撐型，并且行走軌跡為直線型的巷道堆垛機(jī)。1.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)要求，堆垛機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄目的是為了減少倉(cāng)庫(kù)占地面積，其寬度一般不超過(guò)載貨臺(tái)的寬度，以實(shí)現(xiàn)減輕自重和導(dǎo)軌的承受壓力，因此限制了整機(jī)的布置和結(jié)構(gòu)的選型；堆垛機(jī)要求能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行插取貨物，所以要求結(jié)構(gòu)件要滿足較高的制造精度和安裝精度。又要保證行走的安全和穩(wěn)定性所以應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求；根據(jù)貨物存取特點(diǎn)，其取料裝置也特殊設(shè)計(jì)，伸縮貨叉較為適用；為滿足精準(zhǔn)化，快速化作業(yè)，堆垛機(jī)的電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計(jì)；任何設(shè)備都會(huì)可能出現(xiàn)故障，堆垛機(jī)也不例外，所以應(yīng)該有特殊的安全保護(hù)裝置

11、，例如斷繩保護(hù)等。1.2.3設(shè)計(jì)的目的和意義傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備簡(jiǎn)單，主要借助人力維護(hù)，存取貨靠人力去操作，效率低下。而倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化的引入，把人從倉(cāng)庫(kù)中解放出去。傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)，存取貨的手續(xù)、環(huán)節(jié)較繁瑣，而倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化則簡(jiǎn)化了這些環(huán)節(jié)，直接通過(guò)終端計(jì)算機(jī)控制，操作機(jī)械設(shè)備完成同樣的操作。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，目的也就是為了簡(jiǎn)化某些環(huán)節(jié)，還為了節(jié)省人力。中國(guó)是制造強(qiáng)國(guó)，沒(méi)有強(qiáng)大的物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是滿足不了高生產(chǎn)水平的要求的。倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的升級(jí)也是關(guān)鍵的一環(huán)節(jié)雙立柱的巷道堆垛機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)揮的就是打破發(fā)展瓶頸的作用。1.2.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求整個(gè)設(shè)計(jì)由兩個(gè)人完成，其中一個(gè)負(fù)責(zé)行走機(jī)構(gòu)，伸縮貨叉機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)；另一個(gè)

12、負(fù)責(zé)起升機(jī)構(gòu)、門架、安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，本文完成的是提升機(jī)構(gòu)、門架、安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。共同完成部分為控制方案，以及動(dòng)畫的內(nèi)容。一、巷道堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1) 巷道堆垛機(jī)的貨叉的零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核；2) 巷道堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核；3) 巷道堆垛機(jī)的提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核；4) 巷道堆垛機(jī)門架及安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核；5) 巷道堆垛機(jī)控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，以及動(dòng)畫的設(shè)計(jì)。二、巷道堆垛機(jī)設(shè)計(jì)要求包括：1) 有比較簡(jiǎn)單的框架架構(gòu)，容易操作；2) 較高的啟動(dòng)和制動(dòng)精度；3) 較長(zhǎng)的使用壽命，及維修方便。1.2.5設(shè)計(jì)參數(shù)堆垛機(jī)總高度6m；起升機(jī)構(gòu)起升速度30m/min；行走機(jī)構(gòu)90m/

13、min；伸縮速度20m/min；載重750KG；貨箱規(guī)格1000×1000×1000。1.3堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述1.3.1堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)的組成與形式堆垛機(jī)有幾大裝置，分別為升降機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)，載貨臺(tái)及取貨裝置。下面將對(duì)雙立柱巷道堆垛機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行介紹分析。1.3.1.1行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由啟動(dòng)部分、制動(dòng)部分、減速部分、聯(lián)軸器、和行走輪部分組成。根據(jù)不同位置可以分為上部行走式，地面行走式，中間行走式等，本文中的行走機(jī)構(gòu)采用的是地面行走式。地面驅(qū)動(dòng)式堆垛機(jī)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)安裝在下橫梁上，車輪直徑較小，兩個(gè)或者四個(gè)稱重輪沿軌道運(yùn)行，固定在上梁的水

14、平導(dǎo)向輪沿固定上導(dǎo)軌運(yùn)行。由于這種堆垛機(jī)的稱重范圍大，所以廣泛應(yīng)用于各種高度的立體倉(cāng)庫(kù)中。堆垛機(jī)的頂部導(dǎo)向是通過(guò)固定在上橫梁工字鋼的水平輪來(lái)實(shí)現(xiàn)的，上橫梁用螺栓和立柱連在一起。下橫梁用槽鋼和鋼板拼焊，行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主從動(dòng)輪，電器柜等都安裝在它上面，下橫梁的兩側(cè)還有緩沖裝置，防止堆垛機(jī)在巷道兩端因失控產(chǎn)生很大的碰撞力。1.3.1.2提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)是載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。提升機(jī)構(gòu)由幾部分組成，分別為電動(dòng)機(jī)，卷筒，鋼絲繩，減速器，制動(dòng)器，及柔性件。提升機(jī)構(gòu)工作速度范圍為12.0-30.0m/min，最高可以達(dá)到48m/min。常用的柔性件有鋼絲繩還有起重鏈兩種。1.3.1.3伸縮貨叉機(jī)構(gòu)貨叉機(jī)構(gòu)是

15、堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)存取貨物的執(zhí)行部件，其裝在堆垛機(jī)載貨臺(tái)上可以橫向伸縮以便向兩側(cè)貨架存取貨物。貨叉多采用三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉，分別由上叉、中叉、下叉組成。貨叉的結(jié)構(gòu)形式為齒輪-齒條方式和鏈輪鏈條方式。圖1-2 伸縮貨叉1.4堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.4.1堆垛機(jī)鋼絲繩設(shè)計(jì)計(jì)算鋼絲繩是起重工作比較常用的繩索之一，根據(jù)堆垛機(jī)工作環(huán)境情況，選擇交互捻鋼絲繩。其拉力強(qiáng)度、耐磨性、撓性等性能都比較好。1.4.2鋼絲繩直徑的確定查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-1-2得到鋼絲繩結(jié)構(gòu)為6×37根據(jù)鋼絲繩所受的最大靜壓力Smax,確定鋼絲繩的直徑d,計(jì)算公式為SpKSmzx式中 Sp鋼絲繩的破斷拉力； K安全系數(shù)，查

16、起重機(jī)械與吊裝表4-3； Smax鋼絲繩的計(jì)算最大拉力根據(jù)算出來(lái)的Sp值，再按鋼絲繩強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)手冊(cè)中查鋼絲繩性能表，確定所要的鋼絲繩直徑。De1e2d式中 D滑輪或卷筒的最小許用直徑，mm; e1取決于起重設(shè)備的類型和工作類型的系數(shù)； e2鋼絲繩的結(jié)構(gòu)系數(shù)，交互捻e2=1，同向捻 e2=0.9 d鋼絲繩的直徑 計(jì)算得Sp=Ab=0.85×1550=1317.5查表取d=13 綜上表示選鋼絲繩型號(hào)：為6×37+13-1550-I-光-右交 圖1-3 鋼絲繩截面1.4.3堆垛機(jī)卷筒計(jì)算1.4.3.1 卷筒的材料與制造卷筒在提升機(jī)構(gòu)中將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為重物的升降或水平的直

17、線運(yùn)動(dòng)。卷筒通常為圓柱型的，特殊要求的卷筒有圓錐形的或曲線形的。本設(shè)計(jì)卷筒采用的是標(biāo)準(zhǔn)槽。材料為強(qiáng)度不低于HT200的灰鑄鐵， 1.4.3.2 卷筒的主要尺寸計(jì)算卷筒的名義直徑D1=hd=325繩槽半徑R=(0.530.56)d 取R=7.15繩槽深度（標(biāo)準(zhǔn)槽）H1=(0.250.4)d 取H1=3.9繩槽節(jié)距（標(biāo)準(zhǔn)槽）P1=d+(24) 取P1=16卷筒厚度（鑄鐵卷筒）0.02D+61012 (D=D1-d) 取D=12卷筒長(zhǎng)度（雙聯(lián)卷筒）L=2L0+L1+L2+Lg L0= HmaxmD1+Z1t=5.5×43.14×325+3×1546 L1=50 L2=3

18、t=45 L=2L0+L1+L2+Lg =246+50+45+50 =332槽底半徑為R=7.0，極限偏差為 0+0.2 d 鋼絲繩直徑 h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)系數(shù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8-2-2選取 D1按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑 D卷筒繩槽底徑 L1無(wú)繩槽的卷筒端部尺寸，按需確定 L2固定繩尾所需長(zhǎng)度，L_23t Lg中間光滑部分長(zhǎng)度，根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角確定 Hmax最大起升高度，取5.5m m滑輪組倍率 Z1鋼絲繩安全圈數(shù)，Z11.53 P繩槽節(jié)距 圖1-4 卷筒1.4.3.3卷筒的強(qiáng)度計(jì)算 卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力條件:L3D1=ASmaxpyN/mm2A 與卷筒層數(shù)有關(guān)的系數(shù)

19、表1-1卷繞層數(shù)系數(shù)卷筒層數(shù)n1234系數(shù)A11.41.82Smax鋼絲繩最大拉力，NP卷筒節(jié)距，mm卷筒壁厚，mmy許用壓應(yīng)力，N/mm2鑄鐵: y=y4.25, y抗拉強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)算y=3.48×104y1.4.4堆垛機(jī)滑輪設(shè)計(jì)計(jì)算1.4.4.1滑輪的結(jié)構(gòu)和材料繩索滑輪一般是用來(lái)導(dǎo)向和支撐，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平衡繩索分支的拉力。承受負(fù)荷不大的小尺寸滑輪（D<350mm）用鑄鐵（HT200）。安裝方式為直接安裝在滾動(dòng)軸承上使用。1.4.4滑輪的尺寸確定 由鋼絲繩直徑d=13查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-1-86得滑輪直徑為315查表8-3-4繩槽半徑 R=7.0 H=22.5

20、B1=40 E=28 C=1.0 R1=13B2=11 B3=2.5 B4=3.0 M=8 N=0 S=10 圖1-3 滑輪尺寸用表選E1型帶滾動(dòng)軸承型號(hào)（滾珠軸承和深溝球軸承）；查表8-3-5得軸承尺寸如下：D5=100 D6=120 E1=120 寬度34 B=85 B4=79B9=75 D7=180 D17=210 S2=10 B3=95圖1-4 滑輪的構(gòu)造1.4.4.2輪轂尺寸（HT200）輪轂采用鑄造，退火處理輪轂孔圓柱度公差t1=輪轂孔的公差帶2查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-3-6得以下尺寸D7=180 D4=M10 D12=11 D15=205 D17=210D19=185 B=85 F1

21、=6.5 D2=260 R2=12螺栓孔數(shù)4 螺釘孔數(shù)n=8圖1-5 滑輪斷面尺寸圖1-6 輪轂綜上選擇滑輪型號(hào)為：滑輪 E 13×315-100 ZB J80 006.3-87滑輪軸承代號(hào)及尺寸：代號(hào)6220 d=100 D=180 B=34 d1124.8 D1155.3 rs=2.1 安裝時(shí)（ds=112 Da=168 ras=2.1）基本額定負(fù)荷：Cr=122KN COr=92.8kn極限轉(zhuǎn)速：3400r/min脂潤(rùn)滑 4300r/min油潤(rùn)滑1.4.4.3滑輪組強(qiáng)度計(jì)算繩索拉力合力 ：P=2Ssin2(N)=2×10×sin4527654輪緣最大彎矩 ：

22、Mwmax=pl16=7654×24716=118 Nmm輪緣最大彎曲應(yīng)力：max=Sl8Wsin2<y(N/mm2)max=Sl8Wsin2=20×2478×8sin45229.5<100N/mm2S繩索拉力，N繩索在滑輪上包角的圓心角l兩輪幅間的輪緣弧長(zhǎng)，mmW輪緣抗彎斷面模數(shù)，mmy許用壓應(yīng)力，取100N/mm2經(jīng)校驗(yàn)，符合要求！ 1.4.5堆垛機(jī)電機(jī)選取選取多速籠型異步電動(dòng)機(jī)提升機(jī)構(gòu)功率P=FV103=1000×9.8×28.2601030.75=6.11KW選取型號(hào)YZ-160M-6額定功率為7.5kw.額定電流17A轉(zhuǎn)速

23、960r/min效率=86%功率因素0.77最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩=TmaxTn=2.1TminTn=1.3參考質(zhì)量 119kg1.4.6堆垛機(jī)電機(jī)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 根據(jù)電機(jī)和卷筒設(shè)計(jì)選擇GY8型帶沉孔接中軸型聯(lián)軸器的基本參數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2得l1=107, l2=142,b=50,s=10, d1=d2=65+ 0.0210 圖1-7 卷筒用聯(lián)軸器d=120，t=70,b=16-0.016-0.018 圖6 卷筒軸鍵槽斷面聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：KW=1.0K=1.5Kt=1.0質(zhì)量M=27.5kgTn=25100000NmKC=KT= K×9550Pwn<TnT=TKWK

24、kZKt=K×9550PwnKkZKt<Tn 3103.8Nm<Tn第二章 堆垛機(jī)門架的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1門架結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 巷道式堆垛機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)也稱門架，是整個(gè)堆垛機(jī)的承重結(jié)構(gòu)。門架主要由上橫梁、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(guò)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)行走。輪軸孔在落地鏜銑床一次裝夾加工完成，確保了主、被動(dòng)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) 16Mn)，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(dòng)焊接技術(shù)，有效克服了整體

25、結(jié)構(gòu)的變形；上橫梁焊于立柱之上，立柱與下橫梁通過(guò)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)。2.2門架的彎矩和撓度堆垛機(jī)的矩形門架是超靜定結(jié)構(gòu)。這里按角變位移法解如下： 堆垛機(jī)門架的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)： Qd提升裝置的重量 Qa頂梁及附件重量 Qc電氣控制柜等的重量 q柱的單位長(zhǎng)度的平均重量產(chǎn)生的慣性力 Qb載物臺(tái)、載的物品等的總重量 作用在門架上的慣性力：H1=gQ1及 Qh1g (:減速度，g =9.8米 /秒) hahd下梁的中心分別到Qa Qd的中心的高度 l立柱中心之間的距離 I立柱CD、EF的慣性距 E縱彈性 模量 C由構(gòu)件中間的載荷在杠端部產(chǎn)生

26、的彎距，稱為載荷項(xiàng)。 頂梁與底梁端部的偏轉(zhuǎn)角度 R 因構(gòu)件兩端變位產(chǎn)生的彎距 Ka=I1h1立柱的剛度 K=Il 頂梁、底梁的剛度 n=KK1剛度比 M彎距由分類A查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得許用應(yīng)力為12300 N/cm.故能滿足上述彎曲應(yīng)力條件.2.3水平載荷產(chǎn)生的彎距作出作用于框架結(jié)構(gòu)的慣性力圖解： 圖2-1框架結(jié)構(gòu)的慣性力圖解1 圖2-2框架結(jié)構(gòu)的慣性力圖解2圖1 列出角變位移方程： Mef=2EKa（2e+f-3R）Mfe=2EKa2f+e-3RMfg=2EKa（2f+g）Mgh=2EKa（2g+f）Mgh=2EKa（2g+h-3R）+CefMhg=2EKa（2h+g-3R）-CfgMeh=2E

27、Ka（2e+h）Mhe=2EKa（2h+e）其中載荷項(xiàng)：Cgh=（1ha）Hb hbha-hb)+Hchc( ha- hc)+q ha12gChg=（1ha）Hb hb(ha-hb)+Hchc( ha- hc)+q ha12g有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式：Mfe+ Mfg=0 Mef +Meh=0Mgf+ Mgh=0 Mhe+ Mhg=0由隔離體靜力平衡方程式：Mef +Mfe+ Mgh +Mdc+Ha ha +Hb hb+ Hchc+ q ha12g=0a+b+cd =4 R+（n6EK）(Chg- Cgh-Ha ha-Hb hb- Hchc- q ha12g)由上面各式，可先求出a、b、c、 R

28、再帶入可求出頂梁底梁內(nèi)力Meh Mhe、Mfg 、Mgf； 、立柱的內(nèi)力Mef = -Meh、Mfe= - Mfg Mgh= - Mgh、 Mhg= - Mhe圖2.2 列出角變位移方程式： Mef=2EKa（2e+f-3R）-Cef Mfe=2EKa（2f+e-3R）+Cfe Mfg=2EK(2b+) Mgf=2EK(2+b) Mgh=2EKa（2+d-3R） Mhg=2EKa（2d+-3R） Meh=2EK(2a+h) Mhe=2EK(2d+a)固端彎距（載荷項(xiàng)） Cef=（1ha）Hdhd(ha-hd)+ q ha12g Cfe=1haHdhdha-hd+ q ha12g Cgh =Ch

29、g=Cfg=Cgf=Ceh=Che有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式： Mef+ Meh=0 Mfe+ Mfg=0 Mgf+Mgh=0 Mhg+ Mhe=0有隔離體靜力平衡方程式： Mef+ Mfe+Mgh+ Mhg+ Hdhd + q ha12g e+f+g+h =4R+(n6EK)( Cef -Cfe- Hdhd - q ha12g)=0 解上面各式，可先求出a、b、d、R。再求出上下梁及立柱的內(nèi)力有水平載荷產(chǎn)生的彎距，可由圖1 圖2疊加得出： Mef= Mef+ Mef Mfg= Mfg+ Mfg Mgh= Mgh+ Mgh Mhe= Mhe+ Mhe又有節(jié)點(diǎn)方程式可得 Mef= -Meh Mfg=

30、 -Mfe Mgh= -Mgf Mhe= -Mhg門架立柱端部的線變位 ： =+=ha(R+R)2.4由行走車輪的反力產(chǎn)生的彎距受力分析圖2.3如下：角位移的方程式為：圖2-3 車輪受力分析圖Mfg2=2EK（2f+g）Mef2=2EK（2e+f）Mfe2=2EK（2f+e）Mgf2=2EK（2g+f）Mgh2=2EK（2g+h）Mhg2=2EK（2h+g）Meh2=2EK（2e+h）+CMhg2=2EK（2d+g）-C固端彎距：C=Va e=n2+nC2EKn+1n+3 f = -nc/2EK(n+1)(n+3)e= -h f= -g Mef2=1(n+1)(n+3)(2n+3)Va Mfe

31、2=1(n+1)(n+3)(nVa )Mhe2=1(n+1)(n+3)n(n+2)Va 在此，Mef2= - Mhg2 ，Mfe2= - Mfg2， Mgf2= - Mgh2，Mhe2= - Meh2V：行走車輪的反力，按1/2（堆垛機(jī)總重量+載重）求出。2.5有叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩由于貨叉作業(yè)，在門架上及與行走方向成直角的方向增加了彎矩，產(chǎn)生了擾度。但是，此彎矩相比前兩種相差很大，而且不會(huì)在貨叉伸出的情況下行走，所以可以認(rèn)為最大彎矩為Ma和Mb合成的彎矩。 2.6設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算校核2.6.1 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)上下梁選用鋼板加槽鋼的焊接件，其中槽鋼規(guī)格為200*75*9，型號(hào)為20#B，I=83

32、50厘米 立柱選用鋼板焊接， I=8900cm） l=1.73m ha=5.95m hb=4.6m hc=1.4m hd=3.0m Qa=210kg Qb=805kg Qc=51kg Qd=255kgq=0.85kg/cm /g=0.1 H=0.1Q 立柱重為56220.84944.2kg堆垛機(jī)總重量（自重+載重）=210+805+51+255+944.2+400=2665.2kg載重增加20%作為試驗(yàn)載荷，為500（1+20%）=600kg根據(jù)前面的討論，關(guān)于載荷的補(bǔ)加系數(shù)，對(duì)堆垛機(jī)的沖擊系數(shù)取第三類，即1.4，作業(yè)系數(shù)M*=1.1。則載荷組合為M*（Sg+Sl+Sh）。 各部分的彎矩n=K

33、K=IhIl=2.75固定端的彎矩:Cef=33Nm Cfe=12 NmCgh=104Nm Chg=101NmR=R+R=0.0018+0.00075=0.00255行走停止時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)使立柱上端產(chǎn)生的線變位： =17800.0025=4.45cm(注：值容許范圍一般在2.45cm,符合要求)2.6.2水平載荷作用下各部分產(chǎn)生的彎矩計(jì)算Meh1=M*（Meh+Meh）=1.1（186.4+76.3）=288.9Nm Mfg1= M*(Mfg1+Mfg1)=1.1(170.5+73.5)=268.4NmM= M*(M+M)=1.1(178.3+73.5)=276.9Nm Mhe1= M*(Mhe1

34、+Mhe1)=1.1(176.3+75.1)=276.5Nm 2.6.3行走輪的作用下產(chǎn)生的彎矩計(jì)算 V=M*8000-2300-23002=4906kg固端彎矩: C=490645=220. 8Nm因此:M=87.5Nm M=28.3Nm M=133.5 Nm最大彎矩:Mef= -288.9+87.5= -201.4 NmMfe= -268.4+28.3= -240.1NmMfg=268.4-28.3=240.1NmMgf=276.9+28.3=305.2 NmMgh= -276.9-28.3= -305.2 NmMhg= -276.5-87.5= -364 NmMhe=276.3+133.

35、5=409.8NmMeh=288.9-133.4=155.5 Nm2.6.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力上下梁的斷面系數(shù)Z=496 cm,柱的斷面系數(shù)Z=788cm則:ef= -250N/cm fe= -3015N/cm fg=4786 N/cm gf=614 N/cm gh= -3871 N/cm hg= -4615 N/cm he=8232 N/cm eh=2875 N/cm隨著堆垛機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng),這些應(yīng)力循環(huán)出現(xiàn),在下梁E和H點(diǎn)產(chǎn)生最大應(yīng)力振幅.如用應(yīng)力比法,則K= -2875 8232= -0.35,按切口分類為A,可查出疲勞許用應(yīng)力為12550 N/cm.故能滿足上述彎曲應(yīng)力的條件.第三章 控制

36、系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能主要包括動(dòng)作控制，即行走運(yùn)動(dòng)，上下運(yùn)動(dòng)，貨叉伸縮運(yùn)動(dòng)的控制，位置檢測(cè)控制，即快速確定位置，安全控制，即檢測(cè)堆垛機(jī)是否具有可運(yùn)行性，其主要表現(xiàn)形式是在貨物的出庫(kù)、入庫(kù)、取貨、放貨控制上。3.1位置檢測(cè)方式要控制堆垛機(jī)的運(yùn)行并到達(dá)指定的位置進(jìn)行作業(yè)，必須有控制方式和確定的位置地址才能準(zhǔn)確工作。位置地址的確定主要有相對(duì)位置認(rèn)址和絕對(duì)位置認(rèn)址。 1.相對(duì)位置認(rèn)址 貨架中的貨格都有自己的偏號(hào)，層編號(hào)與列編號(hào)，當(dāng)?shù)刂诽?hào)輸入到控制系統(tǒng)后，計(jì)數(shù)器接受指令用目的編號(hào)地址減去所在編號(hào)地址，差值就代表要走過(guò)的相對(duì)位置。走過(guò)的列數(shù)和層數(shù)都進(jìn)行計(jì)算，即將到達(dá)目標(biāo)地址時(shí)則減速運(yùn)行，到達(dá)時(shí)就停

37、止。 2.絕對(duì)位置認(rèn)址 給貨格進(jìn)行編號(hào)，層編號(hào)和列編號(hào)，對(duì)控制裝置輸入編號(hào)時(shí)，系統(tǒng)接收指令并對(duì)指令進(jìn)行讀取，檢測(cè)到相應(yīng)的時(shí)機(jī)位置，然后通過(guò)地址運(yùn)算器進(jìn)行比較再行走，當(dāng)行進(jìn)到一定編號(hào)地址時(shí)開始減速，到達(dá)時(shí)則停止運(yùn)行。 本設(shè)計(jì)采用的是絕對(duì)位置地址控制來(lái)對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行定位。 在控制系統(tǒng)上采用光電開關(guān)和地址擋板來(lái)定位。 兩對(duì)光電開關(guān)的位置安裝時(shí)設(shè)置一定的距離，擋板有一定長(zhǎng)度，運(yùn)行時(shí)，第一個(gè)開關(guān)用于計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到一定時(shí)，減速運(yùn)行，當(dāng)另一塊開關(guān)被擋光時(shí)，堆垛機(jī)停止。3.2控制的相關(guān)設(shè)計(jì)3.2.1控制總框圖設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)，必須有總控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控，位置認(rèn)址，貨物檢測(cè)，運(yùn)行控制等部分，其控

38、制系統(tǒng)整體框圖如圖4.1圖3.1控制系統(tǒng)整體框圖3.2.2安全檢測(cè)程序設(shè)計(jì)堆垛機(jī)要進(jìn)行正常工作，每次啟動(dòng)時(shí)都必須進(jìn)行安全檢測(cè)，安全檢測(cè)程序是堆垛機(jī)運(yùn)行前首先運(yùn)行的程序，其作用是檢測(cè)上次關(guān)機(jī)是否正確安全，位置是否正確，確保安全后才繼續(xù)運(yùn)行其他程序，如圖3.2為安全檢測(cè)流程圖圖3.2安全檢測(cè)流程圖3.2.3入庫(kù)程序設(shè)計(jì)貨物在入庫(kù)前，對(duì)貨物進(jìn)行分配和標(biāo)記，分配完后，由輸送系統(tǒng)及貨物輸送到巷道口的入庫(kù)臺(tái)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)入庫(kù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存，堆垛機(jī)接收到指令后便進(jìn)行相關(guān)的入庫(kù)操作，入庫(kù)流程圖如圖4.3所示，圖3.3入庫(kù)流程圖另外，如果入庫(kù)過(guò)程中出現(xiàn)故障，如傳感器失靈，堆垛機(jī)受到?jīng)_擊等情況時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并在人工操作下完成復(fù)位。3.2.4出庫(kù)流程設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的入庫(kù)操作與出庫(kù)相似，出庫(kù)前對(duì)計(jì)算機(jī)輸入相應(yīng)的出庫(kù)數(shù)據(jù)，堆垛機(jī)接受指令后，開始對(duì)貨物進(jìn)行定位和檢測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的出庫(kù)運(yùn)行，如圖4.4為出庫(kù)流程圖， 圖3.4出庫(kù)流程圖 同樣的，當(dāng)堆垛機(jī)在出庫(kù)時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)作出相應(yīng)的自動(dòng)報(bào)警狀態(tài)以警示處理，在人工與自動(dòng)操作下進(jìn)行解決。第四章 堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)堆垛機(jī)的安全機(jī)構(gòu)是防止鋼絲繩突然斷裂而添加的安全保護(hù)裝置。本文的安全機(jī)構(gòu)形式為伸縮銷式，如圖，在吊籃合適的位置各焊一條長(zhǎng)度適宜的42×35的無(wú)縫鋼管，在鋼管內(nèi)安裝一個(gè)鋼制圓銷，在圓銷一端用小環(huán)鏈接已鋼絲繩，穿