雙立柱巷道式堆垛機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化一、課題簡(jiǎn)介1、 課題研究任務(wù)有軌巷道堆垛機(jī)基本功能是在控制系統(tǒng)或人工控制下，按照指令完成對(duì)貨架內(nèi)及站臺(tái)貨物的存取和輸送。主要?jiǎng)幼髅枋觯河熊壪锏蓝讯鈾C(jī)在貨架巷道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，可以分解為沿貨架巷道軌道行走運(yùn)動(dòng)、沿有軌巷道堆垛機(jī)立柱或立柱導(dǎo)軌的垂直起升運(yùn)動(dòng)和對(duì)出入庫(kù)站臺(tái)的貨物的存取運(yùn)動(dòng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單敘述為：在堆垛機(jī)的頂部和底部上分別裝有一組或兩組導(dǎo)向輪，夾持著天軌和地軌（天軌安裝于貨架上，地軌安裝在地面上），行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)與地軌接觸的行走輪，在天軌和地軌的約束下，堆垛機(jī)在巷道內(nèi)水平行走；系著鋼絲繩或鏈條的載貨臺(tái)，在起升電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下拉動(dòng)載貨臺(tái)使其沿立柱或者立柱兩側(cè)的導(dǎo)軌完成升降運(yùn)動(dòng)；貨叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)行程倍增機(jī)構(gòu)，使上叉完成左右存、取貨物運(yùn)動(dòng)。三種運(yùn)動(dòng)分別在控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制下，完成貨物的出、入庫(kù)工作。為完成有軌巷道堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)的基本功能，設(shè)備必須具備三個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)功能，需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行有效的控制，有軌巷道堆垛機(jī)除了完成貨物的存取外，設(shè)備安全也是其功能中的重要組成部分。2、 相關(guān)參數(shù)堆垛機(jī)額定起重量：300kg；行走最大速度:；升降最大速度:；貨叉速度:；貨箱尺寸：長(zhǎng)X寬X高=500X500X500mm；注：寬度方向?yàn)樨洸娌嫒》较?。二、課題詳細(xì)方案設(shè)計(jì)（一）總體方案:1、 為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、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[1]2、 有軌巷道堆垛機(jī)的現(xiàn)有類型及設(shè)計(jì)選用類型按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有軌巷道堆垛機(jī)分類方式多種多樣，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類。在目前立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用中，堆垛機(jī)最常見的是按結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行軌跡分類。（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)①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。雙立柱堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，普遍采用鏈條或鋼絲繩傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪或鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條牽引載貨臺(tái)沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)②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2所示。圖2單立柱有軌巷道堆垛機(jī)（2）、按運(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)堆垛機(jī)水平驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在堆垛機(jī)下橫梁上，通過電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使堆垛機(jī)沿水平方向運(yùn)行，此種地面驅(qū)動(dòng)方式使用最為普遍。一般用兩個(gè)承重車輪，沿鋪設(shè)在地面上的軌道（通常叫地軌）運(yùn)行。通過下部?jī)山M水平輪沿軌道運(yùn)行導(dǎo)向，在堆垛機(jī)頂部?jī)山M導(dǎo)向輪沿上軌道（通常叫天軌）運(yùn)行輔助導(dǎo)向。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(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。此種堆垛機(jī)通常叫做轉(zhuǎn)軌堆垛機(jī)。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(kù)頻率較低的立體倉(cāng)庫(kù)。因?yàn)椴坏珗?chǎng)地要受到轉(zhuǎn)彎半徑的限制，而且轉(zhuǎn)彎時(shí)速度特別慢，不能滿足出人庫(kù)頻率高的立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)[2]綜上所述各類堆垛機(jī)的特點(diǎn)，雙立柱堆垛機(jī)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)，且所設(shè)計(jì)的為出入庫(kù)頻率較低的立體倉(cāng)庫(kù)，故選用雙立柱、U型軌道式堆垛機(jī)。其轉(zhuǎn)軌形式如圖3：圖3堆垛機(jī)轉(zhuǎn)彎示意圖3、設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)一般把有軌巷道堆垛機(jī)水平運(yùn)行的方向稱為X方向，起升運(yùn)行的方向稱為Y方向，貨叉運(yùn)行的方向稱為Z方向。有軌巷道堆垛機(jī)沿X、Y和Z三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)完成貨物的搬運(yùn)是有軌巷道堆垛機(jī)的基本功能。有軌巷道堆垛機(jī)總功能可分解為沿X方向的運(yùn)動(dòng)的分功能、沿Y方向的運(yùn)動(dòng)的分功能和沿Z方向的運(yùn)動(dòng)分功能，如圖4所示:圖4有軌巷道堆垛機(jī)總功能沿X方向的水平運(yùn)動(dòng)的分功能主要由有軌巷道堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)來完成，行走機(jī)構(gòu)主要有電機(jī)、主動(dòng)行走輪、被動(dòng)行走輪、行走輪軸、軸承等主要零部件組成。電動(dòng)機(jī)裝在主動(dòng)行走輪上，驅(qū)動(dòng)有軌巷道堆垛機(jī)在地軌上運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)電源切斷時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠自動(dòng)制動(dòng)，使有軌巷道堆垛機(jī)停止在立體庫(kù)的巷道中。沿Y方向的起升運(yùn)動(dòng)的分功能主要由起升機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。起升機(jī)構(gòu)主要有起升電機(jī)、卷筒、鋼絲繩等零部件組成。鋼絲繩與載貨臺(tái)相連接，與上橫梁的鏈輪組成封閉結(jié)構(gòu)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過鋼絲繩傳動(dòng)帶動(dòng)載貨臺(tái)在立柱的導(dǎo)軌上進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。沿Z方向伸縮的運(yùn)動(dòng)分功能主要由貨叉機(jī)構(gòu)來完成貨物的存取，貨叉主要由電動(dòng)機(jī)、下叉、中叉、上叉、雙嚙合齒輪、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及齒輪齒條傳動(dòng)組等零部件組成3］。有軌巷道堆垛機(jī)三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)都是在控制系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)的。另外，為保證機(jī)器及人員的安全，應(yīng)有一些輔助安全保護(hù)功能：運(yùn)動(dòng)防護(hù)功能是有軌巷道堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)中重要的安全功能，該功能部件由安裝于地軌終端的機(jī)械緩沖裝置構(gòu)成。該功能部件保護(hù)有軌巷道堆垛機(jī)在控制失去作用的條件下，將有軌巷道堆垛機(jī)運(yùn)行的動(dòng)能吸收，避免有軌巷道堆垛機(jī)發(fā)生沖出軌道等惡性事故，終端防護(hù)緩沖堆垛機(jī)質(zhì)量和運(yùn)行速度有關(guān)，需要按照標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有軌巷道準(zhǔn)選擇。載貨臺(tái)斷繩保護(hù)，當(dāng)堆垛起重機(jī)載貨臺(tái)的起吊裝置失控、載貨臺(tái)產(chǎn)生加速度下墜時(shí)，應(yīng)有保護(hù)裝置對(duì)載貨臺(tái)施加制動(dòng)力，確保機(jī)構(gòu)、貨物及工作人員的安全4］。4、堆垛機(jī)的組成:。1 2 3zoJ何/礙zoJ何/礙圖5有軌雙立柱巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)圖（二）、堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇1、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L*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)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；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。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、 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。采用帶水平輪的車輪組，為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向⑹。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)下部，容易維修保養(yǎng)。3、 堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路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)［7］。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。4、 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路貨叉機(jī)構(gòu)是有軌巷道堆垛機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)，貨叉機(jī)構(gòu)安裝在載貨臺(tái)上，能夠雙向伸出，以便向貨格存取貨物。貨叉機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、鏈輪、鏈條、齒輪、齒條、下叉、中叉、上叉、滾針軸承等組成。由于要求在設(shè)計(jì)貨叉時(shí)，其本身的長(zhǎng)度要小于堆垛機(jī)運(yùn)行巷道的寬度，以防止小型有軌巷道堆垛機(jī)在運(yùn)行過程中與巷道兩邊的貨架發(fā)生碰撞；在貨叉進(jìn)行存取貨物時(shí)，貨叉的行程又要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道的寬度，來完成貨物的存取。因此，貨叉在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成行程倍增結(jié)構(gòu)，來滿足貨叉功能要求。通常行程倍增結(jié)構(gòu)采用三級(jí)齒輪齒條直線差動(dòng)式貨叉機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下：圖6貨叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖這種結(jié)構(gòu)的貨叉工作原理是電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，通過齒輪齒條嚙合傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)中叉運(yùn)動(dòng)，安裝在中叉上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下叉嚙合，而下叉是固定的，從而驅(qū)動(dòng)上叉存取貨B9］。5、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30-40mm，檢測(cè)元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器口。"（3） 載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)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(kù)時(shí)，必須檢測(cè)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)提升鋼絲繩通過壓簧與載貨臺(tái)相連，當(dāng)鋼絲繩由于長(zhǎng)時(shí)間使用或意外原因忽然斷裂時(shí)，彈簧彈開鏈條，檢測(cè)裝置檢測(cè)到鋼絲繩時(shí)，便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不至于掉下來，同時(shí)整個(gè)堆垛機(jī)停止運(yùn)行u。三、堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提升重量Cp=3000N，司機(jī)室與載貨臺(tái)重量Ci=15000N，起升速度v=，起升高度H=5m。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)一載荷狀態(tài)和利用等級(jí)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(jí)T4，載荷情況L2,工作級(jí)別M42、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：S="=3000+15000=9184Nmax qa^ 2xlx0.980Q——起升載荷（N），Q=Cp+C1；CP 起升質(zhì)量，即起重量（kg）；q——滑輪組倍率；a——滑輪組鋼絲繩卷入卷筒根數(shù)；^0——機(jī)構(gòu)總效率，。本機(jī)構(gòu)中q=2，a=1依據(jù)最大靜拉力選擇6X7型的鋼絲繩，鋼絲強(qiáng)度極限。.=1570MPa，取選擇系數(shù)C=。鋼絲繩直徑為d=C\：SmX=0.09^9184=9.49mm，取d=10mmo鋼絲繩的最小破斷拉力Fo=（纖維芯鋼絲繩），鋼絲繩的安全系數(shù)為n=氣0匕=100：I*8=6.4＞，滿足要求。S 9184選擇鋼絲繩標(biāo)記為：6X7+NF10GB/T8918-19963、選擇卷筒取彎曲頻率系數(shù)h2=1，卷筒的工作級(jí)別系數(shù)h1=16,滑輪的工作級(jí)別系數(shù)h1=18o卷筒最小直徑D-hhd=16x1x6=96mmdmin 12滑輪最小直徑D =hhd=18xlx6=108mmcmin12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(cè)量的卷筒直徑（名義直徑）140mm，則以鋼絲繩圈中心測(cè)量的卷筒直徑為D=150mm。d卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒，槽距p=13mm，則卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng):,,aHz ,2x5X1000L=( +2)p=( +2)x13=302mmd .故，卷筒總長(zhǎng)為L(zhǎng)d=L0+2L1+L2=420mm。L1——無繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要決定；L2——固定鋼繩所需長(zhǎng)度，約為3p。選擇卷筒的標(biāo)記為：A150X287-6X13-5X2-左JB/T4、 選擇滑輪根據(jù)鋼絲繩直徑選擇滑輪直徑D=260mm滑輪標(biāo)記為：A10X260-45JB/5、 選擇電動(dòng)機(jī)[12]電動(dòng)機(jī)的靜功率：P=工=18000X0.15=3.18削st1000Hm1000x0.85x1v 額定起升速度（m/s）；門一一機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似取門=0.85；m——機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)。為安全起見，。選擇電動(dòng)機(jī)為繞線型異步電動(dòng)機(jī)：YZR160M1，，轉(zhuǎn)速為930r/min,，信-m2，轉(zhuǎn)子繞組開路電壓為138V。6、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：vx60 0.15x60n= x1000= x1000=19.8,/mind 兀Q 3.14x150d.930i= =46.96傳動(dòng)總速比 19.1，選用JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第I檔速比i二，選用減速器為：JQZ-250-I-4-Z。7、 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，。選用LM6型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.0114kgm2，能長(zhǎng)期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為710Nm。8、 制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì)在堆垛機(jī)上使用的制動(dòng)器，在走行裝置上作走行減速與停止之用。在升降方面用來使運(yùn)動(dòng)中的載荷減速并在停止后保持安全，必須有足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一般規(guī)定，，但一般在走行方面的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩值為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的100%即可。9、 載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置堆垛垛起重機(jī)載貨臺(tái)架運(yùn)行安全可靠，，當(dāng)承載鋼絲繩斷裂時(shí)，斷繩保護(hù)裝置應(yīng)能可靠地動(dòng)作，，同時(shí)，、獨(dú)立可靠地工作的性能。目前，鋼絲繩提升式施工升降機(jī)安全防墜器按制動(dòng)形式不同，大致分為滑楔式、偏心輪式及銷式三類。（1）、滑楔式安全防墜器滑楔式安全防墜器結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，它主要由動(dòng)滑楔、定滑楔及控制系統(tǒng)組成。其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將動(dòng)滑楔向上推動(dòng)時(shí)，動(dòng)滑楔相對(duì)定滑楔產(chǎn)生水平位移，動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌接觸后產(chǎn)生摩擦力，摩擦力阻滯動(dòng)滑楔隨吊籠一起下滑，而此時(shí)動(dòng)滑楔與定滑楔相對(duì)水平位移繼續(xù)增大，導(dǎo)致動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌摩擦力也繼續(xù)增大，直至制動(dòng)為止［1。］這類安全防墜器制動(dòng)快捷迅速，平穩(wěn)沖擊小，但對(duì)動(dòng)滑楔的制作精度、導(dǎo)軌的直線度和平整度要求較高。1 2 3圖7滑楔式安全防墜器（2）、偏心輪式安全防墜器偏心輪式安全防墜器結(jié)構(gòu)如圖8所示，它的制動(dòng)機(jī)構(gòu)由偏心輪機(jī)構(gòu)組成，其制動(dòng)原理為:當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將偏心輪向上旋轉(zhuǎn)后，偏心輪與滑軌接觸，產(chǎn)生摩擦，隨著吊籠繼續(xù)下滑，偏心輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，由于偏心的原因，偏心輪對(duì)導(dǎo)軌的正壓力增大，摩擦力也繼續(xù)增大，直至制動(dòng)為止。這類安全防墜器的制動(dòng)迅速平穩(wěn)，但對(duì)偏心輪制作精度、滑軌的直線度和平整度要求較高，加工難度大。圖8偏心輪式安全防墜器（3）、銷式安全防墜器銷式安全防墜器機(jī)構(gòu)如圖9所示，它的制動(dòng)器由銷機(jī)構(gòu)組成，其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將銷彈出后，根部卡在吊籠橫梁上，端部卡在塔身橫桿上而制動(dòng)。這類安全防墜裝置制動(dòng)時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但銷對(duì)塔身橫桿由于消耗重力功和慣性動(dòng)能而產(chǎn)生很大沖擊，故要求滑銷、吊籠橫梁和塔身的強(qiáng)度較高［14，15］。圖9銷式安全防墜器（4）、技術(shù)指標(biāo)要求制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)距離是安全防墜器最為重要的性能指標(biāo)，根據(jù)《施工升降機(jī)規(guī)范》，設(shè)定具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)為:制動(dòng)時(shí)間：tws；制動(dòng)距離：SWm。在滿足以上兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的同時(shí)，應(yīng)盡量提高安全防墜器的可靠性。同時(shí)，還應(yīng)該考慮到如何簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，使其便于安裝調(diào)試。、安全防墜器總體方案的制定通過對(duì)現(xiàn)有制動(dòng)形式的研究與分析，這里安全防墜器采用了瞬時(shí)式楔塊制動(dòng)。該安全防墜器主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是當(dāng)提升鋼絲繩斷裂時(shí)安全防墜器動(dòng)作的動(dòng)力源。它的形式有電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)，還可以采用彈簧、人工控制形式。對(duì)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏，并根據(jù)實(shí)際情況合理地選用驅(qū)動(dòng)形式。這里采用彈簧作為安全防墜器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)由發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)到制動(dòng)機(jī)構(gòu)之間運(yùn)動(dòng)的傳遞，其形式有很多種，這里設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由連桿構(gòu)成，這是因?yàn)檫B桿機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)準(zhǔn)確、工作靈活可靠，便于安裝調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)；制動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)升降機(jī)發(fā)生故障時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下完成對(duì)載貨臺(tái)的制動(dòng)，安全防墜器制動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的選擇取決于提升設(shè)備的形式和布置方式以及軌道的形式。軌道一般分為軟性軌道和剛性軌道，軟性軌道主要是鋼絲繩。升降機(jī)采用鋼絲繩提升載貨臺(tái)，軌道采用剛性軌道，材料為冷拉鋼板。由于導(dǎo)軌表面的光滑度，以及導(dǎo)軌與塔身之間的連接板都會(huì)影響載貨臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)，因此為了防止載貨臺(tái)在上下運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)被卡、擱的情況，將制動(dòng)楔塊做成非封閉的形式。采用雙向制動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)相對(duì)的動(dòng)滑楔，布置在導(dǎo)軌兩側(cè)，兩個(gè)動(dòng)滑楔由導(dǎo)軌兩側(cè)等距抱緊。動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌表面相接觸，具有承載能力大，制動(dòng)準(zhǔn)確，工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)原理如下：

II圖10II圖10載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置工作原理示意圖1.滾輪2.動(dòng)滑楔3.墊鐵4.U型螺栓5.拉臂支架6.拉臂7.活動(dòng)板8.立柱面9.彈簧10.拉桿11.提升滑輪四、堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì)（一）、堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)提升重量C=3000N，運(yùn)行速度v=1m/s，堆垛機(jī)重量C=50000N，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M4。P1、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,，則最大一個(gè)車輪由堆垛機(jī)自重引起的輪壓為:500004500004x1.2=15000N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:從而可得車輪的最小輪壓（就是空載輪壓）:R.=R=15000N最大輪壓為滿載輪壓，即：R=R+R1=15750N車輪的等效疲勞計(jì)算載荷為：R=2",+ =2*成5。+15°°。=也。*t3采用帶水平輪的車輪組，車輪采用有輪緣車輪，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,。2、選擇電動(dòng)機(jī)取運(yùn)行阻力系數(shù)?=0.0095（滾動(dòng)軸承），于是:弓=3G=0.0095x(3000+50000)=503.5NG 運(yùn)行質(zhì)量的重力（N）取機(jī)構(gòu)的總效率門。=°.85，則運(yùn)行靜功率為:P=勺=503.5x1=0.59KWst1000n 1000x0.850選用機(jī)座號(hào)為QS08的三合一減速器，其內(nèi)含電動(dòng)機(jī)是機(jī)座號(hào)為112M的YZR型繞線型電動(dòng)機(jī)，在JC=25%時(shí)，，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0.0275kg-m2。3、緩沖器的選擇堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中控制系統(tǒng)失控時(shí)，就會(huì)和巷道口的機(jī)械裝置發(fā)生碰撞，為了減小碰撞時(shí)對(duì)堆垛機(jī)造成的危害，在堆垛機(jī)上的下橫梁兩端安裝了緩沖器。緩沖器主要用來吸收發(fā)生碰撞時(shí)所產(chǎn)生的能量，緩沖器的緩沖容量W按下式計(jì)算：W=（G0+G］）V/（2X）=15kN-m式中W——緩沖器緩沖容量（kN-m）；V 碰撞瞬時(shí)速度（m/min）；0G——堆垛機(jī)自重（kg）；0G1 額定起重量（kg）。選擇：HT3-1600②，緩沖容量為16kN-m，緩沖行程為120S/mm，緩沖力為273Pj/kN。（二）、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，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。，邊寬度為125mm，邊厚度為10mm，內(nèi)圓弧半徑為14mm。立柱鋼板選用公稱厚度為10mm

的熱軋鋼板，法蘭盤鋼板也選用公稱厚度為10mm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60mm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。五、堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)1、貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型取運(yùn)行阻力系數(shù)?=0.85，于是:F=3G=0.85x3000=2550Nf式中G 運(yùn)行質(zhì)量的重力（N）取機(jī)構(gòu)的總效率門0=0.9，則運(yùn)行靜功率為:P=FfV=2550x0.15=0.425KWst10001 1000x0.90電動(dòng)機(jī)選擇型號(hào)為YEJ801—4的電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，，轉(zhuǎn)速為1390r/min。聯(lián)軸器選用型號(hào)為AQ—01的鋼球離心式軟起動(dòng)安全聯(lián)軸器，，具有過載保護(hù)功能。減速器選用減速比為29的WD系列擺線針輪減速器，機(jī)座號(hào)為WD—3，。2、貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算[16]設(shè)計(jì)要求貨叉的伸縮速度v為9m/min，即9000mm/min。齒輪齒條分度圓直徑為60mm，則圓周長(zhǎng)度為C=兀d=3.14x60=188.4mm安裝在中叉上的中間軸是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，其上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下兩個(gè)齒條嚙合，故齒輪轉(zhuǎn)速為n=V=^000=47.7r/minC188.4（1）選擇齒輪、齒條材料齒輪選用45齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)HBS1=245--275HBS齒條選用45齒條選用45號(hào)鋼正火HBS2=210--240HBS（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算v=(0.013?0.022)nvP/n=(0.013?0.022)483'0.42/48

v，取v=0.2m/s。確定齒輪齒條傳動(dòng)精度等級(jí)為第II公差組8級(jí)齒輪的分度圓直徑:, '2KTu+1ZZZ、平E丁(卞丁)2Ld H齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取湖廣。.4。齒輪齒數(shù)Z廣2。。由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和減速器的傳動(dòng)比計(jì)算出傳動(dòng)軸上的齒輪的轉(zhuǎn)速:n=1390=48,/min29雙嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速也為13r/min，則:齒輪轉(zhuǎn)矩：T1=X106P/n=X106XN-mm載荷系數(shù)陟KfKa七使用系數(shù)k=1。A動(dòng)載荷系數(shù)與=。齒向載荷分布系數(shù)K齒向載荷分布系數(shù)Kp=。齒間載荷分布系數(shù)K:

齒間載荷分布系數(shù)K:

a由b=0及s,=幻=[1.88-3.2(1+￡)]cosp=1.68，查得K’=1 2則載荷系數(shù)k的初值k=1XXX=彈性系數(shù)Z=t'N/mm2。E節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)Z節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)ZH=。重合度系數(shù)z廣。許用接觸應(yīng)力9HlimZ/Z"1。接觸疲勞極限應(yīng)力。〃i"^Hlim2c =570N/mm2Hlim1=460N/mm2Hlim2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為:N1=60叫=60x48xlx8x300x8=5.5x107N2=NJr=4.6x107接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)ZN=ZN=1硬化系數(shù)zw=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)七=1.1Hg]=570X1X1/=518N/mm2H1g]=460X1X1/=418N/mm2H2TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"7<2KTu+1,ZZZ、 ，'2x1.74x835601.2+1,189.8x2.5x0.87、 “d1tz .了("KT)2=V—04?寸(—4^)2=40mm\o"CurrentDocument"d H取m=3mmd40°齒輪模數(shù)m=才= =2mm,取m=3mm\o"CurrentDocument"Z, 20齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為d1=mZ1=3X20=60mm。圓周速度v=nd1n=0.18m/s60000與估取v=0.2m/s相近，滿足要求t因?yàn)辇X寬系數(shù)中d=0.4所以齒輪齒寬b=9d-d]=0.4x60=24mm對(duì)于正常齒，h*=1,c*=0.25齒頂高h(yuǎn)=h*m=1x3=3mm齒根高h(yuǎn)=(h*+c*)m=(1+0.25)x3=3.75mmfa齒頂圓直徑d=d+2h=60+2x3=66mma a齒根圓直徑d=d-2七=60—2x3.75=52.5mm取齒條齒根高h(yuǎn)=3mmf齒條齒頂高h(yuǎn)=3.5mm齒條寬度b=25mm齒條總高度H—h+h+h=3.5+3+4=10.5mm式中h為輪齒底部到齒條底部的高度1齒距p=兀m=3.14x3—9.42mm齒厚s=兀m/2—3.14x3/2—4.71mm齒槽寬e=兀m/2—3.14x3/2—4.71mm（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。=2^.yYY<g]Fbdm FaSaef齒形系數(shù)Y 齒輪Y=Fa Fa1齒條Y=Fa2應(yīng)力修正系數(shù)Y齒輪Y=Sa 2齒條Y=Sa2重合度系數(shù)Y=0.25+0.75/e—0.25+0.75/1.68—0.7許用彎曲應(yīng)力9]=bYY/SF FlimNXF彎曲疲勞極限? =460N/mmFlim1?f].2=390N/mm彎曲壽命系數(shù)Yn=Yn=1尺寸系數(shù)Yx=1安全系數(shù)S=F則：[?]=?YY/S=460x1x1/1.25—368N/mm2F1 Flim1%X1 F[?]=?YY/S=390x1x1/1.25—312N/mm2F2 Flim2N2X2F故af1=2XX83560XXX(60X180X6)=mm<[c^1]nf2=2XX83560XXX(50X180X6)=mm2<[a^2]3、貨叉撓度的計(jì)算如果貨叉伸出作業(yè)時(shí)，叉端撓度太大，就會(huì)影響有軌巷道堆垛機(jī)正常作業(yè)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)與貨架發(fā)生干涉，造成事故。因此，貨叉設(shè)計(jì)的基本原則是在保證貨叉強(qiáng)度的前提下，使其前端撓度盡量小。假設(shè)有軌巷道堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中立柱不發(fā)生變形，根據(jù)貨叉的支承結(jié)構(gòu)，做出受力分析簡(jiǎn)圖如圖11所示。圖11貨叉機(jī)構(gòu)的受力分析圖中，a，b，c，d，e，f，g，h，m和n分別是各支點(diǎn)間的尺寸，11，12，13分別是下叉、中叉和上叉的慣性矩，E是材料的彈性模量。a=55cm，b=45cm，c=16cm，d=45cm，e=8cm，g=100cm，m=61cm，n=69cm，h=126cm，11=cm4，12=cm4，13=cm4，Q=6000N(包括貨叉伸長(zhǎng)部分重量和貨箱重量在內(nèi))，彈性模數(shù)E=X1011Pa。上叉撓度計(jì)算貨叉在貨物的作用下，在上叉D處和E處的產(chǎn)生支反力上叉受力和撓度變形簡(jiǎn)圖如圖12所示。圖12上叉撓度簡(jiǎn)圖由上圖利用受力平衡和彎矩平衡可求得上叉支點(diǎn)D、E處的支點(diǎn)反力、轉(zhuǎn)角微分方程和撓度方程，其公式分別為F=三Qdde+dF=Qed

.d8 eQx2.i=一=_ +1dx 2EI3d0eQx3 .e5=_6EId七03當(dāng)x=d時(shí)，60=0,8=0,所以eQdl= o6EI3得E處的傾角為：所以載荷Q在E點(diǎn)產(chǎn)生的撓度為:(h—m)=—cmeQd(h—m)=—cm6=_ 1 3EI3中叉撓度計(jì)算由于載荷的作用，在支點(diǎn)B處產(chǎn)生反力為氣，設(shè)在C點(diǎn)的傾角為12，撓度為26。為不變形部分的長(zhǎng)度）如圖13所示。圖13圖13h部分為不變形時(shí)中叉撓度簡(jiǎn)圖由上圖求出B、C點(diǎn)的支反力及BC段的彎矩方程分別為:f=nQbbn-Fc=-Q+QnM=Fx=-^Qx則撓度曲線微分方程為：d26MQnx云一~ET~EI2b

所以傾角和撓度方程分別為:d8 Qnx2.i=^=一 +1dx 2EI2b08=-性+iX+86EI2b0 0當(dāng)x=b時(shí)，80=0,8=0,所以有.Qnbl0=6EI2當(dāng)X=b時(shí)的傾角和撓度分別為:.QnbJ—3EI2QnhbTOC\o"1-5"\h\z8=— =—cm2 3EI2把b段看成剛性，C點(diǎn)作為固定端考慮，如圖14所示，設(shè)載荷Q在中叉產(chǎn)生的反力為「弓和F，這些反力在前叉產(chǎn)生的傾角為i和i，撓度為8和8。e 0 1 0 1.c圖14.c圖14C點(diǎn)為固定時(shí)中叉撓度簡(jiǎn)圖Fd產(chǎn)生的貨叉前端產(chǎn)生的傾角和撓度為:.P(h-m)2 ec2Q3= 2EI2 =2EI2d8=空8=空36EId[3(h-m)2-c]=cm其次F產(chǎn)生的貨叉前端產(chǎn)生的傾角和撓度為:e.(e+d)Qm2i= 4 2EId(e+d)Qm284= [3(龍—m)2-m]=cm2下叉撓度計(jì)算假設(shè)/5為不變形部分，則載荷Q在b段產(chǎn)生的作用反力為Fb和Fc,在C點(diǎn)產(chǎn)生的傾角機(jī)，產(chǎn)生的撓度為85，如圖15所示。圖15下叉撓度簡(jiǎn)圖同理根據(jù)受力平衡和彎矩平衡可求得下叉各支點(diǎn)的反力以及各反力產(chǎn)生的傾角和撓度，其計(jì)算公式分別為：F=-^Qba+b八n_F=Q+—Qca+b. Fab(a+g)l5=-"6EIg一i^_「即+g)x入=-n0+g)Qxh=cm5