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SY-025-BY-1 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目審定表 指導(dǎo)教師姓名 王慧文 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是√否 題目名稱 雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)設(shè)計 課題適用專業(yè) 車輛工程 課題類型 X 課題簡介：（主要內(nèi)容、意義、現(xiàn)有條件、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式。） 一、主要內(nèi)容：1．通過對資料的分析研究課題的意義；2.自動化立體物流倉庫的選型、設(shè)備的選擇；3．雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)組成、機(jī)構(gòu)原理分析，選型和總體方案設(shè)計；3．雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)零件設(shè)計；4．自雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的經(jīng)濟(jì)和社會效益分析。 二、意義：現(xiàn)代物流系統(tǒng)是在計算機(jī)、自適應(yīng)控制、及gps、gis等技術(shù)的發(fā)展而建立起來的，它不僅改善了物流系統(tǒng)的組織形式和管理技術(shù)，而且降低了勞動消耗，提高了勞動生產(chǎn)率。倉儲設(shè)備是其中最關(guān)鍵的技術(shù)設(shè)備，物品大部分時間都是在倉庫中停留和周轉(zhuǎn)，因此其設(shè)備和技術(shù)的先進(jìn)性和控制水平將直接影響物流效率和勞動生產(chǎn)率。自動化立體物流倉庫是先進(jìn)的物流倉儲設(shè)備，對其進(jìn)行研究和設(shè)計是必要的。 三、現(xiàn)有條件：實驗室試驗設(shè)備，計算機(jī)和相關(guān)資料。 四、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式：雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)設(shè)計。雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)整體裝配圖A0圖紙2張，若干零件圖，圖紙量合計為A0圖紙4張以上，計算說明書字?jǐn)?shù)大于1.5萬字。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對學(xué)生能力培養(yǎng)及全面訓(xùn)練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或?qū)嶋H價值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預(yù)計工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預(yù)計難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學(xué)指導(dǎo)委員會意見： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產(chǎn)（社會）實際；Y.實驗室建設(shè)；Z.其它。 畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理材料 題 目 雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī) 設(shè)計 學(xué)生姓名 陳才東 系部名稱 汽車工程系 專業(yè)班級 車輛工程B05-17班 指導(dǎo)教師 王慧文 職 稱 教授 教研室 車輛工程教研室 起止時間 2009.03～2009.06 教 務(wù) 處 制 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 陳才東 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程B05-17班 指導(dǎo)教師姓名 王慧文 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是√否 題目名稱 雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)設(shè)計 一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的和意義 1、目的和意義 現(xiàn)代物流系統(tǒng)是在計算機(jī)、自適應(yīng)控制、及gps、gis等技術(shù)的發(fā)展而建立起來的，它不僅改善了物流系統(tǒng)的組織形式和管理技術(shù)，而且降低了勞動消耗，提高了勞動生產(chǎn)率。倉儲設(shè)備是其中最關(guān)鍵的技術(shù)設(shè)備，物品大部分時間都是在倉庫中停留和周轉(zhuǎn)，因此其設(shè)備和技術(shù)的先進(jìn)性和控制水平將直接影響物流效率和勞動生產(chǎn)率。自動化立體物流倉庫是先進(jìn)的物流倉儲設(shè)備，對其進(jìn)行研究和設(shè)計是必要的。 2、有軌巷道堆垛起重機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1、 概述 ? ? 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)，通常簡稱為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是立體倉庫中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，是代表立體倉庫特征的標(biāo)志。其主要用途是在高層貨架倉庫的巷道內(nèi)沿軌道運(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，完成出入庫作業(yè)。20世紀(jì)70年代初期，我國開始研究采用巷道式堆垛機(jī)的立體倉庫，據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前已建成三百余座。堆垛機(jī)做為立體倉庫中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，也得到了較快的發(fā)展。 ? ? 2、 有軌巷道堆垛起重機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀 ? ? 　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。但無論何種類型的堆垛機(jī)，一般都由水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備等基本部分組成。在目前立體倉庫應(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。 ? ? 2.1 有軌巷道堆垛起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 ? ? 從結(jié)構(gòu)形式上區(qū)別，目前立體倉庫中堆垛機(jī)有雙立柱結(jié)構(gòu)和單立柱結(jié)構(gòu)。 ? ? 2.1.1 雙立柱堆垛機(jī)。雙立柱結(jié)構(gòu)的堆垛機(jī)機(jī)架由兩根立柱和上橫梁、下橫梁組成一個長方形框架。立柱形式有方管和圓管。方管兼作起升導(dǎo)軌，圓管附加起升導(dǎo)軌。雙立柱堆垛機(jī)的最大優(yōu)點就是強(qiáng)度和剛性都比較好，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般對于起重高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度高的立體倉庫堆垛機(jī)多采用雙立柱結(jié)構(gòu)。雙立柱堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，普遍采用鏈條傳動，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動，通過鏈條引載貨臺沿立柱或起升機(jī)導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。由于鏈條牽引載貨臺或配重裝置，受空間尺寸限制，傳動和布置較復(fù)雜，但定位較準(zhǔn)確。 ? ? 2.1.2單立柱堆垛機(jī)。單立柱結(jié)構(gòu)的堆垛機(jī)機(jī)架由一根立柱和下橫梁組成。立柱多采用較大的H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。由于載貨臺及貨物對立柱的偏心作用，以及行走、制動時產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱堆垛機(jī)在使用上有局限性。不適于起重重量大和水平運(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鋼軌作升降運(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。 ? ? 2.2 有軌巷道堆垛起重機(jī)的運(yùn)行軌跡 ? ?　堆垛機(jī)水平驅(qū)動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)動車輪轉(zhuǎn)動，使堆垛機(jī)沿水平方向運(yùn)行。此種地面驅(qū)動方式使用最為普遍。一般采用兩個承重車輪，沿敷設(shè)在地面上的軌道（通常亦叫做地軌）運(yùn)行。通過下部兩組水平輪沿軌道運(yùn)行導(dǎo)向，在堆垛機(jī)頂部兩組導(dǎo)向輪沿上軌道（通常亦叫做天軌）運(yùn)行輔助導(dǎo)向。按其運(yùn)行軌跡形式區(qū)別，有直線運(yùn)行型堆垛機(jī)和曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)。 ? ? 　2.2.1 直線運(yùn)行堆垛機(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)換軌道。只能通過其他輸送設(shè)備轉(zhuǎn)換巷道，如堆垛機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)車。直線型堆垛機(jī)可以實現(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。 ? ? 　2.2.2 曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)。曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)車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，即可以走曲線，不通過其他輸送設(shè)備便可以從一個巷道自行轉(zhuǎn)移到另一個巷道。此種堆垛機(jī)通常亦叫做轉(zhuǎn)軌堆垛機(jī)。曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)在使用上有局限性，只適用于出入庫頻率較低的立體倉庫。因為不但場地要受到轉(zhuǎn)彎半徑的限制，而且轉(zhuǎn)彎時速度特別慢，不能滿足出入庫頻率高的立體倉庫作業(yè)。 ? ? 　2.3 有軌巷道堆垛起重機(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。合理的選擇各項參數(shù)，將大大提高整個系統(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。 ? 2.3.1 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)，主要指水平運(yùn)行速度、起升速度和貨叉伸縮速度。這三項參數(shù)的高低，直接關(guān)系到出入庫頻率的高低。? ? ? 　2.3.2 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)涉及合理利用有效空間，增加庫容量，亦是評價堆垛機(jī)設(shè)計水平的標(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。 ? ? 　2.3.3 堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙?。貨叉下?lián)隙龋嵌讯鈾C(jī)的一項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?0%~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)隙龋ＷC堆垛機(jī)工作性能的重要措施。 ? ? 　2.3.4 堆垛機(jī)的噪音。堆垛機(jī)在高速運(yùn)行和升降中，特別是在同時進(jìn)行時，由于車輪與軌道摩擦和提升鏈條或鋼絲繩的振動、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，其噪聲值不高于84分貝。目前立體倉庫實際應(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。 ? ? 　2.4 有軌巷道堆垛起重機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu) ? ? 　目前，國內(nèi)立體倉庫堆垛機(jī)的驅(qū)動機(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、各項技術(shù)參數(shù)和綜合性能要求都非常嚴(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。 ? ? 　3、 有軌巷道堆垛起重機(jī)的應(yīng)用情況 ? ? 　隨著我國立體倉庫的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機(jī)已廣泛用于各行業(yè)和地區(qū)，有的已形成系列。 ? ? 　3.1 有軌巷道堆垛起重機(jī)的載重與高度 ? ? 　在國內(nèi)立體倉庫中，堆垛機(jī)的載重量、高度等大小不一。據(jù)了解，國內(nèi)堆垛機(jī)的高度已達(dá)到36米，載重量達(dá)到4200公斤，貨物寬達(dá)到4000mm。 ? ? 　3.2 有軌巷道堆垛起重機(jī)的行業(yè)分布 ? ? 　目前，我國的立體倉庫中，應(yīng)用堆垛機(jī)的行業(yè)較為廣泛，應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、汽車制造業(yè)、紡織業(yè)、鐵路、卷煙、醫(yī)藥等行業(yè)較多。因為這些行業(yè)的產(chǎn)品比較適合自動倉庫存儲。由于受人的觀念影響，在物流過程中，生產(chǎn)過程庫用的較多，成品庫用的較少。 ? ? ? 　3.3 有軌巷道堆垛起重機(jī)的地區(qū)分布 ? ? 目前國內(nèi)立體倉庫中，采用堆垛機(jī)的自動倉庫，隨地區(qū)的不同而不同，主要是地區(qū)經(jīng)濟(jì)的差異和人的觀念不同。較多的應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，如華東、華南、華北地區(qū)。 ? 　4、 有軌巷道堆垛起重機(jī)的安全性問題 ? ? 堆垛機(jī)作為一種重要的起重設(shè)備，其安全性和可靠性尤為重要。生產(chǎn)制造及安裝廠家必須具有資格證，設(shè)備經(jīng)需方當(dāng)?shù)貏趧硬块T驗收。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有多種安全保護(hù)裝置，并在電氣控制上采取一系列聯(lián)鎖和保護(hù)措施，目前應(yīng)用較多的安全保護(hù)裝置有： ? ? 　4.1 終端限位保護(hù) ? ? 　在水平行走、垂直升降和貨叉伸縮的終端都有機(jī)械限位保護(hù)裝置。 ? ? 　4.2電氣聯(lián)鎖保護(hù) ? ? 堆垛機(jī)在出入庫作業(yè)時，保護(hù)貨叉不能動作；相反，貨叉伸縮時，保證水平行走或垂直升降不能動作。 ? ? 　4.3 正位檢測保護(hù) ? ? 堆垛機(jī)在出入庫作業(yè)時，只有在水平（列）方向和垂直（層）方向停準(zhǔn)時，貨叉才能伸縮，即貨叉運(yùn)動是受條件控制的。 ? ? 　4.載貨臺斷繩保護(hù) ? ? 當(dāng)鋼絲繩或鏈條斷裂時，通過斷繩保護(hù)裝置使載貨臺卡住立柱或?qū)к?，阻止其墜落。目前比較常見的載貨臺制動器有楔鐵式和凸輪式兩種，也有棘輪式結(jié)構(gòu)。 ? ? 　另外，一般還有松繩保護(hù)，過載保護(hù)等。 ? ? 　5、 有軌巷道堆垛起重機(jī)的發(fā)展趨勢 ? ? 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機(jī)技術(shù)在不斷提高和完善。世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實用性和安全性。在堆垛機(jī)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界先進(jìn)國家的差距，總結(jié)經(jīng)驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出具有新的外形和更高性能的堆垛機(jī)。在使用堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時，提高運(yùn)行速度，以獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。 ? ? 　相信，通過我們的不斷努力，更加高速、安全、可靠的堆垛機(jī)將不斷從國外引進(jìn)消化到國內(nèi)，使有軌巷道堆垛起重機(jī)發(fā)展到一個新階段 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題，設(shè)計思路 （一）主要研究內(nèi)容 本課題的主要內(nèi)容是研制開發(fā)雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的總體布置的方案和各系統(tǒng)的設(shè)計，計算和校對.結(jié)合國外堆垛機(jī)設(shè)計的一些先進(jìn)技術(shù)和國內(nèi)專家們做過的一些工作，對雙立柱堆垛起重機(jī)的設(shè)計給出了詳細(xì)的方法和較為合理的理論。 根據(jù)以上設(shè)計思路所設(shè)計的有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)及載貨臺、貨叉、電氣控制和各種安全保護(hù)裝置構(gòu)成 　1）機(jī)架 機(jī)架是由上橫梁、左右立柱和下橫梁構(gòu)成的長方形框架,主要用于承載。為了便于安裝零件和減輕堆垛機(jī)重量,上、下橫梁用槽鋼制作,立柱用方通制作。上橫梁上設(shè)有天軌阻擋器和緩沖器,下橫梁上設(shè)有地軌阻擋器。 2）行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)選用DAMAG行走輪組件,安裝在下橫梁上,主要由行走電機(jī)(包括減速 器)、行走輪及沿地軌的導(dǎo)向輪組成。為了保證堆垛機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行,在上橫梁上裝有天軌導(dǎo)向輪。 3）提升機(jī)構(gòu)和載貨臺 提升機(jī)構(gòu)主要由提升電機(jī)(包括減速器)、傳動鏈輪、傳動鏈條、雙聯(lián)鏈輪、提升鏈 條和惰鏈輪組成。提升鏈條選用雙排滾子鏈,安全系數(shù)大于5,它與載貨臺和上下橫梁上的惰鏈輪組成一個封閉結(jié)構(gòu)。當(dāng)提升電機(jī)通過傳動鏈條驅(qū)動雙聯(lián)鏈輪旋轉(zhuǎn)時,使提升鏈條運(yùn)動,從而帶動載貨臺(包括貨叉、貨物)升降。提升電機(jī)通過PLC變頻控制,避免在開始升降和停止時提升鏈條所受拉力過大。載貨臺主要由扁通、鋼板焊接而成,主要用于安裝貨叉和一些安全保護(hù)裝置。為了保證載貨臺平穩(wěn)上下運(yùn)行,在它的每個側(cè)面裝有沿立柱的4個導(dǎo)向輪和2個頂輪。 4）貨叉 主要由電機(jī)減速器、鏈輪、鏈連接裝置、叉板、活動導(dǎo)軌、固定導(dǎo)軌、輥輪軸承和 一些定位裝置組成內(nèi)側(cè)輥輪軸承通過連接板和叉板連在一起,外側(cè)輥輪軸承安裝在固定導(dǎo)軌上,固定導(dǎo)軌安裝在載貨臺橫梁上, 2組軸承都嵌在工字型活動導(dǎo)軌中,當(dāng)電機(jī)減速器通過鏈條驅(qū)動鏈輪時,通過鏈連接板Ⅱ帶動活動導(dǎo)軌運(yùn)動,再通過鏈輪和鏈連接板Ⅰ帶動叉板雙向伸縮,使叉板能以2倍于活動導(dǎo)軌的速度運(yùn)動。 為了使貨叉伸縮到位,保證準(zhǔn)確存、取貨物,在貨叉上裝有機(jī)械定位裝置(雙向阻擋 器)和電氣定位感應(yīng)開關(guān)(極限感受塊和接近開關(guān))組成的雙重定位報護(hù)裝置。另外,還有檢測貨叉是否回到原位的中位感應(yīng)條和接近開關(guān)。 5）電氣設(shè)備及控制 主要包括電力拖動、信號傳輸和堆垛機(jī)控制。堆垛機(jī)采用滑觸線供電;由于用供電 滑觸線載波通訊易受電力雜波等干擾,所以采用抗干擾性好的紅外通信方式與計算機(jī)等倉庫設(shè)備進(jìn)行信息交換。堆垛機(jī)運(yùn)行特點是必須精確定位和準(zhǔn)確認(rèn)址否則就會取錯貨物,碰壞貨物、貨架,嚴(yán)重時會損壞堆垛機(jī)本身。堆垛機(jī)的位置控制采用絕對認(rèn)址方式,用激光測距儀通過測量堆垛機(jī)到基點的距離和事先儲存在PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來確定堆垛機(jī)當(dāng)前位置,成本較高,但可靠性很高。 6）安全保護(hù)裝置 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: a)堆垛機(jī)在行走、載貨臺升降和貨叉伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。 b)貨物檢測　載貨臺上設(shè)有貨物超高、超長和超寬檢測裝置。在貨物進(jìn)入載貨臺時, 當(dāng)檢測到貨物超過設(shè)定高度、長度或?qū)挾葧r,堆垛機(jī)便停止運(yùn)行并報警。一般允許誤差為30~40 mm,檢測元件采用對射或反射式光電傳感器。 c)載貨臺上還設(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;入庫時,必須檢測貨位中有無貨物,以避免發(fā)生事故。 d)斷電保護(hù)　如載貨臺升降過程中忽然斷電,則通過提升電機(jī)制動使載貨臺停在當(dāng) 前位置不會掉落下來。 e)載貨臺斷鏈保護(hù)　提升鏈條通過壓簧與載貨臺相連,當(dāng)鏈條由于長時間使用或意 外原因忽然斷裂時,彈簧彈開鏈條,檢測裝置檢測到鏈條時便驅(qū)動相應(yīng)裝置使載貨臺停在當(dāng)前位置,不至于掉下來,同時整個堆垛機(jī)停止運(yùn)行。 (二）擬解決的主要問題 1．通過對資料的分析研究課題的意義； 2. 立體物流倉庫的選型、設(shè)備的選擇； 3．雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)組成、機(jī)構(gòu)原理分析，選型和總體方案設(shè)計； 4．雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)零件設(shè)計； 5自雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的經(jīng)濟(jì)和社會效益分析。 （三） 設(shè)計思路 為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動搬運(yùn)貨物出入庫,必須滿足以下設(shè)計要求: 1． 具備三維運(yùn)動功能,即堆垛機(jī)沿巷道來回運(yùn)動、載貨臺垂直運(yùn)動、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 功率和行走時的摩擦阻力; 5．倉庫環(huán)境,避免貨物污染受損。 三、技術(shù)路線（研究方法） 1、在現(xiàn)有的資料和實驗室器材的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸的分析、設(shè)計、布置，如有必要進(jìn)行調(diào)研，參考相近似的同類機(jī)型。 2、雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的選型分析、結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)動分析和強(qiáng)度計算，液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計，電氣控制圖的設(shè)計。 3、在對各個主要部件、總成的尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)計后，利用CAD軟件繪制裝配裝配圖。 四、主要參數(shù)及簡圖 額定起重量：0.1 0.25 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0(T) 起升范圍：30(m) 水平運(yùn)行速度：80 100 125 140 160 180 200 250(m/min) 起升速度：16 20 25 31.5 40 63 80 100(m/min) 貨叉伸縮速度：12.5 16 20 31.5 40 50(m/min) （以上參數(shù)任選一種） 有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī) 1. 上橫梁 　2.天軌導(dǎo)向輪 　3.立柱　 4.載貨臺頂輪 5.載貨臺導(dǎo)向輪　6.貨叉　 7.傳動鏈輪 8.提升電機(jī)　9.傳動鏈條　10.雙聯(lián)鏈輪 11.下橫梁　 12.惰鏈輪 13.行走輪 14.行走電機(jī)　15.提升鏈條　16.載貨臺 五、進(jìn)度安排 1．調(diào)研，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，寫文獻(xiàn)綜述及開題報告；第1～2周（3月2日～3月15日） 2．對課題雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)零件進(jìn)行設(shè)計計算；第3～8周（3月16日～4月26日） 3．期中考核； 第9周（4月27日～5月3日） 小四號宋體，加粗 4．對課題計算數(shù)據(jù)進(jìn)行CAD繪制裝配圖及部分零件圖；第10～13周（5月4日～5月31日） 5．對裝配圖、零件圖進(jìn)行修改；第14周（6月1日～6月7日） 6、審核；第15周（6月8日～6月14日） 7、修改、撰寫說明書；第16周（6月15日～6月21日） 8、畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯；第17周（6月22日～6月 28日） 六、參考文獻(xiàn) [1]巷道式堆垛起重機(jī)形式與基本參數(shù)，JB/T2960-1999 [2]有軌巷道式堆垛起重技術(shù)條件，JB/T7016-1993 [3]有軌巷道式堆垛起重技安全規(guī)范，JB/T5319。2-1991 [4]余華，汪浩．有軌巷道堆垛機(jī)水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計，機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2004年第17 [5]吳國輝，張力．單立柱有軌巷道式堆垛機(jī)運(yùn)行過程的仿真分析，現(xiàn)代制造工程，2007年 第08期 [6]宋章領(lǐng)，沈敏德，張紅俠．小型有軌巷道堆垛機(jī)的系列化設(shè)計，工程機(jī)械，2007年第38卷 第10期 [7]劉惟信．汽車設(shè)計[J]．清華大學(xué)出版社，2001，7 [8]秦明森,王方智.實用物流技術(shù).北京:中國物資出版社, 1991 [9]斯麥霍夫A A.自動化倉庫[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1984 [10]施康，鄒春曦 工程車輛作業(yè)穩(wěn)定性試驗研究[J]機(jī)械設(shè)計與制造工程，2000 [11]GB3811-83起重機(jī)設(shè)計規(guī)范［S］ [12]GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S] [13]張曉萍，等.現(xiàn)代生產(chǎn)物流及仿真「M』.北京:清華大學(xué)出版社，1998. [14]宋甲宗，石永鐸.物流機(jī)械化技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [15]ANSIB 30.13-1997.可控機(jī)械倉庫起重機(jī) [16]JB/T 7016-93.有軌巷道堆垛起重機(jī)技術(shù)條件 [17] G.Partridge&P.w.MeMrnillanGlas，Teehnology，4，1963，173 [18]ZuXiongChenandPWMemillanPhyChemGlass25(5),(1984)142 [19]MessacA, IsmailY A. Multiobjective robustdesign using physical programming[ J]. Structural and Multidisciplinary Optimization,2002, 23(5): 357~371. [20]MessacA. Physical programming: effective optimization for computational design[J]. AIAA Journa,l 1996, 34(1): 149~158. [21]Au F TK, ChengY S, Tham L G et a.l Robust design of structures using convexmodels[J]. Computers and Structures, 2003,81: 2611~2619. [22]LombardiM. Optimization ofuncertain structures using non-probabilisticmodels[J]. Computers and Structures, 1998, 67(1 /3):99~103. 七、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 7 SY-025-BY-5 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 填表日期 年 月 日 迄今已進(jìn)行 周剩余 周 學(xué)生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 □是□否 題目名稱 學(xué) 生 填 寫 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 　 　 存在問題及努力方向 　 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 摘 要 隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代物流作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要組成部分和工業(yè)化進(jìn)程中最為經(jīng)濟(jì)合理的綜合服務(wù)模式，正在全球范圍內(nèi)得以迅速發(fā)展。自動化立體倉庫作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉庫系統(tǒng)，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動地存儲和取出物流的系統(tǒng)。它是現(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。 本文以設(shè)計了一臺能在倉庫中運(yùn)輸、堆取貨物的機(jī)械設(shè)備——雙立柱式巷道堆垛起重機(jī)，并著重分析了其升降機(jī)構(gòu)、伸叉機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)的工作原理，并對各機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計、選取與尺寸計算。內(nèi)容包括：總體運(yùn)動方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析、起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計、伸叉機(jī)構(gòu)設(shè)計、行走機(jī)構(gòu)設(shè)計、機(jī)體支架設(shè)計及其他裝置設(shè)計等內(nèi)容。各機(jī)構(gòu)以電機(jī)的選取入手，通過對鋼絲繩、卷筒、鏈輪鏈條、皮帶輪皮帶的工作性能的分析設(shè)計計算與選取，從而設(shè)計合適的雙立柱式巷道堆垛機(jī)起重機(jī)的機(jī)架，進(jìn)而設(shè)計一臺性能完備的雙立柱式巷道堆垛起重機(jī)。 關(guān)鍵詞：雙立柱；自動化倉庫；巷道；物流；堆垛起重機(jī)；設(shè)計  ABSTRACT Along with continuously develop of the science technology and world economy, modern logistics which are an important part in the modern economy and a most economic reasonable comprehensive service mode in the process of industrialization, develops quickly in the global scope. Automated three-dimensional storehouse as an important composition part in logistics, is one kind of multilayered depositing cargo high structure warehouse systems. It dose not directly carries on the manual intervention in the situation automatically to save and to take out the system which the thing flows. It is the high tech product out of the development of modern industry society, which have the vital significance to enhance the productivity and reduce the cost. This paper is taking designing a machine named double pillar alley Stacking Crane of engaging in piling things or transportation in storehouse. It analyses it’s hoisting mechanism, stretch fork mechanism , walk mechanism, working principle, and it’s aimed at each mechanism to design, select , and size’s calculate of double post alley stacking crane. Overall sport scheme’s design and analyze of structure, the design of hoisting mechanism , stretch fork’s mechanism design , walk mechanism’s design, organism frame design and other installation designs. Each mechanism with generator select to start, through calculating and selecting of the character of service of wire rope, reel, sprocket chain and the ship leather belt of leather belt to analyze and design, so to design the suitable frame of double pillar alley stacking crane, and then to design a double pillar alley stacker of complete natural capacity Keyword: Double Pillar; Automated Three-dimensional Storehouse; Alley; Logistics; Stacking Crane; Design  46 第1章 緒 論 隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)以及經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢的加強(qiáng)，各國面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在這種大形勢之下，現(xiàn)代物流作為工業(yè)化進(jìn)程中最為經(jīng)濟(jì)合理的綜合服務(wù)模式和管理技術(shù)已被越來越多的企業(yè)所重視。物流系統(tǒng)的改善和合理性對優(yōu)化資源配置、提高企業(yè)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本起著至關(guān)重要的作用。堆垛起重機(jī)是自動化立體倉庫中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，是代表立體倉庫的標(biāo)志。本文從堆垛機(jī)的應(yīng)用特點入手，著重就堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行初步的研究[1]。 1.1課題背景 1.1.1巷道堆垛機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與優(yōu)勢 隨著計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)模的不斷擴(kuò)大和競爭的日益加劇,市場對企業(yè)物流系統(tǒng)提出了新的要求，自動化立體倉庫是實現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用效率高、便于實現(xiàn)自動化管理、適時自動結(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算機(jī)系統(tǒng)連網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點，對加快物流速度、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重要意義，因此自動化倉庫受到越來越多的關(guān)注并已開始應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)藥、煙草、裁減、郵電等許多行業(yè)。倉庫最早是在二戰(zhàn)期間被美國用來存儲油料、槍支、器械等物品。在當(dāng)時看來這種簡單的設(shè)備已經(jīng)具有占地空間小、便于我品的存放與管理等優(yōu)點。到十九世紀(jì)五六十年代我國的大部分生產(chǎn)廠家應(yīng)用倉庫來存儲產(chǎn)品，到七八十年代倉庫已經(jīng)發(fā)展為自動化立體倉庫并得到廣泛應(yīng)用。隨著倉庫的不斷發(fā)展，倉庫內(nèi)的搬運(yùn)設(shè)施也不斷的優(yōu)化,從最初的人力搬運(yùn)轉(zhuǎn)化為機(jī)械搬運(yùn)。倉庫內(nèi)的搬運(yùn)、取貨設(shè)備最開始是由一輛引導(dǎo)車牽引一節(jié)裝有起重機(jī)的車廂，由起重機(jī)來完成貨物的存取與運(yùn)輸。這種方法與之前的人力相比具有了提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動成本等優(yōu)點，但行走所需空間大，這就降低了倉庫的利用率。為了彌補(bǔ)這種不足，人們就想到了把引導(dǎo)車與起重機(jī)結(jié)合到一起來完成貨物的存取與運(yùn)輸功能，巷道堆垛起重機(jī)就是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機(jī)，通常簡稱堆剁機(jī)。堆剁機(jī)是立體倉庫中最重要的起重運(yùn)輸、搬運(yùn)、堆垛設(shè)備，是代表立體倉庫特征的標(biāo)志。其主要用途是在接受計算機(jī)的指令以后，能在高層貨架巷道中來回穿梭，將貨物從巷道口出入庫貨臺搬運(yùn)到指定的貨格中，或把需要的貨物從倉庫中搬運(yùn)到巷道口出入庫貨臺，再配以相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送設(shè)備通過計算機(jī)控制實現(xiàn)貨物的自動出入庫作業(yè)。其對立體倉庫的出入貨效率有重要影響，是立體倉庫能否達(dá)到設(shè)計要求和體現(xiàn)其優(yōu)點的關(guān)鍵內(nèi)容之一。20世紀(jì)70年代初，我國開始研究采用旱稻式堆垛機(jī)的立體倉庫，據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前已建成三百余座。而堆垛機(jī)作為立體倉庫中最重要的其中搬運(yùn)設(shè)備，也得到了較快的發(fā)展。 按照現(xiàn)行繼續(xù)界行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，巷道堆垛起重機(jī)可以按照支撐方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類，但無論何種類型的堆垛機(jī)都主要由水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、栽貨臺及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備等基本部分組成。堆剁機(jī)的分類方式很多，主要分類形式有以下幾種： ①按照有無導(dǎo)軌，堆剁機(jī)可分為有軌堆垛機(jī)和無軌堆垛機(jī)。有堆垛機(jī)需沿巷道內(nèi)的軌道運(yùn)行；無軌堆剁機(jī)又稱為高架叉車。在立體倉庫中運(yùn)行的主要設(shè)備有軌道堆垛機(jī)、無軌道堆垛機(jī)和普通叉車。這三種設(shè)備相比較之下，有軌巷道堆垛機(jī)對巷到要求寬度小，對倉庫的利用率高切作業(yè)高度高，可以進(jìn)行手動、半自動、自動和遠(yuǎn)距離集中控制，但卻必須配備出、入庫設(shè)備。無軌巷道堆剁機(jī)由于無軌道限制可以服務(wù)于兩個以上的巷道，并可完成高架區(qū)外的做業(yè)。 ②按高度不同，堆剁機(jī)可分為低層型、中層型、高層形。低層行起重機(jī)一般起升高度在5m以下，主要用于分體式高層貨架倉庫及簡易立體倉庫中，中層型堆垛機(jī)的起升高度在5-15m之間，而高層型堆垛機(jī)的起升高度在15m以上，主要用于一體式的高層貨架倉庫中。 ③按照驅(qū)動方式不同，堆垛機(jī)可分為上部驅(qū)動式、下部驅(qū)動式、和上下部相結(jié)合的驅(qū)動方式。 ④按照用途不同，堆垛機(jī)可分為橋式堆垛機(jī)和巷道式堆垛機(jī)。橋式堆垛機(jī)具有起重機(jī)和叉車的雙重結(jié)構(gòu)特點，像起重機(jī)一樣，具有橋架和回轉(zhuǎn)小車，同時具有固定式和可伸縮式的立柱，立柱上裝有貨叉或者其他取物裝置。橋式堆垛機(jī)的堆垛和取貨是通過取貨裝置在立柱上的運(yùn)動實現(xiàn)的，但由于立柱的高度限制，橋式堆垛機(jī)主要適用于12m以下中等跨度的倉庫，且航道寬度較大，適用于笨重和長大物料的搬運(yùn)和堆垛，并可服務(wù)于多條航道。 巷道堆垛機(jī)沿貨架倉庫巷道內(nèi)的軌道運(yùn)行，使得作業(yè)高度提高；采用貨叉伸縮機(jī)構(gòu)，使貨叉可以伸縮，這樣就可以使巷道寬度變窄提高倉庫的利用率；巷道堆垛機(jī)適用于各種高度的高層貨架倉庫，除以上優(yōu)點之外，巷道堆垛機(jī)還要求有較高的運(yùn)行速度和生產(chǎn)效率、配備出入倉庫裝置較高的制造和安裝精度、多節(jié)伸縮貨叉或貨板、較高的電氣傳動調(diào)速且制動平衡、停車準(zhǔn)確、要有安全保護(hù)裝置等特點[2]。1.1.2雙立柱巷道堆垛機(jī)的分類 巷道堆垛機(jī)按結(jié)構(gòu)不同可分為單立柱型巷道堆垛機(jī)和雙立柱型巷道堆垛機(jī)。 單立柱型巷道堆垛機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)由一根立柱、上橫梁和下橫梁組成一個矩形框架。立柱多采用較大的H型鋼或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。整車質(zhì)量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對較低，但結(jié)構(gòu)剛度比雙立柱差。由于載物臺及貨物對立柱的偏心作用，以及行走、制動時產(chǎn)生的水平慣性力的作用，使單立柱堆垛機(jī)在使用上有局限性。不適用于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)，適用于重量12t以下，起升高度在16m以下的倉庫。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，通過鋼絲繩牽引載物臺沿立柱或起升鋼軌作升降運(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。 雙立柱機(jī)構(gòu)的堆垛機(jī)的機(jī)架由兩根立柱和上橫梁、下橫梁組成一個長方形框架。立柱形式有方管和圓管。方管兼作起升導(dǎo)軌，圓管附加起升導(dǎo)軌。雙立柱堆垛機(jī)的最大優(yōu)點就是強(qiáng)度和剛性都比較好，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般對于起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉庫堆垛機(jī)，多采用雙立柱結(jié)構(gòu)。雙立柱堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)普遍采用鏈條（鋼絲繩）傳動，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動鏈輪（卷筒）轉(zhuǎn)動，通過鏈條（鋼絲繩）牽引載貨臺沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。由于鏈條傳動多采用封閉鏈或配重裝置，受空間尺寸限制，傳動和布置較復(fù)雜，但定位較準(zhǔn)確[2]。 1.2設(shè)計參數(shù) 表1.1 載重量為3噸的雙立柱巷道堆垛起重機(jī)的主要性能參數(shù) 序號 技術(shù)項目 技術(shù)指標(biāo) 1 主體結(jié)構(gòu)形式 雙立柱、單深位、單貨臺 2 貨叉形式 單副伸縮式存取貨叉 3 適合高度 12m以下 4 適合載荷 小于3t 3 最大走行速度,m/min 120(自動運(yùn)轉(zhuǎn)時) 4 水平加速度,m/s 0.4(自動運(yùn)轉(zhuǎn)時) 5 最大升降速度,m/ min 12（滿載）,20（空載） 6 升降加速度,m/s 0.5（自動運(yùn)轉(zhuǎn)時） 7 最大伸叉速度 20（滿載）,30（空載） 8 伸叉加速度,m/s 0.4自動運(yùn)轉(zhuǎn) 表1.1 載重量為3噸的雙立柱巷道堆垛起重機(jī)的主要性能參數(shù) 續(xù)表 9 水平走行定位精度,mm 5 10 垂直升降定位精度, mm 5 11 伸叉定位精度,mm 5 12 行走驅(qū)動 下部驅(qū)動 13 升降驅(qū)動 電機(jī)帶動，鋼絲繩牽引 14 伸叉驅(qū)動 電機(jī)帶動鏈輪和鏈條驅(qū)動 15 作業(yè)形式 單一和復(fù)合循環(huán) 16 供電方式 低部安全滑觸線 17 控制操作方式 手動/自動/在線 第2章 總體運(yùn)動方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析 2.1雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的總體運(yùn)動方案設(shè)計 因為與單立柱相比，雙立柱巷道堆垛機(jī)具有強(qiáng)度和剛性都比較好，運(yùn)行平穩(wěn)且定位準(zhǔn)確等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于自動化立體倉庫中，結(jié)合這一現(xiàn)狀，我決定對雙立柱巷道堆垛起重機(jī)進(jìn)行研究和設(shè)計。 為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動搬運(yùn)貨物出庫，必須滿足以下設(shè)計要求： （1）具備三維運(yùn)動功能，能在高窄巷道中進(jìn)行高升降行程作業(yè),可以有效利用倉庫空間,能適應(yīng)最高層、 最低層、其他層貨位及站臺貨位的存、取貨物。貨叉長度及伸叉行程適應(yīng)托盤深度及貨架寬度方向尺寸（包括巷道寬度），使單元負(fù)載得以正確平穩(wěn)地方入貨位中。在存取貨時，堆垛機(jī)的行走及升降運(yùn)動能同時動作，且行走及升降速度匹配，縮短了作業(yè)時間，即沿巷道來回運(yùn)動、載貨臺垂直運(yùn)動、貨叉沿貨架方向伸縮運(yùn)動能同時進(jìn)行； （2）堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計成熟可靠，結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度及剛性要求，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足一定的定位精度，重復(fù)定位精度不能超過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的摩擦阻力； （5）所有零部件按標(biāo)準(zhǔn)要求采用優(yōu)質(zhì)材料制造，以提高堆垛機(jī)整機(jī)性能；堆垛機(jī)需調(diào)整的零部件以盡量減少，以簡化維護(hù)工作并延長使用壽命； （6）堆垛機(jī)起升導(dǎo)軌光滑，保證堆垛機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)； （7）保護(hù)倉庫環(huán)境，避免貨物污染受損。根據(jù)以上設(shè)計要求制定雙立柱巷道物流堆垛起重機(jī)的總體運(yùn)動方案。 無軌堆垛機(jī)在使用過程中雖然因為沒有軌道而節(jié)約了倉庫的地面利用率，但卻存在在存取貨物時不便于控制的缺點，所以我決定針對有軌巷道堆垛機(jī)進(jìn)行研和設(shè)計。在這個課題中由于采用上下兩條軌道作為堆垛機(jī)滑軌已經(jīng)可以保證堆垛機(jī)沿伸叉方向的平穩(wěn)性，所以上下軌道我均采用單軌道作為滑軌，這樣即可以節(jié)軌道占地空間又可以節(jié)約軌道與機(jī)器的制造成本。 堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)多數(shù)采用鏈傳動或鋼絲繩傳動，為了減小體積在這里我采用鋼絲繩—卷筒傳動；在伸叉結(jié)構(gòu)中為了保證伸平穩(wěn)性的高精度采用鏈輪—鏈條傳動；在控制行走的部分為了達(dá)到體積與平穩(wěn)性的要求采用皮帶輪傳動[3]。 堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.1、2.2所示 圖2.1單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 圖2.2雙立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 2.2主要裝置 2.2.1底架 是堆垛機(jī)整體支承座，由兩端的行走輪支架及鋼板組焊成的矩形梁構(gòu)成。堆垛機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的動負(fù)荷及靜負(fù)荷均由底架傳至行走輪，底架具有很好的剛性。 2.2.2立柱 矩形截面，減小行走運(yùn)動時的立柱震動，維持走行運(yùn)行平穩(wěn)。 在立柱上加工升降導(dǎo)向槽，支撐升降臺上下運(yùn)動，行走時立柱上的導(dǎo)向輪沿著天軌做直線運(yùn)動，防止立柱左右偏擺，有足夠的穩(wěn)定性。 2.2.3升降載貨臺 為U型結(jié)構(gòu)，其豎支架側(cè)面有深溝球軸承可以在立柱內(nèi)的導(dǎo)向槽內(nèi)沿著立柱升降，升降牽引機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩方式。 升降載貨臺水平支架上設(shè)有貨叉，可左右滑動叉取貨架上的貨物或?qū)⒇浳锓胖玫截浖苌?，貨叉為鏈輪鏈條式驅(qū)動。 2.2.4 行走機(jī)構(gòu) 堆垛機(jī)底部裝有的四個行走輪支撐整機(jī)重量運(yùn)行 ,使堆垛機(jī)沿天地軌方向運(yùn)動。堆垛機(jī)的行走是由裝在后行走輪軸上的帶制動的減速電機(jī)帶動的皮帶輪所驅(qū)動的。所選用減速電機(jī)通過自身減速使行走更加平穩(wěn)可靠。 2.2.5升降機(jī)構(gòu) 以立柱內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向槽為導(dǎo)向，升降載貨臺依靠夾在導(dǎo)向槽內(nèi)的深溝球軸承起導(dǎo)向作用以保證上下運(yùn)行。由減速電機(jī)驅(qū)動的升降鋼絲繩拉動升降臺上下運(yùn)動。所選用電機(jī)通過減速器實現(xiàn)速度降低，讓升降更加平穩(wěn)可靠。此電機(jī)能將載貨臺穩(wěn)定的保持在一定的高度。 升降部分包括卷筒、滑輪。 2.2.6貨叉驅(qū)動機(jī)構(gòu) 由減速電機(jī)驅(qū)動一個鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)，使得貨叉可以伸縮取貨。電機(jī)功率很小，在接觸障礙時，電機(jī)堵轉(zhuǎn)不會影響堆垛機(jī)和叉體的安全。所選用電機(jī)通過自身減速讓升降更加平穩(wěn)可靠。 貨叉的伸叉速度可按空載的不同自動調(diào)整，且速度曲線柔順平滑，讓承載貨物保持穩(wěn)定[4]。 2.2.7堆垛機(jī)的控制裝置 自動運(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。 自動化立體倉庫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，就必須檢測現(xiàn)在的位置。本設(shè)計中位置的檢測可由在個坐標(biāo)軸上按一定的間隔裝設(shè)的傳感器來進(jìn)行檢測。 2、速度控制 速度控制包括對提高作業(yè)效率有關(guān)的高速度，防止貨物倒塌以及不至于使堆垛機(jī)發(fā)生沖擊的加速度和減速度，以及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)出庫和入庫作業(yè)，伸縮貨叉向左側(cè)或右側(cè)進(jìn)行叉取操作的順序控制功能. 4、安全保護(hù)裝置 堆垛機(jī)的立柱高度達(dá)10米，載貨臺的升降速度也達(dá)到20m/min,而載貨臺是沿堆垛機(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)計中設(shè)置以下幾種保護(hù)裝置： （1）堆垛機(jī)貨叉上、下限自動停止保護(hù) 在堆垛機(jī)貨叉在進(jìn)行升降運(yùn)動時，不能超過導(dǎo)軌的上端和下端極限。因此可 以在上下端各設(shè)置一個限位開關(guān)來實現(xiàn)該功能。 （2）載貨臺負(fù)荷限制 在載貨臺超載時，發(fā)出報警信號并切斷起升機(jī)構(gòu)動力。當(dāng)載貨臺被托住，鋼絲繩松弛時，也會發(fā)出停止運(yùn)動的報警信號并切斷動力。因此可設(shè)置熱繼電器來作為檢測裝置，再安裝一個蜂鳴器作為警報提示。 （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)置一個限位開關(guān)來檢測其功能，若發(fā)現(xiàn)不安全則堆垛機(jī)就會完全停止工作。 （4）速度轉(zhuǎn)換裝置 當(dāng)堆垛機(jī)走到軌道的某一位置時應(yīng)以高、中、低速 的某一速度行進(jìn)時，就需要通過速度裝換裝置來實現(xiàn)這一功能。本設(shè)計中可以設(shè)置一個接近開關(guān)。 （5）貨叉保護(hù)裝置 堆垛機(jī)在進(jìn)行工作過程中，為了確保當(dāng)貨叉伸縮到一定位置時就回自動停止，可設(shè)置一個機(jī)械制動器來實現(xiàn)該功能。 （6）載貨臺斷繩保護(hù)裝置 當(dāng)鋼絲發(fā)生斷裂時,能夠自動可靠的將載貨臺停止，避免溜車或墜車事故的發(fā)生.因此對這種安全保護(hù)裝置的設(shè)計要求是靈敏度高、作用可靠、沖擊小、結(jié)構(gòu)簡單。本設(shè)計中采取連桿凸輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)這一功能要求。一旦鋼絲繩斷裂，彈簧通過連桿機(jī)構(gòu)使凸輪卡在升降機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌里阻止載貨臺墜落。正常工作時，提桿平衡載貨臺及其上貨物的質(zhì)量，彈簧處于壓縮狀態(tài)，凸輪與升降機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌分離[4]。 2.3本章小結(jié) 本章對堆垛機(jī)的組成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過設(shè)計構(gòu)思和計算對其重要部件進(jìn)行了選取。通過綜合考慮對整體方案進(jìn)行了對比，選取了適合自己的最佳方案。 第3章 雙立柱巷道堆垛機(jī)起升裝置的設(shè)計 3.1電動機(jī)的選擇計算 3.1.1選擇電動機(jī)類型 異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運(yùn)行可靠、堅固耐用、運(yùn)行效率較高。 變頻調(diào)速，可滿足堆垛機(jī)出入庫穩(wěn)定操作和高速運(yùn)行的要求。變頻調(diào)速具有啟動性能好、調(diào)速范圍寬、速度變化平穩(wěn)和完善的過電壓過電流保護(hù)功能[5]。 按已知工作要求和條件選用YVF2系列變頻可調(diào)速三相異步交流電動機(jī)。 3.1.2選擇電動機(jī)容量 工作機(jī)所需功率P為 P= (2.1) 式中：P——發(fā)動機(jī)功率（kw） F——作用力（N） V——運(yùn)行速度 電機(jī)的輸出功率P為 P=KW (2.2) 式中，為電動機(jī)至滾筒軸的傳動裝置總效率。 取凸緣聯(lián)軸器效率=0.99；滾動軸承效率=0.995；蝸桿傳動效η蝸=0.82；卷筒的傳動效率η卷=0.95，則η=0.99×0.9952×0.82×0.95=0.764， 由 PW=Fw.vw1000ηw=3000×9.8×12/601000×87%≈6.8 故 P0=PWη=6.80.764=8.9kw 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率Pw只需稍大于P0即可，查Y2系列三相異步電動機(jī)技術(shù)手冊，選取電動機(jī)額定功率Pm=11KW，即所選電動機(jī)型號為YVF2-180L-8 3.2鋼絲繩和滑輪設(shè)計 （1）鋼絲繩的選擇 GB3811—83計算考慮全面，計算精確，計算方法如下： （2.3） 式中：d——鋼絲繩最小直徑mm； F——鋼絲繩最大靜拉力N； C——選擇系數(shù)mm/。 選擇系數(shù)c按下式計算： （2.4） 式中：n——安全系數(shù)； k——鋼絲繩捻制系數(shù)； w——鋼絲繩充滿系數(shù)。 對于一般的起升機(jī)構(gòu)n值為6；選取鋼絲繩，則k=0.98；鋼絲繩充滿系數(shù)w=0.46，=1850MPa。 則 鋼絲繩的拉力 （2.5） 已知m=31000kg,g=9.8N/kg; 因為是左右兩根鋼絲繩同時作用 可求得單根鋼絲繩上=1.510009.8=14700N； 由此可求得 =0.096=11.64mm 參照GB8918-88 選取d=12mm。 即所選鋼絲繩為： 12NAT619S+1WR+NF1670ZS35.2723.59GB8918-88 根據(jù)鋼絲繩與滑輪匹配關(guān)系表查得與d=12mm的滑輪外徑D=315mm，軸徑=45mm；選用A型滑輪； 則所選滑輪型號為： 滑輪A12315-45 JB/T9005.3[6] 3.3 起重卷筒設(shè)計 卷筒上有螺旋槽部分長為 P （2.6） 雙聯(lián)卷繞卷筒長度為 LS=2(L0+L1+L2)+Lg （2.7） 式中：D1——卷筒名義直徑,D1=hd ——鋼絲繩直徑 ——最大卷起高度 a——滑輪組倍率 ——卷筒計算直徑 ——固定鋼絲繩的安全圈數(shù) L1——無繩槽的卷筒端部尺寸 L2——固定端尾端所需長度，L2≈3P 已知：d=12mm，查GB/T3811-1983，h常取6 D1=hd=12*6=192 則 D0=D1+d=192+12=204mm 查機(jī)械設(shè)計手冊表8-1-60取D0=315mm ——繩槽槽距 查表8-1-59卷筒槽形得知P=14mm，槽底半徑R=6.5mm。 取Z=2，則 LS=2（198+60+20）+44=600mm 即卷筒的標(biāo)記為：卷筒A315*600-6.5*14-12*1-左JB/T9006.2-1999[6] 3.4 渦輪蝸桿減速器的選取 因為蝸桿與電機(jī)軸通過凸緣聯(lián)軸器相連，所有蝸桿轉(zhuǎn)速與電機(jī)軸轉(zhuǎn)速相等， 升降機(jī)構(gòu)中的減速器可根據(jù)機(jī)構(gòu)的傳動比從標(biāo)準(zhǔn)中選用。 升降機(jī)構(gòu)的傳動比由下式確定： （2.8） 式中：—電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速； —卷筒的轉(zhuǎn)速,n=6*104V4πD=12.13 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式（6.8）中算得：i=72012.13=59.36 查減速器和變速器設(shè)計與選用手冊，選取減速器型號為： SCWS 250-63-IIFJB/T6387[8] 3.5 本章小結(jié) 本章主要對堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計和計算，并對其中的重要部件進(jìn)行了校核計算。符合自己的設(shè)計。 第4章 堆垛機(jī)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 4.1伸縮貨叉的擾度與強(qiáng)度 所設(shè)計的貨叉是指貨叉插入貨架中的部分,應(yīng)以厚度盡量薄,同時貨叉前端的擾度控制在最小，作為設(shè)計的目標(biāo). 貨叉各參數(shù)如下: W: 載荷 I ,I, I: 分別為下叉 中叉 上叉的重力方向的慣性矩 E: 材料的縱彈性系數(shù) 4.1.1下叉的受力分析: 如圖4.1所示 圖4.1下叉的受力分析 進(jìn)行受力分析時，在AC段內(nèi)取距A端為x的任意截面為研究對象，則該截面上產(chǎn)生的反力P=W l/b ax l時的彎矩方程為： M= - P(x-a) （4.1） 用積分法求得BC端截面轉(zhuǎn)角為： i = i-dx= i- [+(x-a)] （4.2） BC端截面撓度為： = ix-dx= ix-[+(x-a)] （4.3） 當(dāng)x= 0時,A端的截面轉(zhuǎn)角 i= -( +b) （4.4） 當(dāng)x=l時，將式（4.3）代入式（4.2）和式（4.1）中，分別算得在c點處的轉(zhuǎn)角和撓度。 = - （4.5） = -l （4.6） 4.1.2 中叉的受力分析 如圖4.2所示：因載荷W的作用，在b間產(chǎn)生反力P,P， 圖4.2 中叉的受力分析計算 進(jìn)行受力分析時，在BF段內(nèi)取距左端為x的任意截面為研究對象 當(dāng)時，可算得其轉(zhuǎn)矩方程為: M= Px=x （4.7） 用積分法算出其轉(zhuǎn)角 i== -+i （4.8） 撓度為： = -+ ix+ （4.9） 當(dāng) x=b時，B端的截面轉(zhuǎn)角 i= （4.10） 當(dāng)x=b時，將式（4.6）代入式（4.4）和式（4.5）中，分別算得此段的轉(zhuǎn)角和撓度 i= - （4.11） = - （4.12） 如圖4.3所示：將b段作為剛性,c點作為固定端（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 圖4.3 受力分析 轉(zhuǎn)矩方程為： M= - P(x-d)+ Px （4.13） 以固定端E視為坐標(biāo)原點，算得：P=W 以固定端D視為坐標(biāo)原點，算得：P=W 用積分法算出其撓度為： = -dx= -[ Px- P(x-d)] （4.14） 當(dāng)x=l時，代入式（4.7）算得： = -[(e+d) l-e(l-d)] （4.15） i= -dx= -] （4.16） 當(dāng)x=l時，代入式（4.8）算得： i= -[-e(l-d)+(e+d)l] （4.17） 所以 = i(l-l) 4.1.3 前叉的設(shè)計分析 載荷W在d區(qū)間產(chǎn)生的反力有P, P，在E點的傾斜角為i，撓度為，受力分析如圖4.4所示： 圖4.4 前叉的受力分析 轉(zhuǎn)矩方程為：M=x 用積分法算出其轉(zhuǎn)角為： i== -+i （4.18） 撓度為： = -+ix+ （4.19） 當(dāng)x=d時，D端的截面轉(zhuǎn)角 i= （4.20） 當(dāng)x=d時，將式（4.11）代入式（4.9）和式（4.10）中，分別算得此段的轉(zhuǎn)角和撓度： = - = -(l-l) 因此，設(shè)載貨臺和立柱為剛性時，伸縮貨叉工作的總擾度為 總=++++ 注：當(dāng)托盤貨架進(jìn)深為1100mm時，值應(yīng)控制在10~15mm[8]。 4.2貨叉各參數(shù)的選擇 a=650mm b=400mm c=200mm d=400mm e=150mm l=1000mm l=600mm l=750mm l=120mm 故可取上叉、下叉、中叉長為： L= l=25=1100mm L=b+c+d+25=1100mm L= l-c+ 25=1100mm 上叉為板狀，并取其寬也為1100mm，厚度取100mm，其余數(shù)據(jù)見裝配圖上標(biāo)注。 因各數(shù)據(jù)取值都較大，故能滿足條件。 4.3貨叉內(nèi)部零件的選取與校核 4.3.1 軸承的選取校核 設(shè)計選取貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的工作速度為10m/min,則每各軸承所承受的壓力為F=150010/4=3750N 轉(zhuǎn)速為n=10000r/d (r/min), 取C=110 則 d=C=110 d=16.2mm 取d=20mm, 則n=10000/20=159.2r/min 查表，選擇深溝球軸承，代號為6404 其基本參數(shù)為：d=20mm D=72mm B=19mm c=31000N c=15200N 徑向載荷F=150010/4=3750N 軸向載荷F=0N F/ F=0>h=6000h 故軸承壽命滿足條件。則軸承選取合適。 4.3.2 齒輪的選取校核 1、選取齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB=217—255，平均硬度為236 2、初步計算傳動尺寸 為軟齒面開式傳動d= （1）轉(zhuǎn)矩T=9.55P/n=162.43d N·mm （2）設(shè)計時，因V值未知，K不能確定，故可初選K=1.4 （3）取齒寬系數(shù)=1.1 （4）取彈性系數(shù)Z=189.8 （5）初選螺旋角=12，取節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.46 （6）初選Z=23，齒條Z= 則得重合度=[1.88-3.2（1/ Z+1/ Z）]cos=1.7 取軸面重合度=0.318Ztg=1.77 取重合度系數(shù)Z=0.765 (7) 取螺旋角系數(shù)Z=0.99 (8) 許用接觸應(yīng)力由式[= 取接觸疲勞極限應(yīng)力為=595MPa 齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N=60naL=1.08 取壽命系數(shù)Z=1.06 取安全系數(shù)S=1.0 則[===630.7 MPa （9）齒輪的分度圓直徑d,初算為u=Z/Z= 故 則d==130mm 3、確定傳動尺寸 （1）計算載荷系數(shù) 取使用系數(shù)K=1.0 因V=m/s 取動載系數(shù)K=1.15 取齒向載荷分布系數(shù)K=1.11 取齒間載荷分配系數(shù)K=1.2 故K= K K K K=1.53 （2）對修正d==133.9mm （3）確定模數(shù)m=dcos/Z=5.69 取m=6 （4）故d===141mm 并取b=50mm 4、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=[ 式中各參數(shù)： (1) 各值同前 (2) 因當(dāng)量系數(shù)Z=Z/cos12=23.5 故取齒形系數(shù)Y=2.64，應(yīng)力修正系數(shù)Y=1.58 (3) 取重合度系數(shù)Y (4) 取螺旋角系數(shù)Y (5)許用彎曲應(yīng)力[ 取彎曲疲勞極限應(yīng)力MPa 取壽命系數(shù)Y， 取安全系數(shù)S 故 [ =1.0 MPa 則 ==4.29MPa〈176MPa=[ 故能滿足齒根彎曲疲勞極限。 設(shè)計合理。 4.3.3 鏈輪鏈條的選取校核 設(shè)軸徑d=80mm，鏈傳動比i=1 鏈速n=V=79.6r/min P=0.1 1、選擇鏈輪齒數(shù)：初步確定Z=21 2、定鏈的節(jié)距 取K，齒數(shù)系數(shù)K，多排鏈系數(shù)K 所需傳遞功率為kW 由此，可選取滿足條件的08A鏈，P=12.7mm 3、定鏈長、中心距 初定中心距a=40p，則鏈節(jié)數(shù) L=101節(jié) 鏈長L=LP/1000=10112.7/1000=1.28m 中心距a==508mm 中心距調(diào)整量mm 實際中心距mm 4、求作用在軸上的力 工作拉力F=1000P/V=1500N 作用在軸上的壓力F=1.2F=1800N 軸徑mm 取d=16mm 取輪徑D=80mm 計算結(jié)果總匯：鏈條規(guī)格：08A單排鏈，101節(jié)，長1.28米，大小輪齒數(shù)都為21，中心距mm，壓軸力F，軸徑d=16mm，輪徑D=80 mm【10】。 4.4貨叉伸縮裝置中的電機(jī)和減速器的選取 齒輪5的轉(zhuǎn)速為 電機(jī)功率：P=Mn9555=Fv×10-3/=0.55kw 選取電機(jī)功率為1.1kw，電機(jī)型號為：YVF2-90S-6 轉(zhuǎn)速為980r/min,安裝型式選取B3 為此，減速器的傳動比為i=980/45.17=21.7 則選取減速器型號為TZSD112【12】。 4.5本章小結(jié) 本章對堆垛機(jī)的貨叉機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，分別對上叉、中叉、下叉等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計算和力的分析。最后確定了貨叉的各部分參數(shù)。 第5章 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 5.1 堆垛機(jī)行走輪的設(shè)計計算 行走輪有主動輪和從動輪1個，采用輪軸直接連接的驅(qū)動方式。 行走輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式： P=KD（B-2r）（kg） (5.1) K=（kg/cm） (5.2) 式中：P—允許載重量（kg） D—車輪的踏面直徑（cm） B—鋼軌寬（cm） r—鋼軌頭部的圓角半徑（cm） K—許用應(yīng)力系數(shù)（kg/cm） v—走行速度（m/min） k—許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為50）（kg/cm） 首先確定B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm, v=80m/min 則 K===33.3（kg/cm） 行走輪的輪壓主要根據(jù)疲勞計算輪壓選取，其計算公式為： = （5.3） 式中：—疲勞計算輪壓（N）； —工作時最大允許載重量（N）； —正常工作時最小輪壓（N） 又根據(jù)車輪直徑的計算公式： （5.4） 式中:—轉(zhuǎn)速系數(shù)； —工作級別系數(shù)； —接觸應(yīng)力常數(shù) 首先確定 =6.0，=0.82，=1.25,l=30mm，代入式（5.3），式（5.4）中算得：D=135mm 車輪的轉(zhuǎn)速為： =283.1r/min 車輪的軸徑為d=14mm，為滿足選擇合適的軸承，取d=15mm 軸上的軸承選取型號為6202，基本尺寸為：d=15mm，D=35mm，B=11mm【13】。 5.2 行走機(jī)構(gòu)電動機(jī)的選取 行走機(jī)構(gòu)的電動機(jī)所需的功率為可按下式計算： （kW） （5.5） 式中：—行走阻力； v—行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度 —行走機(jī)構(gòu)的總效率，一般可取0.85-0.95 由上式可知，現(xiàn)須確定行走阻力的大小，可按下式計算： =G×μ （5.6） 式中： G—堆垛機(jī)總重，約為5000kg —滾動摩擦系數(shù)，查表取0.05 將（5.6）代入（5.5）即可得： 取為P=5.5kw,選取電機(jī)型號為YVF2-132M2-6m。 5.3 V帶輪與V帶的設(shè)計計算與選擇 1、設(shè)計功率為 （5.7） 式中 ——工況系數(shù)； 由于是起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)，查表得=1.2，則 2、選定帶型 根據(jù)=6.6KW和,查表確定為P-I型。 3、傳動比為 （5.8） 由行走速度初步確定小帶輪的轉(zhuǎn)速為 則 4、確定小帶輪基準(zhǔn)直徑 由大帶輪與電機(jī)同軸確定大帶輪基準(zhǔn)直徑為電機(jī)的輸出軸直徑，即則小帶輪的基準(zhǔn)直徑為 （5.9） 則 5、帶速為 （5.10） 則 此處 6、初定軸間距 按要求取 7、所需基準(zhǔn)長度為 （5.11） 則 : 選取基準(zhǔn)長度為609mm。 8.實際軸間距為 （5.12） 則 （1）安裝時所需最小軸間距為 （5.13） 查表得，則 （1） 張緊或補(bǔ)償身長所需最大軸間距為 （5.14） 則 9.小帶輪包角為 （5.15） 則 10.帶輪的結(jié)構(gòu)簡圖如圖5.1所示： 圖5.1皮帶輪結(jié)構(gòu)簡圖 5.4 行走機(jī)構(gòu)減速器的選取 行走機(jī)構(gòu)中的減速器可根據(jù)機(jī)構(gòu)的傳動比從標(biāo)準(zhǔn)中選用。 行走機(jī)構(gòu)的傳動比由下式確定： （5.16） 式中， —電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速；—車輪的轉(zhuǎn)速 代入相關(guān)數(shù)據(jù)到式（5.7）中算得：=3.46 可選取減速器的標(biāo)準(zhǔn)型號為SEW型R×97[6] 5.5行走機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器的具體規(guī)格根據(jù)載荷情況、計算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。計算轉(zhuǎn)矩有下式確定： （5.17） 48.7Nm == 由設(shè)計手冊選取彈性柱銷聯(lián)軸器HL2。它的許用轉(zhuǎn)矩為215Nm，半聯(lián)軸器材料為鋼時，許用轉(zhuǎn)速為5600r/min[6]。 5.6本章小結(jié) 本章主要對堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，對其中的重要部件進(jìn)行設(shè)計計算。 第6章 雙立柱巷道堆垛機(jī)機(jī)體支架設(shè)計 6.1 機(jī)架設(shè)計計算的準(zhǔn)則和要求 6.1.1 機(jī)架設(shè)計的準(zhǔn)則 1、工況要求 任何機(jī)架的設(shè)計首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不至有阻礙運(yùn)動件通過的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必須的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。 2、剛度要求 在必須保證特定外姓條件下，對機(jī)架的主要要求是剛度。例如，機(jī)床的零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱體的剛度決定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 3、強(qiáng)度要求 對于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時也能滿足強(qiáng)度要求。但對于重載設(shè)備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點的應(yīng)力都不大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。 4、穩(wěn)定性要求 對于細(xì)長的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及手彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)回產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計是必須注意。 5、美觀 目前對機(jī)器要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。 6、其他 如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對于精密機(jī)械、儀表等散熱變形小的要求等。 6.1.2 機(jī)架設(shè)計的一般要求 在滿足機(jī)架設(shè)計準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和處所環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。 1、 機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 2、 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。 3、 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形小。 （1）抗震性能好。 （2）耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。 （3）有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性好[14]。 6.2機(jī)架的設(shè)計步驟 1、初步確定機(jī)架的形狀和尺寸。根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則和一般要求，初步確定機(jī)架結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，以保證其內(nèi)外部零部件能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并要求機(jī)架能夠在巷道內(nèi)無阻礙的運(yùn)行。 圖6.1機(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖 2、根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。 3、分析載荷情況，載荷包括機(jī)架上的設(shè)備重量、機(jī)架本身重量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的動載荷等。對于高架結(jié)構(gòu)，還要考慮風(fēng)載、雪載和地震載荷。確定結(jié)構(gòu)的形式，采用有雙槽的立柱，以保證貨叉在升降過程中不側(cè)翻。 4、針對以上所述的各項要求與準(zhǔn)則，結(jié)合雙立柱巷道堆垛起重機(jī)在自動化立體倉庫中的工作狀況，并考慮到雙立柱巷道堆垛起重機(jī)自身各個裝置與機(jī)構(gòu)間的配合情況，確定機(jī)架的基本尺寸： 機(jī)架高為12m，兩個立柱之間的距離為1800mm，每個立柱的長為360mm，寬為240mm，立柱中中設(shè)有雙槽，以保證貨叉在運(yùn)動過程中的平穩(wěn)性；上橫梁為360*300中間空心的方鋼；下橫梁是厚度為300mm、寬為1200mm中空的鋼板，用以保證雙立柱巷道堆垛起重機(jī)的承載能力[15]。 6.3 其他裝置設(shè)計和選擇 1、供電系統(tǒng) 堆垛機(jī)的移動供電裝置，一般采用滑觸供電裝置和電纜供電方法。根據(jù)自動化倉庫的特點，應(yīng)滿足高速度、無需檢修、耐用、無脫線現(xiàn)象等。 堆垛機(jī)采用底（頂）部滑觸線供電方式，滑觸線設(shè)置符合使用安全及易于保養(yǎng)的要求。 2、電氣設(shè)備 主要包括電力拖動、控制、檢測和安全保護(hù)。在電力拖動方面，目前國內(nèi)多用的是交流變頻調(diào)速，交流変極調(diào)速和可控硅直流調(diào)速。對堆垛機(jī)的控制一般 采用可編程序控制器、單片機(jī)、單板機(jī)、計算機(jī)等。堆垛機(jī)必須具有自動認(rèn)址、貨物虛實等檢測以及其他檢測，電力拖動系統(tǒng)同時滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確三個方面的要求 3、天地軌 天地軌是整個堆垛機(jī)的承載部件，因而天地軌必須有足夠的剛度。天地軌分別固定在貨架及地面上。天地軌的全長除能涵蓋堆垛機(jī)最大作業(yè)范圍外，兩端頭還保留有適當(dāng)緩沖長度。 每段地軌結(jié)合面以45度對接，對接處有一定高度差限制要求。 （1）天地軌安裝后直線度公差如下： 地軌安裝后直線度公差在200mm 測量長度應(yīng)不大于0.5mm 地軌全長測量長度內(nèi)應(yīng)不大于3mm 天軌安裝后直線度公差在200mm 測量長度應(yīng)不大于0.5mm 天軌全長測量長度內(nèi)應(yīng)不大于4mm （2）安裝后天地軌間相互位置公差 天軌上表面于地軌下表面之間距離誤差應(yīng)不大與8mm 天軌與地軌之間的水平錯位不大于5mm 4、安全裝置 堆垛機(jī)是一種起重機(jī)械，它要求在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行。為了保證人身及設(shè)備的安全。堆垛機(jī)必須配備有完善的硬件及軟件的安全保護(hù)裝置，并在電氣控制上采用一系列連鎖和保護(hù)措施。除了一般起重機(jī)常備的安全保護(hù)措施（如各機(jī)構(gòu)的終端限位和緩沖、電機(jī)過熱和過電流保護(hù)、控制電路的零位保護(hù)等）外，還應(yīng)根據(jù)實際需要，增設(shè)各種保護(hù)。主要有如下安全保護(hù)裝置。 （1）水平極限保護(hù) 在巷道兩端點均設(shè)置強(qiáng)制減速檢測裝置及緊急停止極限開關(guān)，堆垛機(jī)在接近巷道兩端時，先減速緩行而后定位停止，避免超程行走。如在正常范圍內(nèi)仍未停止，則緊急停止極限開關(guān)將迫使堆垛機(jī)停止運(yùn)行。 （2）緩沖器 正常狀態(tài)下堆垛機(jī)不觸及緩沖器，萬一電器線路故障，發(fā)生超程行走時，設(shè)置于巷道兩端的緩沖器能將堆垛機(jī)制動住。緩沖器為聚氨脂橡膠，可以吸收堆垛機(jī)意外超程行走時的沖力。 （3）垂直極限開關(guān) 在立柱兩端點均設(shè)置強(qiáng)制減速檢測裝置及緊急停止極限開關(guān)，堆垛機(jī)升降載貨臺在接近立柱兩端時，先減速緩行而后定位停止，避免超程升降。如在正常范圍內(nèi)仍未停止，則緊急停止極限開關(guān)將立即迫使堆垛機(jī)升降載貨臺停止。 （4）斷繩保護(hù)裝置 當(dāng)載貨臺的牽引鋼絲繩斷裂時，斷繩保護(hù)裝置將抱死載貨臺，使堆垛機(jī)立即停止運(yùn)行并報警。 （5）動作連鎖裝置 堆垛機(jī)處于行走及升降動作時，貨叉不能伸出。 貨叉處于伸出狀態(tài)時，堆垛機(jī)不能行走，而載貨臺只能低速適量升降。 （6）貨叉保護(hù)裝置 貨叉伸出途中觸及障礙物時，電機(jī)堵轉(zhuǎn)變頻器報警，或者出現(xiàn)任務(wù)超時報警，提示堆垛機(jī)故障。 貨叉沒有完全縮回到中位，則堆垛機(jī)不能行走。 （7）過載保護(hù)裝置 堆垛機(jī)上所有驅(qū)動電機(jī)線路上，由變頻控制過流，以免電機(jī)因過載而受損。 （8