说明书-自动化立体仓库堆垛起重机机械设计

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1、word某某太湖学院毕业设计论文题目： FMS自动化立体仓库堆垛起重机机械结构设计信机 系 机械工程与自动化 专业学 号：0923102学生某某：赵 磊指导教师：尤丽华职称：副教授2013年5月25日某某太湖学院本科毕业设计论文诚信承诺书本人X重声明：所呈交的毕业设计论文自动化立体仓库堆垛起重机机械设计是本人在导师的指导下独立进展研究 所取得的成果，其内容除了在毕业设计论文中特别加以标注 引用，表示致谢的内容外，本毕业设计论文不包含任何其他 个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械92学号：0923102作者某某：2013年_5月_25日III / 46某某太湖学院信机系机械工程与自动化专

2、业毕业设计论文 任务书一、题目与专题：1、题目FMS自动化立体仓库堆垛起重机机械设计二、课题来源与选题依据本课题来源于工程生产实际，应教学要求，使我们在学习期间接触到一些先进的技术装备和控制技术等重要知识，配合有关课程开设“柔性制造系统综合实验的需求，培养独立进展科学研究、综合分析思考以与实际动手的能力，此毕业设计课题由此设立。三、本设计论文或其他应达到的要求： 有轨巷道堆垛起重机的设计要求包括: 1结构简单，操作方便;2堆垛方式准确可靠: 3.结构紧凑巩固，使用维护方便，外形美观; 熟练掌握模拟货物在自动化立体仓库各仓储单元内存储的物流过 程： 熟悉堆垛起重机的各局部零件组成与运行过程； 了

3、解有轨巷道堆垛起重机在国内开展现状与特点: 能够设计出堆垛起重机的起升机构、货叉机构以与行走机构的选择方案。四、承受任务学生：机械92班 某某 赵磊五、开始与完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计论文指导或顾问：指导教师签名签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任 签名2012年11月12日摘要近年来，随着企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与 合理性对企业的开展非常重要。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能 够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反取出货 格内的货物运送到巷道口。本文详细

4、论述了在现代大多数企业中普遍使用的双立柱堆垛机的设计方案，文章的重 点放在其两个部件：升降机构、货叉伸缩机构的设计上，并对安全机构和控制局部进展简 单的选取和计算其中包含电机，减速器的选取，齿轮，齿条的计算，卷筒的计算，轴的校 核，电器原理图的配置等。首先，提出各个机构的总体设计方案；其次，对各个机构的受 力情况进展了分析并计算，然后估算初取值，再进展校核，最后确定各个实际值。关键词：自动化立体仓库；堆垛机；升降机构；货叉伸缩机构AbstractIn rece nt years, along with the un ceas ing rais ing of en terprise produc

5、t ion and man ageme nt, more and more en terprises know that thi ng flows out reas on ability and the improveme nt of system, is very important for the development of enterprise. Stacker cranes is automation three-dime nsional storehouse in most importa nt take heavy crane pile up equipme nt, it can

6、 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 tran sit in goods shelf go to tunnel mouth.This paper describes the majority of enterprises in the widespread use of modern double-colu

7、mn stacking machine design, the article focused on its two ponents: lifting mechanism, telescopic fork design of institutions, and security agenciesand the control part simple selection and calculation including motor, reducer selection, gear, rack of calculation, the calculation of roll, axis calib

8、ration, electrical schematic diagram of the configuration. First, the proposed desig n programs of various age ncies; Secon dly, the force of the various age ncies to con duct the an alysis and calculati on, and the n estimate the in itial value, and the n checked, and fin ally establish the actual

9、value.Keyword: automation three-dimensional storehouse;stacker cranes;liftingmechanism;telescopic fork in stituti ons目录摘要IllABSTRACTIll目录V1绪论1研究的背景与内容11.1.1 概述1有轨巷道堆垛机的开展现状与特点11.1.3有轨巷道堆垛机的类型 2巷道堆垛机的特点5设计的目的和意义5设计的内容与要求5设计参数62.1堆垛机三维运动速度确实定7堆垛机各个局部的方案选择 8堆垛机起升机构传动方式的选择 8堆垛机行走机构传动方式的选择 9堆垛机机架的设计思路9堆垛

10、机货叉的设计思路9堆垛机安全方案确实定11堆垛机的技术参数11堆垛机的技术要求113堆垛机起升机构的设计 15起升机构的总体选型 15卷筒的设计18卷筒部件计算18齿轮连接盘的计算224堆垛机行走机构和机架的选型设计 25堆垛机行走机构的选型设计 25堆垛机机架的选型设计275堆垛机货叉的设计28货叉传动装置的总体选型28货叉传动齿轮、齿条的计算 28货叉传动链轮、链条的设计计算32希9动器的制动容量的设计 346堆垛机安全装置 35防撞保护装置35钢丝绳断绳保护装置357结论与展望36结论36不足之处与未来展望36致谢37参考文献38word1绪论研究的背景与内容概述自动化立体仓库是实现物流

11、系统合理化的关键。它具有空间利用率高、便于实现自动 化管理、实时自动结算库存货物种类和数量、立体仓库信息库可以和中央计算机系统联网 运行等许多优点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产本钱都有重要意义，已开 始应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业。而堆垛机对立体仓库的出人 库效率有重要影响，是立体仓库能否达到设计要求和表现其优点的关键设备之一。有轨巷道堆垛起重机是随着立体仓库的出现而开展起来的专用起重机，是在高层货架 的窄巷道内作业的起重机，通常简称为堆垛机。堆垛机是立体仓库中最重要的起重运输设 备，可大大提高仓库的面积和空间利用率，是自动化仓库的主要设备，是代表立体仓库特

12、征的标志。堆垛机的功能是堆垛机承受计算机指令后，能在高层货架巷道中来回穿梭，把 货物从巷道口出人库货台搬运到指定的货位中，或者把需要的货物从仓库中搬运到巷道口 出人库货台，再配以相应的转运、输送设备通过计算机控制实现货物的自动出人库。在立 体仓库中的搬运设备有高位叉车、工业机器人、桥式堆垛机和有轨巷道式单双立柱堆垛机。 有轨巷道式双立柱堆垛机由于效率高，高度可达30-40 m便于实现无人操作，行走稳定，载货量大，噪声小，在目前的立体仓库中得到广泛应用。1.1.2有轨巷道堆垛机的开展现状与特点随着经济全球化步伐的口益加快和信息技术的快速开展，传统行业和消费方式正发生 着深刻的变化，物流在经济活动

13、中的作用越来越受到企业的重视，物流人才的需求也在口 益增长。目前，物流人才已经被列为我国12大类紧缺人才之一，有报道称“物流人才的需求已超过600万。物流实验室的建设正是要搭建一座理论与实践的桥梁，目前，我国 许多高校已经建立了物流实验室，据不完全统计，已经有160多所高校建立了自己的物流实验室。物流实验室为学生提供实训平台，深化学生对现代物流理论的理解，提高学生的 操作能力，内融机械、电气、电子与计算机等技术于一体的综合技术，在这种技术中，不 同领域和层次的知识与能力融会在一起。另外，为了更好的模拟货物在自动化立体仓库各仓储单元内存储的物流过程，研究提 高物流效率以与堆垛机性能和作业效率方法

14、，许多物流研究中心业纷纷建立起来。某某大 学现代物流控制实验中心是目前我国第一个现代的物流控制实验室，在物流调度、物流控 制、机械手拣选控制和机器视觉的综合研究和开发应用方面目前处于国内领先地位。图仓储1.1.3有轨巷道堆垛机的类型有轨巷道堆垛机可按其结构形式、支承方式和运行轨迹等进展分类，一般可分为以下 几种类型：(1) 按结构形式，分为双立柱有轨巷道堆垛机和单立柱有轨巷道堆垛机：双立柱有轨巷道堆垛机双立柱有轨巷道堆垛机由两根立柱、上横梁、下横梁和带货叉的载货台组成，立柱、上横梁和下横梁组成一个长方形的框架，一般称为机架。立柱形式有方管和圆管两种，方管可兼作起升导轨，圆管需要附加起升导轨。这

15、种堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比拟好，能快速起、制动，并且运行平稳。一般用在起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库中，其缺点是自重较大。其结构如下列图。图双立柱有轨巷道堆垛机单立柱有轨巷道堆垛机单立柱有轨巷道堆垛机的机架由一根立柱、下横梁和上横梁组成。立柱多采用型钢或 焊接制作，立柱上附加导轨。整机重量较轻，消耗材料少，因此制造本钱相对较低，但刚 性稍差。由于载货台和货物对立柱有偏心作用，以与行走、制动时产生的水平惯性力作用,使单立柱有轨巷道堆垛机在使用上有较大的局限性。不适于起重量大和水平运行速度高的 堆垛机。单立柱堆垛机的起升结构，普遍采用钢丝绳传动，由电机减速机驱动卷筒

16、转动， 通过钢丝绳牵引载货台沿立柱或起升导轨作升降运动。对于钢丝绳传动，传动和布置相对 容易，但定位准确性稍差。其结构如图 1.3所示。图单立柱有轨巷道堆垛机(2) 按支承方式分类，有轨巷道堆垛机分为悬挂型和地面支承型。 悬挂型有轨巷道堆垛机悬挂型有轨巷道堆垛机悬挂在巷道上方的轨道上运行，其运行机构安装在堆垛机门架 的上部。在地面铺设导轨，使门架下部的导向轮以一定的间隙夹在导轨的两侧，从而防止 堆垛机运行时产生摆动和倾刹。悬挂式堆垛机有如下优点：在设计门架时，可以不考虑横向的弯曲强度，钢结构的自重可以减轻，加减速时的惯性摆动小，稳定所需的时间短；其缺点是维修和检查不方便。 地面支承型有轨巷道堆

17、垛机堆垛机的运行轨道铺设在地面上，堆垛机用下部行走轮支承和驱动，上部导向轮用来 防止堆垛机倾倒或摆动。和悬挂型有轨巷道堆垛机相比，这种堆垛机的立柱主要考虑轨道 平面内的弯曲强度，因此，需要加大立柱在行走方向截面的惯性矩。由于驱动装置均装在下横梁上，容易保养和维修。(3) 按其运行轨迹形式不同，分为直线运行型堆垛机和曲线运行型堆垛机。 直线运行型堆垛机直线运行型堆垛机只能在巷道内直线轨道上运行，不能自行转换巷道。只能通过其他 输送设备转换巷道，直线运行型堆垛机可以实现高速运行，能够满足出入库频率较高的立 体仓库作业，应用最为广泛。 曲线运行型堆垛机曲线运行型堆垛机行走轮与下横梁是通过垂直轴铰接的

18、，能够在环形或其他曲线轨道 上运行，不通过其他输送设备便可以从一个巷道自行转移到另一个巷道。曲线运行型堆垛 机在使用上有局限性，只适用于出入库频率较低的立体仓库。本文研究的堆垛机是结构形式为双立柱，支承方式为地面支承型，并且其运行轨迹为 直线型巷道堆垛机。1.1.4巷道堆垛机的特点由于使用场合的限制，巷道堆垛机在结构和性能方面有以下特点：(1) 整机结构高而窄，其宽度一般不超过储料单元的宽度，因此限制了整机布置和结 构选型。(2) 金属结构件除应满足强度和刚度要求外，还要有较高的制造和安装精度。(3) 采用专门的取料装置，常用多节伸缩货叉或货板机构。(4) 各电气传动机构应同时满足快速、平稳和

19、准确。(5) 配备可靠的安全装置，控制系统应具有一系列连锁保护措。设计的目的和意义仓储自动化建设是一项系统工程，物资储运作业自动化是其重要的内容。实现仓库物 资储运作业自动化，仓储机械设备、设施与管理、信息、人才系统配套、协调开展是重要 的开展趋势。通过引入计算机、自动控制技术和人工智能等高新技术对仓储机械的技术该做，仓储 机械的技术性能将较大提高。载重量大、机动性强、操作方便、可维修性好的叉车、无人 叉车、牵引车、托盘运输车、堆高车、堆垛机、码垛机、管道输送机、带状输送机、自动 拣选机等先进的装卸搬运机械设备将广泛应用于仓储系统。本设计通过设计用于仓储货架的堆垛机，完成堆垛机水平行走机构、起

20、升机构、载货 台与货叉机构、机架和电气设备的设计，能与时、准确地把物品自动送到指定位置，从而 加深对堆垛机的认识与了解。设计的内容与要求有轨巷道堆垛机的内容包括：第一，分析、论述目前堆垛机堆垛的原理、方法，堆垛机的设计思路，探讨各种解决 途径第二，论述本设计采用的方法、原理与可行性，进展结构设计、运动学计算和强度计 Jo第三,堆垛机的工作方式与货物识别控制原理。第四,绘制堆垛机总装图和主要零部件图。有轨巷道堆垛起重机的设计要求包括：1. 结构简单、操作方便。2. 堆垛方式准确可靠。3. 结构紧凑巩固，使用维护方便，外形美观。设计参数立体仓库为8巷道16排40列7层堆垛机总高度：8m 总长度：3

21、.1m 总宽度：1m堆垛机额定起重量300kg行走最大速度130m/mi n(2.2m/s)升降最大速度30m/min(0.5m/s)货叉速度 9m/min(0.15m/s)加减速度：升降m/s2 行走m/s2伸缩m/s2货架上下7层，层高1100mmm/s2货架每层40格，格宽900mm货箱尺寸：长x宽乂高=600X500X800mm货格尺寸：长X宽乂高=900X300X1100mm宽度方向为货叉叉取方向。9 / 462总体设计方案确实定为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物出人库，必须满足以下设计要求：(1) 具备三维运动功能，即堆垛机沿巷道来回运动、载货台垂直运动、货叉沿货架方向双

22、向伸 缩;(2)满足一定的定位精度，重复定位精度误差不能超过10 mm; ( 3)具备安全保护措施；(4)在满足强度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各局部的重量，以减小提升 功率和行走时的摩擦阻力；(5)保护仓库环境，防止货物污染受损。堆垛机组成图2.1 有轨巷道式双立柱堆垛机1天轨 2天轨导向轮3.上横梁 4立柱 5链轮 6载货台导向轮7.载货台顶轮8电器柜 9轮系10.地轨11.下横梁 12.电机13.卷筒14.减速器 15.载货台 16.货叉 17.载货台立板堆垛机三维运动速度确实定(1) 行走速度确实定：40900=36000mm=36m行走加速度为0.6m/s2 最优行走速度为

23、 0.5 36 0.6 2.324m/s 139.43m/min，取为 130m/min(2) 升降速度确实定：货架高度为最优升降速度为77 13929.7m/ min，取为30m/min,即36(3) 货叉速度确实定：货叉伸缩长度为0.46m=460mm 伸缩加减速度为0.2m/s2最优伸缩速度为 05 0.46 0.20.15m/s 9.1m/min，取为 9m/min取微升降高度为8mm堆垛机各个局部的方案选择2.2.1堆垛机起升机构传动方式的选择巷道式堆垛起重机的起升机构是使载货台垂直运动的机构，主要由电动机、制动器、 减速器、卷筒或链轮以与相应的柔性件组成。电动机通过减速器带动柔性件

24、使载货台升降。 常用的柔性件有钢丝绳和起重链两种。链条传动的缺点是自重量大，有可能突然断裂，不 安全，因而本传动机构选用钢丝绳，钢丝绳的优点是质量轻，使用安全，工作噪声低，便 于维护保养等等。在堆垛机特殊的工作环境下，为了使起升机构结构紧凑，本设计使用带制动器的电动 机。这种电动机具有锥形转子，通电时，转子在磁拉力作用下产生一定的轴向位移，使尾 部的锥形盘式制动器同时打开。断电时，磁拉力消失，制动器在弹簧作用下又重新上闸， 使电动机很快地停住。起升机构的位置布置在堆垛机的下部，位于立柱外侧。联轴器选用梅花形弹性联轴器，此联轴器是由带突爪的形状一样的两个半联轴器和梅 花形弹性元件组成，将梅花形弹

25、性元件置于两个半联轴器的突爪之间以实现联结。联轴器 工作时，梅花瓣受压。单向运转时只有半数花瓣参与工作，半数不承载；反向运转时，亦 是如此。此联轴器具有结构简单，零件数少，径向尺寸小，不需润滑；弹性块受压，承载 能力较高等特点。减速器选用JZQ型减速器，它是特为起重机设计制造的低硬度齿面的减速器，制造工 艺较容易，有很多中小型厂均有现成产品供货。卷筒为与减速器配合的自制卷筒，通过齿 轮连接盘与减速器的低速轴齿轮轴端相连。此卷筒的特点是卷筒轴不受转矩，只承受弯矩, 为圭寸闭式传动，不易受外界环境干扰。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端固定在机架的上横梁上，钢丝绳通过安装在立柱 上的定滑轮导向，带动

26、安装在载货台上的两个动滑轮使载货台升降。堆垛机行走机构传动方式的选择堆垛机的行走机构是堆垛机水平运行的驱动装置。一般由电动机、联轴器、制动器、 减速箱和行走车轮组成。本设计选用三合一减速器，把突缘电动机、盘式制动器和减速器 做成整体，选用标准件，提高了系统的可靠性。采用带平衡架与水平轮的车轮组，平衡架 使两个车轮的轮压相等，车轮为无轮缘圆柱车轮，是为了防止车轮在运行时轮缘啃轨，同 时为了防止出轨在轨道两侧加水平导向轮。本传动系统为地面支承式，三合一减速器和车轮组安装在堆垛机下横梁下方起支承和 驱动作用，上部用导向轮运行在工字钢的下翼缘上来防止堆垛机倾倒或摆动。由于驱动装 置装在堆垛机下下部，容

27、易维修保养。堆垛机机架的设计思路上横梁是由四块钢板焊接而成的箱形结构，其与立柱间通过焊接联结在一起。立柱由角钢和钢板焊接而成的箱式矩形断面，具有抗扭、抗弯刚度大，重量轻，耐磨 性好等特点。下横梁也是由四块钢板焊接的箱式矩形断面，具有较大的抗扭、抗弯刚度。下横梁与 立柱间通过焊接联结在一起。堆垛机货叉的设计思路货叉装置是堆垛机存取货物的执行机构，装设在载货台上。本机构采用二级直线差动 式伸缩货叉，由上叉、下叉与起导向作用的滚针轴承等组成，以减少巷道的宽度，且使之 具有足够的伸缩行程。由于存取货物时货叉伸出的距离已经超过本身的长度，所以货叉为级伸缩装置，下叉 固定在载货台本体上，起支承作用，上面的

28、上叉叉取货物。货叉的伸缩可以采用齿轮齿条传动或者链轮链条传动，本设计采用齿轮齿条传动，齿 轮齿条传动具有结构简单，传动关系清晰等优点。货叉装置采用二级直线式伸缩货叉，叉体体积小、刚性大，且具有超载保护功能。 货叉主要由电动机、联轴器、减速器、链轮链条传动装置、齿轮齿条传动装制、下叉、上 叉和滚针轴承等组成。1上叉叉板2上叉活动导轨3上叉支承板4上叉挡板5上叉齿条板6滚针轴承7下叉立板8下叉底板9轴承支承板机16.下叉挡板10.传动轴 11链条 12减速器13.联轴器14.传动齿轮15.电动结构示意图如上图2- 1所示。上叉由上叉叉板、上叉支承板、上叉齿条板组成，上 叉叉板直接承载货箱，为了防滑

29、选用花纹钢板，上叉支承板如此安装有支承上叉的四个滚 针轴承，使上叉相对于中叉运动，上叉齿条板下方焊接有齿条，由装在中叉连接板上的双 啮合齿轮传递动力。中叉由中叉活动导轨、中叉连接板、中叉齿条板组成，中叉活动导轨 支承在四个滚针轴承上，四个滚针轴承分别装在下叉立板和下叉支承板上，中叉连接板如 此把中叉齿条板、中叉活动导轨和双啮合齿轮连接起来，中叉齿条板下方焊接有齿条，通 过传动轴上的齿轮传递动力。下叉由下叉支承板、下叉立板、下叉齿条板和下叉底板组成, 下叉支承板下部安装有滚针轴承，支承起传动轴，上部安装有支承中叉活动导轨的滚针轴 承，下叉立板也安装有支承中叉活动导轨的滚针轴承，下叉齿条板的顶部装

30、有齿条，提供 与双啮合齿轮啮合的下齿条，下叉底板如此是整个货叉的支承板，其上固定有电动机、减 速器、下叉立板、下叉齿条板、下叉支承板和双向挡板。焊接在下叉底板上的双向挡板如 此限制货叉的极限伸缩位置。整个货叉的传动原理是，电动机通过联轴器、减速器减速把动力传递给减速器轴端的 链轮，轴端链轮通过链条把动力传递给传动轴，传动轴上的链轮和减速器轴端的链轮一样 大，链轮链条传动比为1。安装在传动轴轴端的齿轮通过中叉齿条板把动力传递给中叉， 使中叉以一定的速度相对于下叉运动，而安装在中叉连接板上的双啮合齿轮以中叉速度与 中叉一起运动，双啮合齿轮下面与下叉齿条板上的齿条啮合，上面与上叉齿条板上的齿条 啮合

31、，下叉齿条板不动，那么上叉齿条板如此以二倍于中叉的速度向前运动。word当电动机反向时中叉与上叉如此反方向运动，从而实现货叉的双向存取货物。焊接在 下叉底板上的双向挡板与焊接在中叉连接板底部的双向挡板配合使用，当货叉运行到极限 位置时上、下双向挡板相碰，从而使货叉停止运动。联轴器为限力矩联轴器，当力矩超过 设定值时，联轴器内部的钢珠打滑，从而保护货叉受到破坏，提高系统的安全性。本货叉传动系统除了电动机、联轴器和减速器安装在货叉左侧以外，根本为对称布置， 左半局部相当于左货叉，右半局部相当于右货叉，这样链轮链条传动布置于货叉中间，从 而提高系统的平稳性。堆垛机安全方案确实定为了保护人身、设备和货

32、物的安全，堆垛机必须具有完善的安全保护措施：1堆垛机在行走、载货台升降和货叉伸缩终端处都设有机械和电气限位装置。2货物检测载货台上设有货物超高、超长和超宽检测装置。在货物进入载货台时， 当检测到货物超过设定高度、长度或宽度时，堆垛机便停止运行并报警。一般允许误差为 30 一 40 mm，检测元件采用对射或反射式光电传感器。3载货台上还设有检测货叉是否回位、货叉上有无货物和货位中有无货物的装置。 如货叉没有回位，堆垛机不能水平运行；如货叉上已有货物，如此不能再取货；人库时，必 须检测货位中有无货物，以防止发生事故。4断电保护如载货台升降过程中突然断电，如此通过提升电机制动使载货台停在 当前位置，

33、不会掉落下来。5载货台断链保护提升链条通过压簧与载货台相连，当链条由于长时间使用或意 外原因突然断裂时，弹簧弹开链条，检测装置检测到链条时，便驱动相应装置使载货台停 在当前位置，不至于掉下来，同时整个堆垛机停止运行。堆垛机的技术参数堆垛机作为立体仓库中重要的运输设备，其各项技术参数的选用，将直接影响到整座 立体仓库的运行效率和经济效益。合理的选择各项参数，将大大提高整个系统的运行效率 和经济效益。我国现阶段立体仓库中，堆垛机技术参数的选用上，和世界先进水平相比， 存在着较大的差异。1堆垛机的速度参数。与堆垛机的速度有关的参数，主要指水平运行速度、起升 速度和货叉伸缩速度。这三项参数的上下，直接

34、关系到出入库频率的上下。2堆垛机的尺寸参数。堆垛机的尺寸参数较多，例如起升高度、下降深度、整机 全长、最低货位极限高度等。其中最低货位极限高度，即货叉上外表从最低一层货格的低 位到地轨安装水平面的垂直距离。该参数涉与合理利用有效空间，增加库容量，亦是评价 堆垛机设计水平的标准之一。目前，国内立体仓库堆垛机的最低货位极限高度普遍偏高。3堆垛机的货叉下挠度。货叉下挠度，是堆垛机的一项非常重要的性能参数，直 接关系到堆垛机是否能正常工作。因结构型式、材料与加工热处理工艺的限制，同等状况 下，目前国内立体堆垛机的货叉下挠度要比国外大 20%30%。改良货叉结构，合理选材， 提高工艺手段，是减少货叉下挠

35、度，保证堆垛机工作性能的重要措施。11 / 46word4堆垛机的噪音。堆垛机在高速运行和升降中，特别是在同时进展时，由于车轮 与轨道摩擦和提升链条或钢丝绳的振动、摩擦等，将产生较大的噪音。标准中规定，堆垛 机在工作时，其噪声值不高于 84分贝。目前立体仓库实际应用明确，对于行走速度不超 过80米/秒的，还可以保证，超过100米/秒以上的，一般难以保证。5堆垛机的驱动机构。目前，国内立体仓库堆垛机的驱动机构中，电机减速机普 遍采用德国、日本、意大利的产品，也有少数采用国内的电机减速机。由于堆垛机是立体 仓库中最重要的运输设备、各项技术参数和综合性能要求都非常严格，如无故障率应大于 97%，停准

36、精度0mm，以与噪音要求等。这就要求电机减速机的可靠性非常高。因此， 现阶段在驱动机构中电机减速机的选用上，建议选用国外先进的产品，以保证堆垛机的整 机性能。6堆垛机的起重量和载荷参数。包括额定起重量、总起重量、堆垛机总重量、堆 垛机设计重量和轮压。额定起重量是堆垛机的主要性能参数、它是堆垛机允许起升的货物 和托盘或货箱的质量的总和。总起重量是被起升的货物，托盘或货箱、货叉、司机室、载货台、固定在载货台上的属具包括动滑轮组，起重钢丝绳与其它零、部件与 人的质量的总和。堆垛机总重量是堆垛机各局部质量的总和包括机上电源装置、信号传 输装置、控制柜、平衡重和润滑剂在内。堆垛机设计重量是整机总质量中，

37、除去润滑剂 的堆垛机质量。轮压是一个车轮传递到轨道或地面上的最大垂直载荷。按工况不同，分为 工作轮压和非工作轮压。堆垛机的技术要求堆垛机是自动化立体仓库的心脏局部。自动化立体仓库的优越性必须通过堆垛机才能 充分表现出来。为此，堆垛机必须有严格的技术要求。堆垛机的正常工作条件：1堆垛机正常工作的环境温度 X围为-540摄氏度，在24小时内平均温度不超过 35摄氏度。在40摄氏度的温度条件下，相对湿度不超过50%。温度较低时相对湿度可以高一些2堆垛机工作环境的污染等级应在国家规定 X围之内。3堆垛机工作环境的污染等级应在国家规定 X围之内。4供电电网进线电源为频率是 50赫兹，电压是380伏的三相

38、交流电，电压波动的 允许偏差为10%。堆垛机用的金属结构件的材质：必须按国家规定的行业标准来选择钢材，如上横梁、下横梁、立柱和载货台等重要构 件。对车轮、齿轮、滑轮、卷筒和货叉等重要零件的材质必须保证。堆垛机结构件的焊接：首先要求焊条、焊丝和焊剂必须与被焊接的材料相适应。焊接坡口应符合国家技术标 准。焊接不得有明显缺陷，重要构件的主要受力部件的焊缝质量等级不得低于GB/T3323 1987 中的 级。对通用零部件的要求：(1) 对链条链轮的要求堆垛机载货台频繁地上下运动主要是靠链轮和链条来完成的。为此要求采用短节距精 细滚子链。要求链轮的齿形和公差应符合 GB/T1243 1997的规定，特别

39、要求链轮的轮 齿和凹槽不得有损伤链条的外表缺陷。此外，必须经常润滑链条和链轮。链条强度许用安 全系数不得低于6。(2) 对钢丝绳的要求钢丝绳必须采用GB/T8918 1996中规定的圆股钢丝绳。绝对不能把钢丝绳接长之 后再用。钢丝绳强度许用安全系数不得小于 6。(3) 为了防止堆垛机停止时产生冲击和振动，必须采用缓冲器减振缓冲器采用橡胶、工程塑料或液压方式。要求缓冲器能承受堆垛机以70%的额定载荷运行速度的撞击。(4) 对螺栓和螺母的要求要求主要受力部件所用螺栓性能等级不低于级，螺母性能等级不低于8级。要求高强度螺栓性能等级不低于级，高强度螺母性能不低于10H级。(5) 制造和组装要求要求下横

40、要求堆垛机上横梁的水平弯曲 K/1000，K为上横梁全长。梁的水平弯曲f2B/1000，B是主、从动轮轴距。按照机械工程实际经验，只允许下横梁向上拱曲，其上拱度F B/1000。在制造中必须严格要求按照标准制造堆垛机的每一个零部件。此外，对组装后的堆垛机框架必须严格检查各种尺寸。要求导轨之间平行度误差小于6mm。对角线d1和d2的误差小于4mm，道轨内侧C值的误差为 3mm，两道轨同一侧面的平面度公差值在 4mm以 内，对角线检测点在距立柱上、下安装面 100mm处，n和n2之差在3mm之内。(6) 性能要求 货叉的工作性能堆垛机工作台升降时，货叉对各货位存取位置和最高、最低工作位置应满足设计

41、要求。 货叉在承载额定载荷条件下，工作行程应满足设计要求，并且伸至最大行程时，货叉下挠 度应小于20mm。货叉伸缩的额定速度误差不大于正负 5%,货叉伸缩和复位的停准精度小 于正负5%。为了安全，要求货叉伸出过程中碰到障碍物，当阻力达到一定值时，货叉离 合器打滑，使货叉停止伸叉运动。 堆垛机的运行性能堆垛机运行的额定速度应符合设计值，误差应小于10mm 0 载货台升降性能载货台的升降额定速度应符合设计要求，误差应小于正负5%，在速度换档时不能有强烈的振动，并有良好的制动性能，其停准精度小于10mm。 动载荷试验在堆垛机调试过程中，必须进展动载荷试验，试验载荷为1.25Gn, Gn时堆垛机的额定

42、起重量。在1.25Gn载荷条件下，进展堆垛机运行、载货台的升降和货叉伸缩试验。要求各 局部运动和功能正常。 静载荷试验对堆垛机除了动载荷试验外，还要进展静载荷试验。静载试验载荷Pk计算如下：Pk KGn式中K静载试验的载荷系数K 1.251/2丨式中 一一提升载荷系数，按如下规定选取：理论加速度 a0.6m/s21.10.0022vn ；理论加速度 a1.3m/s21.20.0044vn ；理论加速度 a1.3m/s1.30.0066vn。式中Vn额定提升下降速度m/min 静刚度试验堆垛机的静刚度试验载荷是额定起重量。在载货台升到立柱上限位置时进展测量，当提升高度不大于10m时，其静刚度值应

43、小于HJ2000 ;当提升高度大于10m时，其静刚度值应小于H,1500。Hn为堆垛机全高。27 / 463堆垛机起升机构的设计起升机构的总体选型起重量Cp=300kg，起升速度，接电持续率 JC=25%,起升高度H=8m1定机构的工作级别堆垛机工作级别根据堆垛机使用条件的两个重要数据一一载荷状态和利用等级来划 分，是堆垛机设计的依据，现由设计原始数据和堆垛机实际运行情况选定三个参数如下： 利用等级T4,载荷情况L2，工作级别M42.计算钢丝绳最大静拉力并选择钢丝绳采用单联滑轮组，此时：m=nm滑轮组倍率n悬挂物品挠性件分支数起升机构以省力钢丝绳滑轮组作为执行构件，选取悬挂物品挠性件分支数n为

44、2,滑轮组倍率m为2 钢丝绳最大静拉力为：maxQqa 0300 9.812 1 0.981502N2Q起升载荷N，Q Cpg，g 9.81m/sCp起升质量，即起重量kgqa 滑轮组分支数q滑轮组倍率a滑轮组钢丝绳卷入卷筒根数0机构总效率，取为本机构中q=2, a=1依据最大静拉力选择6 7型的钢丝绳，钢丝强度极限i 1570MPa取选择系数钢丝绳直径为 d C Smax 0.099 1502 3.84mm取 d=6mm钢丝绳的最小破断拉力F。8.34KN 纤维芯钢丝绳，钢丝绳的安全系数为1000 F0max1000 8.3415025.55 4.5，满足要求3确定最小的卷绕直径取弯曲频率系

45、数h 21 ,卷筒的工作级别系数h !16,滑轮的工作级别系数h !18，卷筒最小直径Ddmin hh2d 16 1 6 96mm，滑轮最小直径Dcmin hihd 18 1 6 108mm设计采用齿轮连接盘式的单层卷绕单联卷筒取以绳槽底测量的卷筒直径即卷筒名义直径Dd 140mm,如此以钢丝绳圈中心测量的卷筒直径为146mm卷筒为标准槽形的卷筒，槽距t=7mm如此总长6) 7287mm取L=300mm，满足要求卷筒槽形的槽底半径卷筒壁厚0.02D(610)0.02 140 (6 10)8.8 12.8取 10mm卷筒强度计算：/F max1 A1 cp其中 Fmax 1502 N， A1 0

46、.75， 10mm， P=7mm材料为铸造碳钢ZG270 500,如此cp s 空0 135MPa P 2 2150210.7513.4MPa cp 135MPa，满足要求10 7p铸钢卷筒应进展退火处理，不得有裂纹，外表上不得有影响使用性能和有损外观的显著缺陷如气孔、疏松、夹渣等。选择以绳槽底测量的直径为220mm的标准滑轮。4. 选择电动机并验算制动力矩选择的是绕线式交流感应电动机电动机的静功率为PStQv1000 m300 9.81 0.51000 0.85 11.73KWv额定起升速度m/s机构效率，初算时近似取0.85m机构电动机个数选用Y100L1-4型电动机，功率为，额定力矩为2

47、.3Nm 同步转速为1430r/min取 m 2.3，对绕线电动机，H=,因此HQvm M 10002.11 2.3300 9.81 0.51000 0.851.58KWPn2.2KW，满足要求制动安全取 k=重要起升构，效率取 01TbQRk - 0qi300 9.81 731.75 2123.34 10008.05Nm，满足要求，其中最小制动转矩RR卷筒半径，146 73mm25. 决定机构的传动比并选择减速器传动系统的总速比为电动机额定转速与卷筒转速之比 卷筒转速根据起升速度v计算：ndS 1000型型Dd3.14 14665.44r / mini传动总速比143065.4421.85，

48、选用JZQ标准减速器的第IV档速比i=，额定功率为,额定转速为1500r/ min.JZQ 250型减速器，质量为100kg6. 联轴器的选择此联轴器为减速器高速轴使用的联轴器，而减速器低速轴通过卷筒上的齿轮连接盘直 接与卷筒连接联轴器采用调节性能较好的梅花形弹性联轴器；选用LM3型梅花形弹性联轴器即可，转2动惯量为0.00098= 8.8 X07如此接触强度得寿命系数Zn 1硬化系数Zw=1接触强度安全系数SH 1.1H = 570X X1/1.1=518N/mm2故dit的设计初值2 1.452 3211000.1431189.9 2.5 0.87518=79.6mm齿轮模数m= d1t

49、/ Z所以取m=2mm内齿轮分度圆直径的参数圆整值为 d1 =Z m=4QX2=80mm因为齿宽系数 d,所以齿轮齿宽bdd1 0.14 80 11.2mm对于正常齿，ha 1，c 0.25齿顶高 ha ham 12 2mm齿根高 hf (h； c*)m (1 0.25)2 2.5mm齿顶圆直径d； d 2h； 80 2 2 76mm齿根圆直径 df d 2hf 80 2 2.5 85mm选取与齿轮连接盘相配的减速器，其低速轴齿轮轴端的模数为2mm齿数为40(3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算2KT1 bd1mYf；Ys；Y F齿形系数Yf内齿轮Yfaa应力修正系数Y気内齿轮、重合度系数 Y0.2

50、5 0.75/ ； 0.25 0.75/1.72 0.69许用弯曲应力(T F= FlimYNYx/SF弯曲疲劳极限 Flim =460 N/mm2弯曲寿命系数Yn 1尺寸系数Yx =1安全系数 SF，如此 F FlimYNYX/SF = 460X1X1/1.3=353.85 N/mm2N/mm2 F 4堆垛机行走机构和机架的选型设计4.1堆垛机行走机构的选型设计起重量Cp 300kg, Q=2943N，运行速度，JC=25%,堆垛机自重m=5000kg，机构工作级别为M4，比值 玉 卫000.06m 5000(1) 确定车轮直径根据经验，由于机构布置上的原因，堆垛机自重在四个车轮上的分布是不

51、均匀的，假 设不均匀系数为1.2，如此最大一个车轮由堆垛机自重引起的轮压为：5000 9.81 ,R1.214710N4起升载荷在四个车轮上的分布可以认为是均匀的，于是每一只车轮由起升载荷产生的轮压 为：2943R736N4从而可得车轮的最小轮压就是空载轮压：Rmin Rt 14710N最大轮压为满载轮压，即:Rmax R R 15446N车轮的等效疲劳计算载荷为:Rc2 naxmin2 15446 14710315200N采用带平衡架与水平轮的车轮组，为了防止车轮在运行时轮缘啃轨，车轮采用无轮缘圆柱车轮，为了防止出轨在轨道两侧加水平导向轮，车轮直径D=250mm，车轮允许轮压为，满足要求(2) 选择电动机取运行阻力系数3 = 0.0095滚动轴承，于是:FfG 0.0095 (2943 5000 9.81) 494NG运行质量的重力N取机构的总效率n =0.85，如此运行静功率为:PStFstv494 2.31000 01000 0.851.34KW选用机座号为QS08的三合一减速器，其内含电动机是机座号为112M的YZR型绕线型电动机，在JC=25%时，额定功率为，同步转速为 1000r/min，转动惯量Ja 0.0275kg ?m2(3) 电动机发热验算稳态功率