【正文】 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、自動搬運貨物出庫，必須滿足以下設(shè)計要求： （ 1）具備三維運動功能，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，即沿巷道來回運動、載貨臺垂直運動、貨叉沿貨架方向伸縮運動能同時進(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；在海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 6 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 、 所示 圖 單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 圖 雙立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 主要裝置 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。 立柱 矩形截面，減小行走運動時的立柱震動，維持走行運行平穩(wěn)。 在立柱上加工升降導(dǎo)向槽，支撐升降臺上下運動，行走時立柱上的導(dǎo)向輪沿著天軌做直線運動，防止立柱左右偏擺，有足夠的穩(wěn)定性。 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浳锓胖玫胶Ａ繖C(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 7 貨架上，貨叉為鏈輪鏈條式驅(qū)動。 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)重量運行 ,使堆垛機(jī)沿天地軌方向運動。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。 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行。由減速電機(jī)驅(qū)動的升降鋼絲繩拉動升降臺上下運動。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。 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]。 堆垛機(jī)的控制裝置 自動運行的堆垛機(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。 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。 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。 海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 8 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 . 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]。 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。 海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 9 第 3 章 雙立柱巷道堆垛機(jī)起升裝置的設(shè)計 電動機(jī) 的選擇計算 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、運行可靠、堅固耐用、運行 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)。 選擇電動機(jī)容量 工作機(jī)所需功率 PW 為 PW =wwwvF ?1000. () 式中： PW —— 發(fā)動機(jī)功率（ kw） F—— 作用力（ N） V—— 運行速度 電機(jī)的輸出功率 P0 為 P0 =?wPKW () 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 聯(lián)? =；滾動軸承效率 滾? =；蝸桿傳動效 η蝸 = ；卷筒的傳動效率 η卷 = ，則 η= =， 由 PW = w= 300012/60100087% ≈ 故 P0 = PWη = = 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 YVF2180L8 海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 10 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： maxFcd ? （ ） 式中： d—— 鋼絲繩最小直徑 mm； Fmax —— 鋼絲繩最大靜拉力 N； C—— 選擇系數(shù) mm/ N 。 選擇系數(shù) c 按下式計算 ： bkwnc??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 WRs 1196 ?? 鋼絲繩，則 k=；鋼絲繩充滿系數(shù) w=， b? =1850MPa。 則 1 8 5 6 ????? ?c 鋼絲繩的拉力 mgFMAX ? （ ） 已知 m=3?1000kg,g=。 因為是左右兩根鋼絲繩同時作用 可求得 單根鋼絲繩上 MAXF =?1000?=14700N； 此處刪減 NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套設(shè)計請聯(lián)系 q： 99872184。 圖 前叉的受力分析 轉(zhuǎn)矩方程為： M= deW x 海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 11 用積分法算出其轉(zhuǎn)角為： i=dxd?= dEIeWx322+i0 （ ） 撓度為： ? = dEIeWx336+i0 x+ 0? （ ） 當(dāng) x=d 時， D 端的截面轉(zhuǎn)角 i0 =36EIeWd （ ） 當(dāng) x=d 時 ， 將式（ ）代入式（ ）和式（ ）中，分別算得此段的轉(zhuǎn)角和撓度： 5i = 33EIeWd 5? = 33EIeWd (l3 l1 ) 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 = 1? + 2? + 3? + 4? + 5? 注： 當(dāng) 托盤貨架進(jìn)深為 1100mm時， ?值應(yīng)控制在 10~15mm[8]。 貨叉各參數(shù)的選擇 a=650mm b=400mm c=200mm d=400mm e=150mm l0 =1000mm l1 =600mm l2 =750mm l3 =120mm 故可取上叉、下叉、中叉長為： L1 = l0 =2? 5=1100mm L2 =b+c+d+2? 5=1100mm L3 = l3 c+ 2? 5=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。 貨叉內(nèi)部零件的選取與校核 軸承的選取校核 海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，請聯(lián)系 Q99872184 12 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=1500? 10/4=3750N 轉(zhuǎn)速為 n=10000r/? d (r/min), 取 C=110 則 dmin =C3nP=110 360100 00100 0 0 ?? ??? d ?dmin = ?取 d=20mm, 則 n=10000/20? =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 cr =31000N cor =15200N 徑向載荷 Fr =1500? 10/4=3750N 軸向載荷 Fa =0N ? Fa / Fr =0e= 查表得 x=1 y=0 ?Pr =x Fr +y Fa = Fr =3750N 又查表得：