【正文】 1 / 87目 錄第 1 章 緒論 ..................................1第 研究的背景與內(nèi)容 ..................................1 ................................................1 ......................2 ................................3 ....................................5第 設(shè)計(jì)的目的和意義 ..................................6第 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 ..................................6第 設(shè)計(jì)參數(shù) ..........................................7第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的確定 ......................8第 堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定 ..........................9第 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇 ..........................9 ........................9 .......................10 ...............................11 ...............................11 ...............................14 ...............................14第 堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) .................................15第 堆垛機(jī)的技術(shù)要求 .................................16第 3 章 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................22第 起升機(jī)構(gòu)的總體選型 ...............................22第 卷筒的設(shè)計(jì) .......................................26 .......................................26 ...................................31第 4 章 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì) ...........35第 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) .........................352 / 87第 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì) .............................38第 5 章 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) .......................39第 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型 ...........................39第 貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算 .........................39第 貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................43第 制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì) ...........................45第 6 章 堆垛機(jī)安全裝置 .........................47第 防撞保護(hù)裝置 .....................................48第 鋼絲繩斷繩保護(hù)裝置 ...............................48第 7 章 堆垛機(jī)電控部分設(shè)計(jì) .....................49第 電器控制系統(tǒng) .....................................50 ...................50 .............................52 .......................54第 電器傳動(dòng)系統(tǒng) .....................................55 .......................................55 .......................................56 .......................................60第 電控原理 .........................................60第 8 章 總 結(jié) ................................62參考文獻(xiàn) .....................................63翻 譯 .......................................64致 謝 .......................................831 / 87第 1章 緒論第 研究的背景與內(nèi)容隨著生產(chǎn)力的發(fā)展, 生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整, 客觀上要求作為工業(yè)企業(yè)物資供應(yīng)基地的物資倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行改建或擴(kuò)建。但由于現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)的用地受到限制,物資倉(cāng)庫(kù)用地難以擴(kuò)展,所以只能充分挖掘潛力,有效利用現(xiàn)有庫(kù)區(qū)面積,并向空間發(fā)展,向空間要貨位。其主要途徑是變單層庫(kù)房為多層庫(kù)或立體庫(kù)。我國(guó)自 70年代以來(lái)多層庫(kù)有了較快的發(fā)展，立體庫(kù)也有一定的發(fā)展。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況,從今后的發(fā)展趨勢(shì)看,多層庫(kù)和立體庫(kù)都會(huì)繼續(xù)得到發(fā)展。并且，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)率，降低成本非常重要。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用率高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理、實(shí)時(shí)自動(dòng)結(jié)算庫(kù)存貨物種類和數(shù)量、立體倉(cāng)庫(kù)信息庫(kù)可以和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)加快物流速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重要意義，已開始應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)藥、煙草、建材、郵電等許多行業(yè)。而堆垛機(jī)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的出人庫(kù)效率有重要影響，是立體倉(cāng)庫(kù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。有軌巷道堆垛起重機(jī)是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)，是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機(jī)，通常簡(jiǎn)稱為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，可大大提高倉(cāng)庫(kù)的面積和空間利用率，是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的主要設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)2 / 87志。堆垛機(jī)的功能是堆垛機(jī)接受計(jì)算機(jī)指令后，能在高層貨架巷道中來(lái)回穿梭，把貨物從巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)搬運(yùn)到指定的貨位中，或者把需要的貨物從倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)到巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)，再配以相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送設(shè)備通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)出人庫(kù)。在立體倉(cāng)庫(kù)中的搬運(yùn)設(shè)備有高位叉車、工業(yè)機(jī)器人、橋式堆垛機(jī)和有軌巷道式單雙立柱堆垛機(jī)。有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)由于效率高，高度可達(dá) 3040 m，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，行走穩(wěn)定，載貨量大，噪聲小，在目前的立體倉(cāng)庫(kù)中得到廣泛應(yīng)用。 隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐的口益加快和信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)和消費(fèi)方式正發(fā)生著深刻的變化，物流在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的作用越來(lái)越受到企業(yè)的重視，物流人才的需求也在口益增長(zhǎng)。目前，物流人才已經(jīng)被列為我國(guó) 12 大類緊缺人才之一，有報(bào)道稱“物流人才的需求已超過 600 萬(wàn)” 。物流實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)正是要搭建一座理論與實(shí)踐的橋梁，目前，我國(guó)許多高校已經(jīng)建立了物流實(shí)驗(yàn)室，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有160 多所高校建立了自己的物流實(shí)驗(yàn)室。物流實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，深化學(xué)生對(duì)現(xiàn)代物流理論的理解，提高學(xué)生的操作能力，內(nèi)融機(jī)械、電氣、電子及計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，在這種技術(shù)中，不同領(lǐng)域和層次的知識(shí)與能力融會(huì)在一起。另外，為了更好的模擬貨物在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)各倉(cāng)儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)的物流過程，研究提高物流效率以及堆垛機(jī)性能和作業(yè)效率方法，許多物流研究中心業(yè)紛紛建立起來(lái)。山東大學(xué)現(xiàn)代物流控制實(shí)驗(yàn)中心是目前我國(guó)第一個(gè)現(xiàn)代的物流控制實(shí)驗(yàn)室，在物流調(diào)度、物流控制、機(jī)械手揀選控制和機(jī)器視覺的綜合研究和開發(fā)應(yīng)用方面目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。圖 1. 1 是研究中心的小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)3 / 87 圖 小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 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:(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。其結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 4 / 87②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 。 圖 (2)按支承方式分類，有軌巷道堆垛機(jī)分為懸掛型和地面支承型。①懸掛型有軌巷道堆垛機(jī)懸掛型有軌巷道堆垛機(jī)懸掛在巷道上方的軌道上運(yùn)行，其運(yùn)行機(jī)構(gòu)安裝在堆垛機(jī)門架的上部。在地面鋪設(shè)導(dǎo)軌，使門架下部的導(dǎo)向輪以一定的間隙夾在導(dǎo)軌的兩側(cè)，從而防止堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)和傾剎。懸掛式堆垛機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn):在設(shè)計(jì)門架時(shí)，可以不考慮橫向的彎曲強(qiáng)度，鋼結(jié)構(gòu)的自重可以減輕，加減速時(shí)的慣性擺動(dòng)小，穩(wěn)定所需的時(shí)間短。其缺點(diǎn)是維修和檢查不方便。5 / 87②地面支承型有軌巷道堆垛機(jī)堆垛機(jī)的運(yùn)行軌道鋪設(shè)在地面上，堆垛機(jī)用下部行走輪支承和驅(qū)動(dòng)，上部導(dǎo)向輪用來(lái)防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。和懸掛型有軌巷道堆垛機(jī)相比，這種堆垛機(jī)的立柱主要考慮軌道平面內(nèi)的彎曲強(qiáng)度，因此，需要加大立柱在行走方向截面的慣性矩。由于驅(qū)動(dòng)裝置均裝在下橫梁上，容易保養(yǎng)和維修。(3)按其運(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)。①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。②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。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)。本文研究的堆垛機(jī)是結(jié)構(gòu)形式為雙立柱，支承方式為地面支承型，并且其運(yùn)行軌跡為直線型巷道堆垛機(jī)。 由于使用場(chǎng)合的限制，巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特點(diǎn)：(1) 整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過儲(chǔ)料單元的寬度，因此限制了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型。6 / 87(2) 金屬結(jié)構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度。(3) 采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。(4) 各電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確。(5) 配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措。第 設(shè)計(jì)的目的和意義倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化是其重要的內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備、設(shè)施及管理、信息、人才系統(tǒng)配套、協(xié)調(diào)發(fā)展是重要的發(fā)展趨勢(shì)。通過引入計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能等高新技術(shù)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)該做，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)性能將較大提高。載重量大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作方便、可維修性好的叉車、無(wú)人叉車、牽引車、托盤運(yùn)輸車、堆高車、堆垛機(jī)、碼垛機(jī)、管道輸送機(jī)、帶狀輸送機(jī)、自動(dòng)揀選機(jī)等先進(jìn)的裝卸搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備將廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過設(shè)計(jì)用于倉(cāng)儲(chǔ)貨架的堆垛機(jī)，完成堆垛機(jī)水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，能及時(shí)、準(zhǔn)確地把物品自動(dòng)送到指定位置，從而加深對(duì)堆垛機(jī)的認(rèn)識(shí)與了解。第 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求有軌巷道堆垛機(jī)的內(nèi)容包括:第一，分析、論述目前堆垛機(jī)堆垛的原理、方法，堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)思路，探討各種解決途徑。第二，論述本設(shè)計(jì)采用的方法、原理及可行性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算。7 / 87第三，堆垛機(jī)的工作方式及貨物識(shí)別控制原理。第四，繪制堆垛機(jī)總裝圖和主要零部件圖及控制電氣原理圖。有軌巷道堆垛起重機(jī)的設(shè)計(jì)要求包括：1，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。2，堆垛方式準(zhǔn)確可靠。3，結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固，使用維護(hù)方便，外形美觀。第 設(shè)計(jì)參數(shù)立體倉(cāng)庫(kù)為 8巷道 16排 40列 7層堆垛機(jī)總高度：8m 總長(zhǎng)度： 總寬度：1m堆垛機(jī)額定起重量 300kg行走最大速度 130m/min()升降最大速度 30m/min()貨叉速度 9m/min()加減速度：升降 行走 伸縮 貨架上下 7層，層高 1100mm 2/貨架每層 40格，格寬 900mm貨箱尺寸：長(zhǎng)寬高＝600500800mm貨格尺寸：長(zhǎng)寬高＝900600