【正文】 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)研究的歷史與趨勢(shì) 高層貨架倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。 1970年安裝了由貨架支承式改變?yōu)榈孛嬷С惺降母叨冗_(dá) 40米的堆垛機(jī)。 第二階段是機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)階段，它包括通過(guò)各種各樣的傳送帶工業(yè)輸送車機(jī)械手吊車堆垛機(jī)和升降機(jī)來(lái)移動(dòng)和搬運(yùn)物料，用貨架托盤和可移動(dòng)式貨架存儲(chǔ)物料，通過(guò)人工操作機(jī)械來(lái)存取設(shè) 備，用限位開(kāi)關(guān)、螺旋機(jī)械制動(dòng)和機(jī)械監(jiān)控器等來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行。 第四階段是集成自動(dòng)化階段，在七十年代末和八十年代，自動(dòng)化即被越來(lái)越多地應(yīng)用到生產(chǎn)和分配領(lǐng)域，“自動(dòng)化孤島”被集成，在集成化系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過(guò)了個(gè)部分獨(dú)立效益的總和。此外美國(guó)、德國(guó)、瑞士、意大利、英國(guó)和法國(guó)等國(guó)家也建造了許多自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。這座裝配廠每天 (16 小時(shí) )生產(chǎn) 11520 輛汽車，在長(zhǎng)達(dá)兩公里的巨大輸送帶上，能同時(shí)裝配 5 種完全 不同車型的汽車，半成品裝配件 (除車體在生產(chǎn)線上進(jìn)行焊接外 )完全來(lái)自于立體倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進(jìn)庫(kù)補(bǔ)充，這樣大的進(jìn)、出庫(kù)量及名目繁多的部件是人工無(wú)法勝任的。堆垛機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除需滿足強(qiáng)度要求外，結(jié)構(gòu)的靜剛度，動(dòng)剛度是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。特別是有升降司機(jī)室的堆垛機(jī)。 有軌巷道堆垛機(jī)的現(xiàn)有類型及 本 設(shè)計(jì)選用類型 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè) 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。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。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。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。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)柔性件使載貨臺(tái)升降。聯(lián)軸器工作時(shí)，梅花瓣受壓。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 [12]。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。 （ 3）載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)貨叉是否回位、貨 叉上有無(wú)貨物和貨位中有無(wú)貨物的裝置。鋼絲繩最大靜拉力為： Nqa QS 15 00030000m a x ??? ??? ? () Q—— 起升載荷（ N）， 1CCQ p ?? ； 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，取為 。 選擇卷筒的標(biāo)記為： A150 2876 135 2左 JB/T 。 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 。 偏心輪式安全防墜器 圖 8 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)2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè) 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。 安全防墜器總體方案的制定 通過(guò)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)。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(guò)程中出現(xiàn)被卡的情況，將制動(dòng)楔塊做成非封閉的形式。 選擇： HT31600②，緩沖容量為 16 mkN? ，緩沖行程為 120S/mm，緩沖力為 273Pj/k。 5 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型 取運(yùn)行阻力系數(shù) ?? ，于是： NGF f ???? ? () 式中 G—— 運(yùn)行質(zhì)量的重力（ N） 取機(jī)構(gòu)的總效率 .900?? ，則運(yùn)行靜功率為： 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 26 頁(yè) 共 35 頁(yè) KWvFP fst 0 ????? ? () 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)，額定功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1390r/min。 使用系數(shù) KA=1。 許用接觸應(yīng)力 HWNHH SZZ /][ lim ??? ?? 。假設(shè)有軌巷道堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中立柱不發(fā)生變形，根2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 30 頁(yè) 共 35 頁(yè) 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。 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 34 頁(yè) 共 35 頁(yè) 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從分析任務(wù)書(shū)開(kāi)始，論述了堆垛機(jī)的特 點(diǎn)及組成形式，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選取了雙立柱、 U 型軌道式巷道堆垛機(jī)，進(jìn)而分析了堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 Metallurgy. Section , Jan, 2020, (5): 821 [17] 劉廣金 , 程顯氓 . 物料升降機(jī)安全保護(hù)裝置 . 機(jī)械設(shè)計(jì) , 1996, (7): 3941 [18] 李宏 , 衛(wèi)曉平 , 等 . 物料升降機(jī)安全保護(hù)裝置 . 起重運(yùn)輸機(jī)械 , 2020, (6): 911 [19] 程軍紅 , 梁睦 , 李鉻 , 劉玲 . 齒輪齒條直線差動(dòng)行程增倍機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 . 機(jī)械傳動(dòng) , 2020, (4): 7374 。 圖 13 h 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 B C 段的彎矩方程分別為： QbnFb? () bnFc ?? () QxbnxFMb ?? () 則撓度曲線微分方程為： bEIQ nxEIMdxd 2222 ????? () 所以傾角和撓度方程分別為： 0222 ibEIQ nxdxdi ???? ? () 00236 ?? ???? xibEIQ nx () 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè) 共 35 頁(yè) 當(dāng) bx? 時(shí)， 00?? ， 0?? ，所以有 20 6EIQnbi ? () 當(dāng) bx? 時(shí)的傾角和撓度分別為： 22 3EIQnbi ?? () cmEIQ nhb 3 22 ??? () 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 dF 和 eF ，這些反力在前叉產(chǎn)生的傾角為 0i 和 1i ，撓度為 0? 和 1? 。 因?yàn)辇X寬系數(shù) .40d?? 所以齒輪齒寬 mmdb d ????? ? () 對(duì)于正常齒， 1??ah ， ??c 齒頂高 mmmhh aa 441 ???? ? () 齒根高 mmmch a 54)()(h f ?????? ?? () 齒頂圓直徑 mmhdd aa 8842802 ?????? () 齒根圓直徑 mmhdd ff 7052802 ????? () 取齒條齒根高 mmhf 4? 齒條齒頂高 mmha .54? 齒條寬度 mmb 25? 齒條總高度 mmhhhH fa ??????? () 式中 h1為輪齒底部到齒條底部的高度 齒距 mmmp ???? ? () 齒厚 mmms ???? ? () 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 29 頁(yè) 共 35 頁(yè) 齒槽寬 mmme ???? ? () 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 ][2 1 1 FSFF YYYmbdKT aa ?? ? ??? () 齒形系數(shù)aFY 齒輪 1 ?aFY 齒條 2 ?aFY 應(yīng)力修正系數(shù)aSY 齒輪 1 ?aSY 齒條 2 ?aSY 重合度系數(shù) ??????? ?Y () 許用彎曲應(yīng)力 FXNFF SYY /][ lim?? ? 彎曲疲勞極限 21lim /460 mmNF ?? 22lim /390 mmNF ?? 彎曲壽命系數(shù) 121 ?? NN YY 尺寸 系數(shù) Yx=1 安全系數(shù) SF= 則： 21l i m1 /3 6 ][11 mmNSYY FXNFF ????? ?? () 22l i m2 /3 1 ][22 mmNSYY FXNFF ????? ?? () 故 ： 1F? ＝ 2 83560 (60 180 6)=? ][ 1F? 2F? ＝ 2 83560 (50 180 6)=? ][ 2F? 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。 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) .52?HZ 。 齒輪齒數(shù) 201?Z 。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。 緩沖器的選擇 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 25 頁(yè) 共 35 頁(yè) 堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)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。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。 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。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。 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(guò)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。 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)： mmpDaHL d 30213) 100052(20 ????????? ）（ ? () 故，卷筒總長(zhǎng)為 ???? 210 2 LLLLd 420mm。 選擇鋼絲繩 采用單聯(lián)滑輪組，此時(shí)： m=n m—— 滑輪組倍率； n—— 懸掛物品撓性件分支數(shù)。