【正文】 ] 馬笑 趙維奇 提高堆垛機(jī)運(yùn)行速度的方法 (2) [9] 周奇才 黃小明 巷道堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 上海鐵道學(xué)院學(xué)報(bào) [10] 熊曉雷 巷道堆垛起重機(jī)的認(rèn)址方式與調(diào)速 上海鐵道大學(xué) 1995 [11] 郭環(huán) 禹勇偉 ，遼寧國(guó)能集團(tuán)鐵嶺精工機(jī)械有限公司 遼寧 鐵嶺 112002 ：[12] 劉遠(yuǎn)偉 何民愛(ài) 物流機(jī)械 [M] 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 2006:8_24 [13]劉昌祺 董良 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì) [M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004[14] 宋偉剛 物流工程及其應(yīng)用 [M] 北京：北京大學(xué)出版社,2003 [15] 趙波 .吉林大學(xué) 碩士學(xué)位論文 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的研究 [16] Goetschalckx, M,/Ratliff,.(1990) ,shared storage policies based on the Duration stay of unit loads ,in management science [17] Kyung Joon Sohn, Hyun Yong Lee ,joonyeob song .development of operating protocol, Vo , pp4552,1995 [18] Lee, M .k .(1992), A Storage Assignment policy in a Manonboard automated storage /retrieval system ,journal of production research ,30,10,.付：外文翻譯機(jī)械設(shè)計(jì)摘要 機(jī)器是機(jī)構(gòu)與其他零件的組合，為了有益的用途而轉(zhuǎn)換、傳遞或利用能量、力或者運(yùn)動(dòng)實(shí)例有發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、車(chē)輛、卷?yè)P(yáng)機(jī)、印刷機(jī)、從輪轂蓋和檔案櫥柜到儀表和核壓力容器。 本次設(shè)計(jì)，囊括了大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的方方面面，是我在以后的學(xué)習(xí)工作之前，對(duì)各個(gè)學(xué)科課程的一次深入的綜合性的練習(xí)，鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并為以后的工作學(xué)習(xí)打下良好的堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。取微段d x，如上圖所示，用Q（x, t）表示剪切力，M(x, t)表示彎矩。 換算質(zhì)量系統(tǒng)與原來(lái)的多質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)具有相同振形和相同的頻率。由（427）下橫梁彎曲撓度的最大值在中間位置x= m時(shí)有: v()=由上式結(jié)果可知: f中點(diǎn)= v() B/1000=4885/1000=即:堆垛機(jī)在調(diào)速以后以最大的加速度運(yùn)行時(shí)，下橫梁的水平彎曲在控制范圍之內(nèi)，不影響堆垛機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。圖4 42分別為堆垛機(jī)的三維與二維模型。為此研究堆垛機(jī)高速運(yùn)行時(shí)立柱在慣性力及其他載荷作用下沿巷道縱向撓度問(wèn)題及振動(dòng)問(wèn)題對(duì)于解決提升運(yùn)行速度帶來(lái)的問(wèn)題有一定的幫助。m, (GD2)L=m式中MI—連軸器的等效力矩. MI==2= Nm滿載起動(dòng)時(shí)間:t= ==空載啟動(dòng)時(shí)間:t= ==起動(dòng)時(shí)間在允許范圍內(nèi)。Nj = =式中K25—工作類(lèi)型系數(shù)，由[1]表816查得當(dāng)JC%=25時(shí)，K25= r—由[1]按照起重機(jī)工作場(chǎng)所得tq/tg=，由[1]圖837估得r=由此可知：NxNe,故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò)。 由彎矩平衡條件得： 即有 考慮其它阻力的附加阻力，乘以一個(gè)系數(shù)K即 式中 M驅(qū)動(dòng)力矩(MPa)；P+G堆垛機(jī)的額定起重量和自重之和(N)；f行走輪滾動(dòng)摩擦系數(shù)；D、d分別為車(chē)輪直徑和軸徑(mm)；μ軸承摩擦系數(shù)。 機(jī)構(gòu)的布置形式水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速機(jī)、車(chē)輪組、緩沖器等組成。則載荷組合為M*（S+S+S）。緩沖器同上橫梁的一樣，主要用來(lái)吸收堆垛機(jī)運(yùn)行到巷道兩端時(shí)發(fā)生碰撞產(chǎn)生的能量。立柱模塊結(jié)構(gòu)如圖西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） (2)上橫梁模塊 上橫梁模塊主要有上橫梁、上橫梁導(dǎo)向輪組、上橫梁法蘭盤(pán)和緩沖器等零部件組成，上橫梁模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2. 9所示。在門(mén)架上安裝有卷?yè)P(yáng)、走行等機(jī)械裝置，以及配置有電氣控制開(kāi)關(guān)、控制裝置、配線等。具體在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中將做以下工作：對(duì)堆垛機(jī)的立柱、上下橫梁，按照自重最輕原則，完成其選型和截面參數(shù)的計(jì)算；（2） 通過(guò)功率、速度等參數(shù)的計(jì)算、完成堆垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的選型和計(jì)算；（3） 對(duì)堆垛機(jī)的立柱、上下橫梁的強(qiáng)度、立柱軌道疲勞強(qiáng)度、整機(jī)靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度、局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算；2. 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2. 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 堆垛機(jī)主要由下橫梁 、貨叉機(jī)構(gòu)、立柱、上橫梁、平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電護(hù)裝置和電氣控制系組成。當(dāng)代通信產(chǎn)品能提供比用戶所能使用的更多的數(shù)據(jù)和1/O選擇，但傳統(tǒng)的接口技術(shù)使用的是RS485/422，它們的抗干擾能力和傳輸能力都不能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。節(jié)能應(yīng)用主要體現(xiàn)在提高運(yùn)行可靠性、臺(tái)數(shù)控制和調(diào)速控制并用。這里通用性指的是通用變頻器可以對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。矢量控制的基本思想是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)并分別加以控制。它的基本特點(diǎn)是對(duì)變頻器輸出的電壓和頻率同時(shí)進(jìn)行控制，通過(guò)使U/f(電壓和頻率的比)的值保持一定而得到所需的轉(zhuǎn)矩特性。在這種控制方式中，載頻被提高到入耳可以聽(tīng)到的頻率(1020KHz)以上，從而達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)噪音的目的。由于在采用電流控制方式時(shí)可以將能量回饋給電源，而且在出現(xiàn)負(fù)載短路等情況時(shí)也更容易處理，電流型控制方式更適合子大容量變頻器。在電壓型變頻器中，整流電路或者斬波電路產(chǎn)生逆變電路所需要的直流電壓，并通過(guò)中間電路的電容進(jìn)行平滑后輸出。圖1. 3是研究中心的小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 變頻器概述 目前，交流調(diào)速傳動(dòng)已經(jīng)上升為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。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)。其缺點(diǎn)是維修和檢查不方便。不適于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)。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。1980年我國(guó)第一座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在北京汽車(chē)制造廠投產(chǎn)，從此自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。在根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)各部件初步選型后，都進(jìn)行了校核，保證了選擇的合理性。本文著重就堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步研究。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，堆垛機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)性能越來(lái)越好，高度也在不斷增加，到1970年實(shí)現(xiàn)了由貨架支承的高度為40米的堆垛機(jī)。立柱多采用型鋼或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。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(mén)架的上部。 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。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。當(dāng)按照主電路工作方式進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，變頻器可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器。整流電路和直流中間電路起電流源的作用，而電流源輸出的交流電流在逆變電路中被轉(zhuǎn)換為所需要的交流電流，并被分配給各輸出相后作為交流電流提供給電動(dòng)機(jī)。②PWM控制PWM控制是Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)控制的簡(jiǎn)稱(chēng)，是在逆變電路部分同時(shí)對(duì)輸出電壓(電流)的幅值和頻率進(jìn)行控制的控制方式。 (3)按照工作原理分類(lèi)。轉(zhuǎn)差頻率控制是利用了速度傳感器的速度閉環(huán)控制，并可以在一定程度上對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，所以和Ulf控制方式相比，在負(fù)載發(fā)生較大變化時(shí)仍能達(dá)到較高的速度和具有較好的轉(zhuǎn)矩特性。(4)按照用途分類(lèi)。二者的工作原理相同，但電路的結(jié)構(gòu)不同。第一代具有通信功能的變頻器帶有一個(gè)獨(dú)立的“速度包”(Speed Pod)。 美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司的變頻器均可通過(guò)各種類(lèi)型的SCAN port通信模塊與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連通，包括Control Net, Device Net, DH, DH+和RIO, DH485網(wǎng)絡(luò)，而且它們與法國(guó)IE公司的Modbus, Modbus Plus、美國(guó)Metasys公司，日本OMRON公司和德國(guó)西門(mén)子公司的Profibus均可連通。按支承方式，又可分為安裝在貨架上的上部支承式和安裝在地面上的下部支承式。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選取雙立柱下部支承式門(mén)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。(3) 下橫梁模塊 下橫梁是模塊零部件的支撐機(jī)構(gòu)，又是堆垛機(jī)的承載構(gòu)件，因此它要有足夠的強(qiáng)度和剛度。 有叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩由于貨叉作業(yè)，在門(mén)架上及與走行方向成直角的方向增加了彎矩，產(chǎn)生了擾度。 水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問(wèn)題：1. 因?yàn)橄聶M梁時(shí)主要的承載部件，機(jī)架的運(yùn)行速度很高，而且在受載之后向下?lián)锨?，機(jī)構(gòu)零部件的安裝可能不十分準(zhǔn)確，所以如果單從保持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動(dòng)機(jī)、減速器和車(chē)輪的軸，最好都用浮動(dòng)軸。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 采用一般的臥式減速器 采用套裝立式減速器 堆垛機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 走行輪有主動(dòng)輪與從動(dòng)輪各1個(gè)，由于堆垛機(jī)在操作貨叉時(shí)的反作用力會(huì)對(duì)走行輪產(chǎn)生側(cè)壓，為了防止走行輪由于側(cè)壓脫軌與走行中的爬行現(xiàn)象，需安裝側(cè)面導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)輪的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅(qū)動(dòng)方式。代入有 N=查[2]表3127選用電動(dòng)機(jī)Y112M2；Ne=4KW，n1=2890r/min，電動(dòng)機(jī)的重量Gd=45kg，電機(jī)軸D=28mm，長(zhǎng)L=400，%。m空載運(yùn)行時(shí)靜阻力矩：Mj（Q=0）===178Nm，為避免打滑， Nm,(GD2)ZL=緩沖器主要用來(lái)吸收發(fā)生碰撞時(shí)所產(chǎn)生的能量，緩沖器的緩沖容量T按式()計(jì)算：T= G—帶載起重機(jī)的重量G=20000N V0—碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度，V0=（～）Vdx g—重力加速度取10m/s2則W動(dòng)= =4000 N m所選緩沖器的緩沖的容量Tn應(yīng)滿足T n≥T的計(jì)算公式，查表選擇緩沖器型號(hào)為：DPZ160（860 822 46）4 堆垛機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算4. 堆垛機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算 由于堆垛機(jī)在啟動(dòng)、加速、制動(dòng)過(guò)程中慣性力的作用，使堆垛機(jī)的立柱在巷道縱向方向發(fā)生彎曲振動(dòng)，并由材料力學(xué)知識(shí)可知，發(fā)生在立柱頂端的彎曲撓度最大，這樣導(dǎo)致了堆垛機(jī)在對(duì)高層貨架進(jìn)行存取作業(yè)時(shí)定位精度不高，影響工作的穩(wěn)定性，而且，這種振動(dòng)是影響精度的主要原因之一，特別是在堆垛機(jī)速度提高以后，這種振動(dòng)的振幅越大。本課題選取的堆垛機(jī)是按照半閉環(huán)進(jìn)行速度的調(diào)速控制，每條運(yùn)行曲線是根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出的，因此每條運(yùn)行曲線的速度變化是不同，這樣加速度的變化對(duì)堆垛機(jī)立柱的影響也不一樣。 ——下橫梁的長(zhǎng)度，m——下橫梁截面對(duì)中性軸的慣性矩，ma——立柱軸線到堆垛機(jī)前后行走輪的距離，m ——F橫梁均勻分布力，kg/m (421) (422) (423)由于立柱是受壓受彎構(gòu)件，考慮到軸向壓力作用使其撓度增加，其撓度為: (424)其中, , (425)對(duì)于懸臂梁來(lái)說(shuō)，由歐拉公式可得: (426)~. 取=1/3 表41堆垛機(jī)各技術(shù)參數(shù) 立柱慣性矩為: I1= m4下橫梁慣性矩為: I2= m4 堆垛機(jī)在運(yùn)行中根據(jù)當(dāng)前位置與存儲(chǔ)在PLC中的目的地址相比較，選擇一條適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行曲線到達(dá)目的貨位，因此在運(yùn)行中的加速度并不是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并且每選擇一條運(yùn)行曲線時(shí)，堆垛機(jī)在運(yùn)行時(shí)的加速度變化是不同的，而頂端的撓度f(wàn)=f1+f2=1+2與堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)的加速度有關(guān)，由此可知，立柱頂端的撓度在加速度達(dá)到最大即a=，撓度最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，把堆垛機(jī)簡(jiǎn)化成理想狀態(tài)下的單質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。設(shè)質(zhì)量m的自由振動(dòng)可以表示為.而梁的振動(dòng)可以表示為: (434) 全梁動(dòng)能的最大值為: (435) 所以， ，帶入公式(432)得出立柱懸臂梁的振動(dòng)頻率為: （436）在以下前提條件下，本課題選用的系統(tǒng)仿真為懸臂梁的彎曲振動(dòng)，即:梁的各截面的中心軸在同一平面內(nèi)，且在此平面內(nèi)作彎曲振動(dòng)，在振動(dòng)過(guò)程中仍應(yīng)用平面假設(shè)，不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和剪切變形的影響，同時(shí)截面繞中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與橫向位移相比可以忽略不計(jì)。V max—堆垛機(jī)運(yùn)行最大速度:兩者之間的相對(duì)誤差為:在堆垛機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，堆垛機(jī)運(yùn)行速度提高到240m/min以后，立柱的振動(dòng)振幅控制在安全范圍之內(nèi)。感謝機(jī)械教研室的諸位老師，在進(jìn)行畢業(yè)論文工作中所給予的幫助，他們的不倦教誨和點(diǎn)撥是我今日點(diǎn)滴知識(shí)的來(lái)源。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程工差設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)始于真正的或想象的需要。在隨后幾年的制造和使用期間，設(shè)計(jì)有可能因構(gòu)思了新想法或者基于測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步分析所顯示的改變而改變。為了激發(fā)創(chuàng)造性思