【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 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 自動化立體倉庫的設(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 自動化立體倉庫堆垛機(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)動實(shí)例有發(fā)動機(jī)、渦輪、車輛、卷揚(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)知識的方方面面，是我在以后的學(xué)習(xí)工作之前，對各個學(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)問題、分析問題、解決問題的能力，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題及振動問題對于解決提升運(yùn)行速度帶來的問題有一定的幫助。m, (GD2)L=m式中MI—連軸器的等效力矩. MI==2= Nm滿載起動時(shí)間:t= ==空載啟動時(shí)間:t= ==起動時(shí)間在允許范圍內(nèi)。Nj = =式中K25—工作類型系數(shù)，由[1]表816查得當(dāng)JC%=25時(shí)，K25= r—由[1]按照起重機(jī)工作場所得tq/tg=，由[1]圖837估得r=由此可知：NxNe,故初選電動機(jī)發(fā)熱條件通過。 由彎矩平衡條件得： 即有 考慮其它阻力的附加阻力，乘以一個系數(shù)K即 式中 M驅(qū)動力矩(MPa)；P+G堆垛機(jī)的額定起重量和自重之和(N)；f行走輪滾動摩擦系數(shù)；D、d分別為車輪直徑和軸徑(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。在門架上安裝有卷揚(yáng)、走行等機(jī)械裝置，以及配置有電氣控制開關(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)場的需要。節(jié)能應(yīng)用主要體現(xiàn)在提高運(yùn)行可靠性、臺數(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普通的異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。矢量控制的基本思想是將異步電動機(jī)的定子電流分為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)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)是對變頻器輸出的電壓和頻率同時(shí)進(jìn)行控制，通過使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到的頻率(1020KHz)以上，從而達(dá)到降低電動機(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儲系統(tǒng) 小型倉儲系統(tǒng) 變頻器概述 目前，交流調(diào)速傳動已經(jīng)上升為電氣調(diào)速傳動的主流。曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)在使用上有局限性，只適用于出入庫頻率較低的立體倉庫。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年我國第一座自動化立體倉庫在北京汽車制造廠投產(chǎn)，從此自動化立體倉庫在我國得到了迅速發(fā)展。在根據(jù)設(shè)計(jì)要求對各部件初步選型后，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)和自動化立體倉庫的發(fā)展，堆垛機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)性能越來越好，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，深化學(xué)生對現(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)域和層次的知識與能力融會在一起。當(dāng)按照主電路工作方式進(jìn)行分類時(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機(jī)。②PWM控制PWM控制是Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)控制的簡稱，是在逆變電路部分同時(shí)對輸出電壓(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。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。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獨(dú)立的“速度包”(Speed Pod)。 美國羅克韋爾自動化公司的變頻器均可通過各種類型的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IE公司的Modbus, Modbus Plus、美國Metasys公司，日本OMRON公司和德國西門子公司的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)動性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動機(jī)、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。 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 走行輪有主動輪與從動輪各1個，由于堆垛機(jī)在操作貨叉時(shí)的反作用力會對走行輪產(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)動輪的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅(qū)動方式。代入有 N=查[2]表3127選用電動機(jī)Y112M2；Ne=4KW，n1=2890r/min，電動機(jī)的重量Gd=45kg，電機(jī)軸D=28mm，長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= =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、加速、制動過程中慣性力的作用，使堆垛機(jī)的立柱在巷道縱向方向發(fā)生彎曲振動，并由材料力學(xué)知識可知，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堆垛機(jī)立柱的影響也不一樣。 ——下橫梁的長度，m——下橫梁截面對中性軸的慣性矩，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)對于懸臂梁來說，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，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=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。為了簡化計(jì)算，把堆垛機(jī)簡化成理想狀態(tài)下的單質(zhì)點(diǎn)的振動。設(shè)質(zhì)量m的自由振動可以表示為.而梁的振動可以表示為: (434) 全梁動能的最大值為: (435) 所以， ，帶入公式(432)得出立柱懸臂梁的振動頻率為: （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，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，在振動過程中仍應(yīng)用平面假設(shè)，不計(jì)轉(zhuǎn)動慣量和剪切變形的影響，同時(shí)截面繞中心軸的轉(zhuǎn)動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)滴知識的來源。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程工差設(shè)計(jì)過程設(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