【正文】 將式帶入，并由波動方程得 : （ 444） 本模型中梁的單位體積、橫截面積，橫截面對中心主軸的慣性矩都 為常數(shù)，所以方程可以簡化為 : （ 445） 單獨(dú)考慮立柱頂端的振動時，此時頂端的振動為單自由度，振幅函數(shù)為 : 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 （ 446） 由此確定立柱頂端的振幅在加速度最大時，即 : 柱端振幅最大， （ 447） 式中 : A max— 加速度最大時立柱頂端的撓度 。由于雙立柱堆垛機(jī)的兩個立柱在運(yùn)行過程中以共同的頻率，共同振幅的振 動的，所以在本文僅對其中一個立柱進(jìn)行振動分析，該立柱相當(dāng)于一個懸臂梁 . 堆垛機(jī)是由無窮多個質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的彈性系統(tǒng)，并且在構(gòu)件的連接處采用彈性 阻尼隔振技術(shù)，求解這樣的多自由度系統(tǒng)有一定的難度。此時定位裝置若安裝在立柱及上、下橫梁上，誤差 將會增大，定位精度很難得到保證，容易引起事故。[MI]=630 N m 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 機(jī)構(gòu)總飛輪矩 : (GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d =+= N當(dāng)行走輪沿著軌道滾 動時，其受力情況如圖 所示。 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。 DA+ M DA 又有節(jié)點(diǎn)方程式可得 M AB1 = M AD1 M BC1= M BA1 M CD1= M CB1 M DA1 = M DC1 門架立柱端部的線變位 δ ： δ = δ 39。 AD M 39。 DA+ M 39。 DC =2EK 1（ 2? 39。 B 3R 39。 堆垛機(jī)門架設(shè)計(jì)分三個模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)： (1) 立柱模塊主要有立柱、導(dǎo)軌和法蘭盤組成，立柱通過法蘭盤與上橫 梁和下橫梁聯(lián)結(jié)，導(dǎo)軌是載貨臺沿立柱上下運(yùn)行的軌道，有時候堆垛機(jī)可以沒 有軌道，載貨臺直接在立柱上運(yùn)行。 已知倉庫貨架總高度為 12m，間距 , 行走速度： 5~240/min。 變頻器的特點(diǎn)： 變 頻器與異步電動機(jī)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速傳動控制，簡稱 為變頻器傳動。但是，由于采用這種控制方式 時需要在電動機(jī)上安裝速度傳感器，并需要根據(jù)電動機(jī)的特性調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差，通常 多用于廠家指定的專用電動機(jī)，通用性較差。在這種控制方式中，以較高頻率對逆變電路的半導(dǎo)體開關(guān)元器件進(jìn)行開閉， 并通過改變輸出脈沖的寬度來達(dá)到控制電壓 (電流 )的目的。電壓型變頻器的特點(diǎn)是將直流 電壓 源轉(zhuǎn)換為交流電源，而電流型變頻器的特點(diǎn)則是將直流電流源轉(zhuǎn)換為交流電源。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 足出入庫頻率較高的立體倉庫作業(yè)，應(yīng)用最為廣泛。整機(jī)重量較輕，消耗材料少，因此制 造成本相對較低，但剛性稍差。 研究背景及內(nèi)容 1. 1. 1 有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展 自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工處 理的情況下自動存取物料的系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高 生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。 1. 1. 2有軌巷道堆垛機(jī)的類型 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組 成，立柱、上橫梁和下橫梁組成一個長方形的框架，一般稱為機(jī)架。懸掛式堆垛機(jī)有如下優(yōu) 點(diǎn) :在設(shè)計(jì)門架時，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 速時的慣性擺動小，穩(wěn)定所需的時間短 。山東大學(xué)現(xiàn)代物流控制實(shí)驗(yàn)中心是目前我國第一個現(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)用方面目前處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。對于電流型變 頻器來說，在電動機(jī)進(jìn)行制動的過程中可以通過將直流中間電路的電壓反向的 方式使直流電路變?yōu)槟孀冸娐?，并將?fù)載的能量回饋給電源。 ① U/f 控制變頻器 Ulf 控制是一種比較簡單的控制方式。 ①通用變額器顧名思義，通用變頻器的特點(diǎn)是其通用性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶數(shù) 字接口的變頻器是當(dāng)代變頻器的通信方式，它具備網(wǎng)絡(luò)通信能力。升降臺沿立柱升降，同 時靠地上和頂上的導(dǎo)軌保持走行穩(wěn)定和支持貨叉伸出進(jìn)行裝卸作業(yè)時的翻轉(zhuǎn)彎 矩。下橫梁導(dǎo)向輪組通過支架固定在下橫梁 上，兩組導(dǎo)向輪組夾在地軌兩端，使小型有軌巷道堆垛機(jī)水平運(yùn)行時，能夠沿 著地軌行走不至于跑偏，起到導(dǎo)向的作用。 CB =2EK 1（ 2? 39。 A ） 其中載荷項(xiàng)： C CD =（ 1/h 2 1） [H 2 h 2 2 (h 1h 2 ) 2 +H 3 h 3 ( h 1 h 3) 2 ]+q h 2 1 β /12g C DC =（ 1/h 2 1） [H 2 h 2 2 (h 1h 2 ) 2 +H 3 h 3 2 ( h 1 h 3 )]+q h 2 1 β /12g 有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式： M 39。 D =4 R 39。 CB 、 M 39。 AD +M AD ） = （ +） = Nm M BC1= M*(M 39。 走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式： P 39。 Nj = = 式中 K25— 工作類型系數(shù)，由 [1]表 816 查得當(dāng) JC%=25 時， 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。 m 式中 MI— 連軸器的等效力矩 . MI= el ?M 1 ? =2 = N m 緩沖器的選擇 小型有軌巷道堆垛機(jī)在運(yùn)動過程中控制系統(tǒng)失控時，就會和巷道口的機(jī)械 裝置發(fā)生碰撞，為了減小碰撞時對堆垛機(jī)造成的危害，在小型有軌巷道堆垛機(jī) 上的下橫梁上分別安裝了緩沖器。 圖 43 堆垛機(jī)立柱的受力分析 由疊加法可知，立柱頂端的撓度 f1 為 : f1=f F +f M +f q (41) 圖 44 立柱頂端撓度 —— 由慣性力 F,引起的立柱柱端撓度， m 西安工業(yè) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 —— 各部分質(zhì)量引起的慣性力， N （ 42） （ 43） __________—— 貨物及貨叉質(zhì)量，上橫梁及導(dǎo)輪質(zhì)量，提升機(jī)構(gòu)質(zhì)量，電控柜質(zhì) 量， 行走機(jī)構(gòu)質(zhì)量； —— 各質(zhì)量的坐標(biāo)； A—— 堆垛機(jī)的加速度， —— 立柱材料的楊氏彈性模量， I—— 立柱橫截面對中性軸的 J 慣性矩， H—— 立柱高度 m； —— 由各質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量對立柱軸線的力偶引起的立柱柱端撓度 m —— 各質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量對立柱軸線的力偶， G—— 重力加速度， ； （ 44） —— 立柱自重產(chǎn)生的慣性均勻分布力引起的立柱柱端撓度， m （ 45） —— 立柱自重均勻分布質(zhì)量， kg/m —— 下橫梁與立柱連接處的轉(zhuǎn)角， rad —— 下橫梁的撓曲線方程 : (46) (47) — 由慣性力對立柱軸線的力偶引起的下橫梁與立柱連接處的轉(zhuǎn)角， rad —— 由引起的轉(zhuǎn)角 —— 由引起的轉(zhuǎn)角 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 如圖 45 所示 圖 45 堆垛機(jī)立柱及下橫梁彎曲圖 (48) (49) (410) (411) —— 各質(zhì)量重力引起的下橫梁與立柱連接處的轉(zhuǎn)角， rad （ 412） —— 由 :引起的轉(zhuǎn)角 —— 由引起的轉(zhuǎn)角 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 27 （ 413） (414) (415) (416) —— 下橫梁自重作用引起的下橫梁與立柱連接處的轉(zhuǎn)角， rad (417) (418) (419) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 (420) —— 下橫梁材料的楊氏彈性模量， MPa —— 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) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 金屬結(jié)構(gòu)中的鋼制壓桿其安全系數(shù)取 ~. 取 =1/3 表 41 堆垛機(jī)各技術(shù)參數(shù) 立柱慣性矩為 : I1= 103 m4 下橫梁慣性矩為 : I2= 103 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，堆垛機(jī)在運(yùn)行時的加速度變化是不同的 ，而 頂端的撓度 f=f1+f2= β 1α + β 2 與堆垛機(jī)運(yùn)行時的加速度有關(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。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，同時截面繞中心軸的轉(zhuǎn)動與 橫向位移相比可以忽略不計(jì)。 。假定梁自由振動的振動形式和懸臂梁在自由端加一集 中靜載荷時 的靜撓度曲線一樣。由于堆垛機(jī)為雙立柱，兩個立柱在外力作用下產(chǎn)生的撓曲 變形在天軌的連接作用下幾乎一致的，故本課題只對其中一個進(jìn)行撓度分 析計(jì)算 (后面的振動分析亦只分析一個立柱的 )。 M 39。 m 以下。 等效功率： Nx=K25綜合考慮后，本次設(shè)計(jì)選用圖 2 驅(qū)動形式。 各部分的彎矩 n=K/K 1=Ih 1/I 1l= 固端彎矩： C AB = C BA = Nm C CD = Nm C DC = Nm R=R 39。 BC M 39。 B + ? 39。 DA=2EK 1（ 2? 39。 B +? 39。 (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。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 。 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)。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 (4)按照用途分類。 (3)按照工作原理分類。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)。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