【正文】 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。 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。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)。 1980 年我國(guó)第一座自動(dòng)化立體倉(cāng) 庫(kù)在北京汽車制造廠投產(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。不適于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)。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)。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。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(dòng)機(jī)噪音 的目的。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。 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。 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) 8 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。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） 9 圖 立柱模塊結(jié)構(gòu)圖 (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。 BA =2EK 1（ 2? 39。 C 3R 39。 AB +M 39。 BC 、 M 39。 +R ) 由行走車輪的反力產(chǎn)生的彎距 受力分析圖如下： 列出角變位移方程式： D B C a l a A h1 圖 行走輪受力分析圖 M BC 2 =2EK（ 2 B θ + C θ ） M AB 2 =2EK（ 2 A θ + B θ ） 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 M BA2 =2EK（ 2 B θ + A θ ） M CB2 =2EK（ 2 C θ + B θ ） M CD 2 =2EK（ 2 C θ + D θ ） M DC 2 =2EK（ 2 D θ + C θ ） M AD 2 =2EK（ 2 A θ + D θ ） +C M DA2 =2EK（ 2 D θ + A θ ） C 固端彎距 ： C=V ?a A θ =n(2+n)C/2EK (n+1)(n+3) B θ = nc/ 2EK(n+1)(n+3) A θ = D θ B θ = C θ M AB 2 =[1/(n+1)(n+3)][(2n+3) ?V ?a ] M BA2 =[1/(n+1)(n+3)](n ?V ? a ) M DA2=[1/(n+1)(n+3)][n(n+2) ?V ?a ] 在此 ， M AB 2= M DC 2 M BA2 = M BC 2 M CB 2 = M CD 2 M DA 2= M AD 2 V： 走行車輪的反力，按 1/2（堆垛機(jī)總重量 +載重）求出。 3. 對(duì)于行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺(tái)減 小，占用巷道的空間最小，總之考慮到堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造方便。 由表 4表 41表 412 分別查得：滾動(dòng)阻力系數(shù) f=，軸承摩 擦系數(shù)μ =，附加阻力系數(shù) k=2，代入上式中： 當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行摩擦阻力： W =20210（ +2 102/） 2 =720N 當(dāng)小型有軌巷道堆垛機(jī)在室內(nèi)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)阻力和軌道斜坡阻力較小，經(jīng)常 忽略不計(jì)；所以小型有軌巷道堆垛機(jī)的靜阻力等于其摩擦阻力。 起動(dòng)工況下校核減速器功率 起動(dòng)工況下減速器傳遞的功率 : N= / / 60 m p vd dc ? ? η 式中 Pd=Pj+Pg=Pj+ ( ) / 60 q Q Q dc t v g Q G = + =720+ 60 249 10 20210 = m/運(yùn)行機(jī)構(gòu)中 ,同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù) ,m/=1. 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 因此 N= 60 1 720 249 = 所以減速器的 [N]中級(jí) =4KWN,故所選減速器功率合適。 m, 重量 G=. 高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=+= Kg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(duì)堆垛機(jī)立柱的影響也不 一樣。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 47 堆垛機(jī)振動(dòng)模型 由上一節(jié)可知，把堆垛機(jī)立柱簡(jiǎn)化為懸臂梁，并根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)我們可 以得知，懸臂梁的靜撓度 S 在 外力 P 的作用下為 : （ 428） 此時(shí)，懸臂梁起彈簧的作用，自由端產(chǎn)生的靜變形所需要的力就是梁的彈 簧系數(shù) k, （ 429） 圖 48 懸臂梁 根據(jù)梁端的振動(dòng)微分方程： （ 430） 得出立柱的振動(dòng)頻率為 : （ 431） (432) 其中， m39。 結(jié)論 35 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)從門架設(shè)計(jì)以及幾個(gè)主要重點(diǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著手，分析了堆垛 機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 連續(xù)系統(tǒng)的振動(dòng)問題同離散系統(tǒng)的振動(dòng)問題在處理上有相同的地方，連續(xù) 系統(tǒng)中的各點(diǎn)同時(shí)到達(dá)最大幅值，又同時(shí)離開平衡位置。當(dāng)加速度達(dá)到最大 時(shí)，立柱柱端的振幅也最大，對(duì)此時(shí)柱端進(jìn)行振動(dòng)分析，得出最大振幅，用以 解決在提升速度以后引起的振動(dòng)問 題。 堆垛機(jī)在靜止、運(yùn)行、制動(dòng)過程中，其立柱不同程度的受到外力的作用， 導(dǎo)致立柱產(chǎn)生撓度和振動(dòng)。 m,(GD2)ZL= m 空載運(yùn)行時(shí)靜阻力矩： Mj（ Q=0） = η /0 ( 0) i M m Q= = 504 =178N =2021/2=1000kg 則代入上式可得 ： D 39。 水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)步驟： 1. 確定機(jī)架結(jié)構(gòu)的形式和水平行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式； 2. 計(jì)算各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸； 3. 確定運(yùn)行機(jī)構(gòu)的具體安裝位置。 BC + M BC M CD1= M 39。 D 、 R 39。 CB + M 39。 D 3R 39。 AB =2EK 1（ 2? 39。 柱端振動(dòng)：和貨叉前端的撓度 一超過極限，就成為堆垛機(jī)自動(dòng)定位的障礙， 所以門架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和撓度小的適當(dāng)剛度。因 而基于集成化網(wǎng)絡(luò)的變頻器控制將會(huì)成為當(dāng)前世界自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。這類變頻器的輸出頻率可以達(dá)到 3KHz，所以在驅(qū)動(dòng)兩極異步 電動(dòng)機(jī)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 180000r / min. ④單相交頻器和三相變頻器交流電動(dòng)機(jī)可以分為單相交流電動(dòng)機(jī)和三相交 流電動(dòng)機(jī)兩種類型，與此相對(duì)應(yīng)，變頻器也分為單相變頻器和三相變頻器。從而達(dá)到在進(jìn)行調(diào)速控制的同時(shí)控制電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn) 矩的目的。因?yàn)樵?PAM 控制的變頻器中逆變電 路換流器件的開關(guān)頻率即為變頻器的輸出頻率，所以這是一種同步調(diào)節(jié)方式。 ： (1)按照主電路工作方式分類。 (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)。 圖 1. 1 雙立柱有軌巷道堆垛機(jī) ②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。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立 體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重堆垛設(shè)備。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)。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 ②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)向輪用來防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。中、小容量范圍內(nèi)， 采用自關(guān)斷器件的全數(shù)字控制 PWM 變頻器己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化。 (2)按照開關(guān)方式分類。采用 Ulf 控制方式的變頻器控制電路成本較低， 多用于對(duì)精度要求不太高的通用變頻器。 ②高性能專用變頻器隨著控制理論，交流調(diào)速理論和電力電子技術(shù)的發(fā)展， 異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制方式得到了充分地重視和發(fā)展，采用矢量控制方式高性 能變頻器和變頻器專用電動(dòng)機(jī)所組成的調(diào)速 系統(tǒng)在性能上己經(jīng)達(dá)到和超過了直 流伺服系統(tǒng)。當(dāng) 實(shí)施控制的時(shí)候，通過 RS485 只能接收少量的實(shí)時(shí)信息，并且通過人機(jī)接口界 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 面編程，無法實(shí)現(xiàn)變頻器參數(shù)的在線監(jiān)控和優(yōu)化，從而影響整個(gè)控制系統(tǒng)性能 和生產(chǎn)工藝水平的提高。下部支承式的集中放在門架下部。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 下橫梁模塊圖 堆垛機(jī)門架的彎矩和撓度 堆垛機(jī)的矩形門架是超靜定結(jié)構(gòu)。 B ） M 39。 BC =0 M 39。 A 、 ? 39。 DA 圖 2 列出角變位移方程式 ： M AB =2EK 1（ 2θ A +θ B 3R ） C AB M BA =2EK 1（ 2θ B +θ A 3R ） +C BA M BC =2EK(2 θ B +θ C ) M CB =2EK(2 θ C +θ B ) M CD =2EK 1（ 2θ C +θ D 3R ） M DC =2EK 1（ 2θ D +θ C 3R ） M AD =2EK(2 θ A +θ D ) M DA =2EK(2 θ D +θ A ) 固端彎距（載荷項(xiàng)） C AB =（ 1/h 2 1） H 4 h 4 (h 1h 4 ) 2 + q h 2 1 β /12g C BA =（ 1/h 2 1） H 4 h 4 2 (h 1h 4 )+ q h 2 1 β /12g C CD =C DC =C BC =C CB =C AD =C DA 有節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程式： M AB + M AD =0 M BA + M BC =0 M CB +M CD =0 M DC + M DA =0 有隔離體靜力平衡方程式： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 M AB + M BA +M CD + M DC + H 4 h 4 +q h 2 1 β /2g θ A + θ B + θ C + θ D =4R +(n/6EK)( C