【文章內(nèi)容簡介】 M=+= Nm M== Nm 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲應(yīng)力 上下梁的斷面系數(shù)Z=498 cm,柱的斷面系數(shù)Z=789cm則:= 2560N/cm = 3010N/cm =4780 N/cm =613 N/cm = 3870 N/cm = 4610 N/cm =8230 N/cm =2870 N/cm隨著堆垛機(jī)往復(fù)運動,這些應(yīng)力交變出現(xiàn),則K= 2870/8230= ,按切口分類為a,可查出疲勞許用應(yīng)力為12500 N/。3 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算3. 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算首先，堆垛機(jī)的驅(qū)動型式設(shè)計成“下部支承下部驅(qū)動型”，該型式的走行裝置安裝在下梁上，通過減速裝置驅(qū)動走行輪，走行輪支承堆垛機(jī)的全部重量，在單軌上走行。水平運行機(jī)構(gòu)的設(shè)計的一般設(shè)計步驟：1. 確定機(jī)架結(jié)構(gòu)的形式和水平行走機(jī)構(gòu)的傳動方式；2. 計算各傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸；3. 確定運行機(jī)構(gòu)的具體安裝位置。 對運行機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求是：1. 機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕，且能滿足要求；2. 維修檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理。 水平運行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題：1. 因為下橫梁時主要的承載部件，機(jī)架的運行速度很高，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。2. 為了減少立柱的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機(jī)構(gòu)零件盡量靠近立柱；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。3. 對于行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，使安裝運行機(jī)構(gòu)的平臺減小，占用巷道的空間最小，總之考慮到堆垛機(jī)的設(shè)計和制造方便。 機(jī)構(gòu)的布置形式水平運行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速機(jī)、車輪組、緩沖器等組成。它的布置形式多種多樣，但比較合理的驅(qū)動形式如圖1和圖2所示的兩種。圖1采用的是一般臥式減速器。圖2采用套裝式減速器，與車輪組安裝時較簡便，并能使運行機(jī)構(gòu)的總體布置緊湊。綜合考慮后，本次設(shè)計選用圖2驅(qū)動形式。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（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)計計算 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。 走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式：P=KD（B2r）（kg） 且K=（kg/cm）式中，P—允許載重量（kg） D—車輪的踏面直徑（cm） B—鋼軌寬（cm） r—鋼軌頭部的圓角半徑（cm） K—許用應(yīng)力系數(shù)（kg/cm） v—走行速度（m/min） k—許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為50）（kg/cm）首先確定B=，r=, k=50 kg/cm, v=240m/min則 K===25（kg/cm） P=2000/2=1000kg則代入上式可得：D=，則車輪的軸徑為d=取d =50mm,車輪直徑可適當(dāng)取大為D=100mm軸上的軸承選取代號為1310，基本尺寸為：d=50mm, D=100mm, B=27mm.(1)小型有軌巷道堆垛機(jī)的運行時的靜阻力小型有軌巷道堆垛機(jī)沿軌道直線運行時，行走輪與軌道之間以及行走輪與軸承之間，都存在著摩擦阻力，另外軸與輪轂之間也存在著滑動摩擦阻力、因此，為了簡化討論，假定全部載荷作用在一個行走輪上。當(dāng)行走輪沿著軌道滾動時。 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)。由表4表41表412分別查得：滾動阻力系數(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)滿載時的運行摩擦阻力：W =20000（+2102/）2 =720N 當(dāng)小型有軌巷道堆垛機(jī)在室內(nèi)運行時，風(fēng)阻力和軌道斜坡阻力較小，經(jīng)常忽略不計；所以小型有軌巷道堆垛機(jī)的靜阻力等于其摩擦阻力。于是計算得到滿載時的運行阻力為720N.有軌巷道堆垛機(jī)的運行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)的功率，是根據(jù)堆垛機(jī)滿載穩(wěn)定運行時的靜阻力進(jìn)行計算。按照運行靜阻力、運行速度計算機(jī)構(gòu)的靜功率。靜功率(kw)的計算公式為 式中W運行機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運行時的靜阻(N)；V堆垛機(jī)的運行速度(m/min)取240m/min計算；Z堆垛機(jī)運行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)數(shù)，一般取Z=1；η運行機(jī)構(gòu)傳動的總效率,。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，%。等效功率：Nx=K25rNj = =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。選擇電動機(jī)：YR160M8 減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/（πDc）=2401000/100=764r/min機(jī)構(gòu)傳動比：i。=n1/nc=2890/764=根據(jù)傳動比初選擇減速器型號為：ZDH10 實際運行的速度：Vdc=240誤差：ε=（Vdc Vdc）/ Vdc=（249240）/240100%=%15%合適實際所需的電動機(jī)功率：Nj=NjVdc/ Vdc=249/240=由于N‘jNe,故所選的電動機(jī)和減速器都合適 驗算起動時間起動時間：Tp=式中n1=2890rpm滿載時運行靜阻力矩：Mj（Q=Q）= ==205Nm空載運行時靜阻力矩：Mj（Q=0）===178Nm初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩：(GD2)ZL+(GD2)L= Nm機(jī)構(gòu)總飛輪矩:(GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d =+= Nm滿載起動時間:t= ==空載啟動時間:t= ==起動時間在允許范圍內(nèi)。 起動工況下校核減速器功率起動工況下減速器傳遞的功率:N=式中Pd=Pj+Pg=Pj+ =720+= m/運行機(jī)構(gòu)中,同一級傳動減速器的個數(shù),m/=1.因此N= =所以減速器的[N]中級=4KWN,故所選減速器功率合適。由[1]中所述,取制動時間tz=5s按空載計算動力矩,令Q=0,得:Mz=式中= =mPp==20000=40NPmin=G==720NM=Mz== Nm現(xiàn)選用YWZ200/25的制動器，查[1]表1810其制動力矩M=50 Nm，為避免打滑， Nm以下。 選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動方案,每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸.：=== Nm式中MI—連軸器的等效力矩. MI==2= Nm—等效系數(shù) 取=2查[2]表27Mel=*= Nm由[2]表3320查的:電動機(jī)Y160M18,軸端為圓柱形,d1=48mm,L=110mm。由[2],高速軸端為d=32mm,l=58mm,故在靠電機(jī)端從由表[2]選聯(lián)器ZLL2（浮動軸端d=40mm。[MI]=630Nm,(GD2)ZL=m,重量G=） ；在靠近減速器端，由[2]選用兩個聯(lián)軸器ZLD，在靠近減速器端浮動軸端直徑為d=32mm。[MI]=630 Nm, (GD2)L=m, 重量G=. 高速軸上轉(zhuǎn)動零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=+= Kgm與原估算的基本相符，故不需要再算。： == Nm 緩沖器的選擇小型有軌巷道堆垛機(jī)在運動過程中控制系統(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。緩沖器主要用來吸收發(fā)生碰撞時所產(chǎn)生的能量，緩沖器的緩沖容量T按式()計算：T= G—帶載起重機(jī)的重量G=20000N V0—碰撞時的瞬時速度，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)定性計算4. 堆垛機(jī)穩(wěn)定性計算 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。由實驗可知，運行速度及加速度越大，振幅越大。柱端振幅一旦超過極限值將發(fā)生存取故障。為此研究堆垛機(jī)高速運行時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行速度帶來的問題有一定的幫助。 堆垛機(jī)在靜止、運行、制動過程中，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。通過大量的實驗表明，靜止時的靜撓度是一定的，但是在運行過程中隨著加速度的不同，立柱的撓度也逐漸發(fā)生變化，立柱的變形與加速度很很大的關(guān)系。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。所以，堆垛機(jī)在提升速度時要充分考慮加速度與撓度的變化關(guān)系。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，每條運行曲線是根據(jù)實際情況通過大量實驗得出的，因此每條運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。本小節(jié)通過對立柱撓度的分析，得出立柱頂端的變形量，并確定隨著加速度的提高，對立柱的影響。 根據(jù)各零件的布置，將堆垛機(jī)簡化為三維與二維模型，并對模型進(jìn)行撓度計算和振動分析。圖4 42分別為堆垛機(jī)的三維與二維模型。 圖41 堆垛機(jī)三維簡化圖 圖 42 堆垛機(jī)二維簡化圖7西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 由二維簡化圖可知，下橫梁為剛性體，雙立柱相當(dāng)于懸臂梁，雙立柱與下橫梁構(gòu)成一剛性架，在外力作用下，立柱產(chǎn)生彎曲變形，_立柱柱端的撓度可以用疊加法進(jìn)行計算。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)行撓度分析計算(后面的振動分析亦只分析一個立柱的)。堆垛機(jī)立柱的受力分析如圖43所示。 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——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 （413） (414)