堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、摘要自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，也叫自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)，利用立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)高層合理化，存取自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便化。堆垛機(jī)是整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心設(shè)備，通過(guò)手動(dòng)操作，半自動(dòng)操作和全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。它由機(jī)架（上橫梁，下橫梁，立柱），水平行走機(jī)構(gòu)，載貨臺(tái)，貨叉及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。本文主要是通過(guò)對(duì)一套實(shí)驗(yàn)室教學(xué)裝置為基礎(chǔ)，以實(shí)際為參考而建立的虛擬自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)系統(tǒng)，作者主要對(duì)堆垛機(jī)的分類(lèi)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，對(duì)堆垛機(jī)的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的研究首先對(duì)不同堆垛機(jī)簡(jiǎn)介和描述，然后通過(guò)巷道堆垛機(jī)進(jìn)行整體分析并設(shè)計(jì)各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，完成對(duì)各個(gè)部分的受力校核。關(guān)鍵詞:立體倉(cāng)庫(kù)、堆垛機(jī)、結(jié)構(gòu)、受力校核

2、。AbstractAutomated multi-layered storehouse, also call for automated warehouse, using three-dimensional warehouse equipment can realize warehouse top rationalization, access automation, operation to handle. Stacking machine is the core of the whole automated warehouse equipment, through manual, semi

3、automatic operation and automatic operation to put the goods from one place to another place in handling. It is composed of (beam in beam, support), the mobile mechanism, bills, level platform, goods fork and electrical control system structure. This paper is mainly based on a set of laboratory teac

4、hing equipment as the basis, the actual for reference and establishing virtual automated multi-layered storehouse stacker system, the author mainly to the stackers classification, a brief introduction about the parts of stacker detailed study of the structure of different stacker first introduction

5、and description, and then through the tunnel stacker integral analysis and design of structure, various parts of each part of the complete stress checking.Keywords: Automated multi-layered storehouse，Stacker,structure，Stress checking目錄第1章 緒論51.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的起源與發(fā)展51.2課題的提出及主要任務(wù)61.2.1 課題的提出61.2.2 課題的主要任務(wù)62

6、、分三個(gè)部分進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)：行走機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)，貨叉的伸縮機(jī)構(gòu)，并詳細(xì)闡述每部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)與設(shè)計(jì)過(guò)程。61.3堆垛機(jī)的分類(lèi)71.3.1巷道式堆垛機(jī)的分類(lèi)71.3.2 巷道式單立柱堆垛機(jī)71.3.3單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)9第2章 堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和各部分速度計(jì)算142.1堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)142.2堆垛機(jī)各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算14第3章 堆垛機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析153.1堆垛機(jī)外載荷計(jì)算153.2 沿巷道縱向平面（YOZ平面）受力分析173.3單立柱堆垛機(jī)靜態(tài)剛度分析183.4彎矩放大系數(shù)183.5立柱結(jié)構(gòu)臨界載荷193.6堆垛機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算203.6.1行走電動(dòng)機(jī)的選用203.6.2升降電動(dòng)機(jī)的選

7、用21附表22參考文獻(xiàn)23致謝2522堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1章 緒論自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)是近代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，具有節(jié)約用地和人力，作業(yè)迅速準(zhǔn)確，提高保管效率以及降低儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用等許多優(yōu)點(diǎn)。隨著物流系統(tǒng)的進(jìn)一步合理化，采用電子計(jì)算機(jī)連線(xiàn)控制的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，已經(jīng)發(fā)展成為連接生產(chǎn)與消費(fèi)的重要環(huán)節(jié)，即不僅具有高效率儲(chǔ)存的功能，而且兼有控制生產(chǎn)或銷(xiāo)售活動(dòng)的功能。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中重要的起重設(shè)備，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。1.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的起源與發(fā)展立體倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后產(chǎn)生和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；50年代末60年代

8、初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專(zhuān)門(mén)的學(xué)科。60年代中期，日本開(kāi)始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且發(fā)展速度越來(lái)越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開(kāi)始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所），1973年開(kāi)始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到2003年為止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過(guò)200座。立體倉(cāng)庫(kù)由于具

9、有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，越來(lái)越受到企業(yè)的重視。 1980年，我國(guó)第一座自行研制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)開(kāi)始投產(chǎn)以來(lái)，在汽車(chē)、化工、電子、煙草等行業(yè)的應(yīng)用逐年增長(zhǎng)。其中，最具典型意義的是我國(guó)家電龍頭企業(yè)海爾集團(tuán)國(guó)際物流中心的立體倉(cāng)庫(kù)，該倉(cāng)庫(kù)高22米，擁有18056個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托盤(pán)位，包括原材料和產(chǎn)成品兩大自動(dòng)化物流系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代物流的自動(dòng)化和智能化。近幾年我國(guó)計(jì)算機(jī)自控技術(shù)的飛速發(fā)展，為我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)不僅具有節(jié)省和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲(chǔ)

10、運(yùn)損耗、減少流動(dòng)資金積壓等優(yōu)勢(shì)，而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、保證生產(chǎn)均衡、合理利用資源、進(jìn)行科學(xué)儲(chǔ)備與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策等方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用，使人們可以真正享受到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)物流管理的益處。1.2課題的提出及主要任務(wù)1.2.1 課題的提出使用巷道式起重堆垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)（或稱(chēng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)），由于能節(jié)約勞動(dòng)力，作業(yè)迅速準(zhǔn)確，提高保管效率，降低物流費(fèi)用而問(wèn)世。并且只要需要，課滿(mǎn)足在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把指定的物品進(jìn)行自動(dòng)收集和分發(fā)的要求，因而受到產(chǎn)業(yè)的重視自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下方面：1由于能充分利用倉(cāng)庫(kù)的垂直空間，其單位面積存儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的單層倉(cāng)庫(kù)(一般是單層倉(cāng)庫(kù)的4-7倍)。目前，世界

11、上最高的立體倉(cāng)庫(kù)可達(dá)40多米，容量多達(dá)30萬(wàn)個(gè)貨位。2倉(cāng)庫(kù)作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，一方面能大大節(jié)省人力，減少勞動(dòng)力費(fèi)用的支出，另一方面能大大提高作業(yè)效率。3采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理，可以方便地做到"先進(jìn)先出"，并可防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹，也能避免貨物的丟失。4貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計(jì)算機(jī)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)控制，而且能夠進(jìn)行信息處理。5能更好地適應(yīng)黑暗、低溫、有毒等特殊環(huán)境的要求。例如，膠片廠(chǎng)把膠片卷軸存放在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)里，在完全黑暗的條件下，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)膠片卷軸的自動(dòng)出入庫(kù)。6采用托盤(pán)或貨箱存儲(chǔ)貨物，貨物的破損率顯著降低。1.2.

12、2 課題的主要任務(wù)本次畢業(yè)論文需要完成的主要任務(wù)如下：1、研究堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)，了解堆垛機(jī)的分類(lèi)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及各自適合的不同場(chǎng)合2、分三個(gè)部分進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)：行走機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)，貨叉的伸縮機(jī)構(gòu)，并詳細(xì)闡述每部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)與設(shè)計(jì)過(guò)程。1.3堆垛機(jī)的分類(lèi)1.3.1巷道式堆垛機(jī)的分類(lèi)按用途分：?jiǎn)卧?，揀選型，單元揀選型三種按控制方式分：手動(dòng)，半自動(dòng)和全自動(dòng)三種按應(yīng)用巷道數(shù)量分：直道型，轉(zhuǎn)彎型和轉(zhuǎn)軌型三種按照金屬結(jié)構(gòu)的形式分：?jiǎn)瘟⒅碗p立柱兩種 圖1-1 巷道式單立柱堆垛機(jī)1.3.2 巷道式單立柱堆垛機(jī) 單立柱結(jié)構(gòu)的堆垛機(jī)機(jī)架由一根立柱和下橫梁組成。立柱多采用較大的H型鋼焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。整機(jī)重量

13、較輕，消耗材料少，因此制造成本相對(duì)較低，但剛性稍差。該設(shè)備的參數(shù)如下所示。主要性能：倉(cāng)庫(kù)高度624m,最大40m；運(yùn)行速度：標(biāo)準(zhǔn)型80m/min、 高速型 200m/min；起升高度：標(biāo)準(zhǔn)型Hmax = 20m/min、高速型Hmax=50m/min；貨叉伸縮速度：Vmax = 12m/min(標(biāo)準(zhǔn)性)、50m/min(高速型)。圖1-4 單立柱堆垛機(jī)示意圖單立柱堆垛機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成：1.上橫梁，2.上水平導(dǎo)輪，3.貨叉機(jī)構(gòu)，4.載貨臺(tái)，5.松繩過(guò)載安全裝置，6司機(jī)室，7斷繩安全裝置，8立柱，9.起升機(jī)構(gòu)，10.電氣控制柜，11.運(yùn)行機(jī)構(gòu)。2.堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu) 堆垛機(jī)如圖所示，主要由下橫梁

14、、載貨臺(tái)、貨叉機(jī)構(gòu)、立柱、上橫梁、水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電控柜、安全保護(hù)裝置和電氣控制系統(tǒng)等幾大部分組成。 （1）主體結(jié)構(gòu) 堆垛機(jī)主體結(jié)構(gòu)主要由上橫梁、立柱、下橫梁和控制柜支座組成。上、下橫梁是由鋼板和型鋼焊接成箱形結(jié)構(gòu)，截面性能好，下橫梁上兩側(cè)的運(yùn)行輪軸孔在落地鏜銑床一次裝夾加工完成，確保了主、被動(dòng)輪軸線(xiàn)的平行，從而提高了整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性；立柱是由方鋼管制作，在方鋼管兩側(cè)一次焊接兩條扁鋼導(dǎo)軌（材質(zhì)16Mn），導(dǎo)軌表面進(jìn)行硬化處理，耐磨性好。在焊接中采用了具有特殊裝置的自動(dòng)焊接技術(shù)，有效克服了整體結(jié)構(gòu)的變形；上橫梁焊于立柱之上，立柱與下橫梁通過(guò)法蘭定位，用高強(qiáng)度螺栓連接，整個(gè)主體結(jié)構(gòu)具有重量輕

15、、抗扭、抗彎、剛度大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。 （2）載貨臺(tái) 載貨臺(tái)是通過(guò)起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力牽引做上下垂直運(yùn)動(dòng)的部件，由垂直框架和水平框架焊接成的L形結(jié)構(gòu)，垂直框架用于安裝起升導(dǎo)輪和一些安全保護(hù)裝置。水平框架采用無(wú)縫鋼管制成，完全能夠滿(mǎn)足載貨的要求。 （3）水平運(yùn)行機(jī)構(gòu) 水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和主被動(dòng)輪組組成，用于整個(gè)設(shè)備巷道方向的運(yùn)行。我們選用了德國(guó)SEW公司的螺旋傘齒輪直交軸電機(jī)減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，質(zhì)量可靠、維護(hù)方便、噪聲低。 （4）起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、卷筒、滑動(dòng)組和鋼絲繩組成，用于提升載貨臺(tái)做垂直運(yùn)動(dòng)。我們選用德國(guó)SEW公司的螺旋傘齒輪直交軸電機(jī)減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卷筒，鋼絲繩帶動(dòng)載貨臺(tái)上下運(yùn)

16、動(dòng)。 （5）貨叉機(jī)構(gòu) 貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和上、中、下三叉組成的一個(gè)機(jī)構(gòu)，用于垂直于巷道方向的存取貨物運(yùn)動(dòng)。下叉固定于載貨臺(tái)上，三叉之間通過(guò)鏈條傳動(dòng)做直線(xiàn)差動(dòng)式伸縮。貨叉驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用SEW的電機(jī)減速機(jī)。 （6）導(dǎo)輪裝置 堆垛機(jī)共采用了上下水平導(dǎo)輪和起升導(dǎo)輪三組導(dǎo)輪裝置，上下水平導(dǎo)輪分別安裝在上下橫梁上，用于導(dǎo)向堆垛機(jī)沿巷道方向做水平運(yùn)動(dòng)。起升導(dǎo)輪安裝于載貨臺(tái)上，沿立柱導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向載貨臺(tái)的垂直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)輪支撐荷重，并傳遞給主體結(jié)構(gòu)。1.3.3單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要集中在以下幾點(diǎn)：節(jié)省材料從而節(jié)省投資，簡(jiǎn)單實(shí)用，故障率低，維護(hù)方便。 在超長(zhǎng)超高巷道滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行

17、和升降速度分別最高可達(dá)到150米/分和45米/分，貨叉叉取速度最快達(dá)到30米/分。 人機(jī)操作界面（HMI）采用西門(mén)子觸摸屏；取消大部分按鈕、旋鈕和表示燈，僅保留電源開(kāi)關(guān)和急停按鈕。操作非常簡(jiǎn)單和方便；多重冗余操作模式：聯(lián)機(jī)自動(dòng)/單機(jī)自動(dòng)（地面設(shè)置操作站時(shí)可在地面操作）/手動(dòng)（自動(dòng)定位）/維修（點(diǎn)動(dòng)），且在操作界面上一鍵切換：；HMI幫助可指導(dǎo)用戶(hù)輕松完成各部件的日常維護(hù)工作。 運(yùn)行、升降和貨叉機(jī)構(gòu)設(shè)有多重機(jī)械安全保護(hù)裝置和電控安全保護(hù)功能，總計(jì)達(dá)到19種之多，確保堆垛機(jī)設(shè)備安全平穩(wěn)工作和貨物的安全儲(chǔ)存與傳送。 電控器件全部采用國(guó)際知名品牌，關(guān)鍵器件無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)到2萬(wàn)小時(shí)以上。 自動(dòng)接收、分

18、析和執(zhí)行指令；自動(dòng)記錄并上傳所有狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)；當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生各種異常時(shí)，能瞬間自動(dòng)停止運(yùn)行并報(bào)警?，F(xiàn)今，越來(lái)越多的商家把注意力集中在單立柱堆垛機(jī)上。單立柱堆垛機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕巧著稱(chēng)，但其受力情況比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免自重過(guò)大。4.堆垛機(jī)的安全措施 (1) 松繩、斷繩保護(hù)裝置：當(dāng)堆垛機(jī)提升鋼絲繩松垂或斷裂時(shí)，自動(dòng)切斷提升電機(jī)電源，載貨臺(tái)制動(dòng)器卡在立柱上，避免載貨臺(tái)跌落。 (2)堆垛機(jī)具有過(guò)載保護(hù)裝置，當(dāng)加載超過(guò)額定起重量的10%時(shí)，自動(dòng)切斷起升電機(jī)電源。 (3)堆垛機(jī)設(shè)有提升極限限制開(kāi)關(guān)和機(jī)械緩沖雙重保護(hù)裝置。當(dāng)載貨臺(tái)超出正常升降行程并達(dá)到上、下極限位

19、置時(shí)，觸發(fā)該開(kāi)關(guān)，自動(dòng)切斷提升電機(jī)電源，載貨臺(tái)將停止運(yùn)行。此外，在超出上、下極限位置外另加設(shè)抗沖擊性能良好的緩沖塊，迫使載貨臺(tái)停止運(yùn)行。 (4)堆垛機(jī)設(shè)有運(yùn)行極限限制開(kāi)關(guān)和機(jī)械緩沖塊雙重保護(hù)裝置。當(dāng)堆垛機(jī)超出正常運(yùn)行行程并達(dá)到左、右極限位置時(shí)，觸發(fā)該開(kāi)關(guān)，自動(dòng)切斷運(yùn)行電機(jī)電源，堆垛機(jī)將停止運(yùn)行。此外，在超出左、右極限位置外另加設(shè)抗沖擊性能良好的緩沖塊，迫使堆垛機(jī)停止運(yùn)行。作用于緩沖塊上的力，是按堆垛機(jī)滿(mǎn)載和高速行走的條件下計(jì)算的。 (5)堆垛機(jī)上裝有手動(dòng)急停按紐，在緊急情況下，能切斷堆垛機(jī)總電源。 (6)堆垛機(jī)的電氣聯(lián)鎖保護(hù)。 (7)多地點(diǎn)操縱的堆垛機(jī)設(shè)有互鎖，以保證某一時(shí)刻，只能從一個(gè)地點(diǎn)操

20、縱堆垛機(jī)。 (8)各控制方式間應(yīng)有互鎖，以保證在某一時(shí)刻，只允許選用手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)控制中一種控制方式。 (9)當(dāng)貨叉不在中間位置（收叉時(shí)不在正確位置上）或貨叉在動(dòng)作時(shí)，堆垛機(jī)行走、高速升降將被鎖定；當(dāng)堆垛機(jī)行走、高速升降或堆垛機(jī)發(fā)生故障時(shí)，貨叉將被鎖定。 (10)控制電路還應(yīng)具備以下常規(guī)的聯(lián)鎖和保護(hù)：失壓保護(hù)，操作開(kāi)關(guān)零位保護(hù)、電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖、不同速度級(jí)的聯(lián)鎖、短路和過(guò)載保護(hù)。 (11)堆垛機(jī)配備音響報(bào)警裝置。在運(yùn)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)前，應(yīng)先發(fā)出音響信號(hào)。 (12)堆垛機(jī)具有故障報(bào)警和自我診斷功能。 (13)全部巷道口/門(mén)在堆垛機(jī)緊急停電時(shí)自動(dòng)切斷電源。 (14)載貨臺(tái)設(shè)有貨物超尺寸

21、和坍塌檢測(cè)，避免貨物超出堆垛機(jī)而引起事故。 (15)載貨臺(tái)設(shè)有貨位虛實(shí)檢測(cè)，以確認(rèn)貨位是否有貨，避免重復(fù)入庫(kù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)貨位有貨時(shí)，停止送貨并報(bào)警。 (16)貨叉上裝有極限開(kāi)關(guān)和機(jī)械限位擋塊。貨叉設(shè)有第一節(jié)貨叉、第二節(jié)貨叉居中檢測(cè)，以防止堆垛機(jī)在行走和升降時(shí)，貨叉出現(xiàn)誤動(dòng)作。同時(shí)在貨叉運(yùn)行的終端設(shè)有極限開(kāi)關(guān)和機(jī)械限位擋塊，以確保堆垛機(jī)在有軌巷道內(nèi)運(yùn)行的安全。 (17)貨叉上裝有扭力限制器，當(dāng)貨叉伸出過(guò)程中碰到障礙物，當(dāng)阻力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，貨叉扭力限制器打滑，貨叉停止伸叉。(18)堆垛機(jī)行走輪前方設(shè)置有清軌器。 (19)堆垛機(jī)選用的起升鋼絲繩安全系數(shù)大于6。 (20)安全保護(hù)裝置均安裝在容易檢查和維護(hù)

22、的位置。發(fā)展自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的必要性 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)相對(duì)于以往的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)： 一、提高空間利用率 早期立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)思，其基本出發(fā)點(diǎn)就是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且寶貴的土地資源。在西方有些發(fā)達(dá)國(guó)家，提高空間利用率的觀(guān)點(diǎn)已有更廣泛深刻的含義，節(jié)約土地，已與節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)等更多的方面聯(lián)系起來(lái)。有些企業(yè)甚至把空間的利用率作為系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性考核的重要指標(biāo)來(lái)對(duì)待。 立體倉(cāng)庫(kù)的空間利用率與其規(guī)劃緊密相連。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)空間利用率為普通平庫(kù)的25倍。這是相當(dāng)可觀(guān)的。 二、便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平 傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)只是貨物儲(chǔ)存的場(chǎng)所，保存貨物是其唯一的功能，

23、是一種“靜態(tài)儲(chǔ)存”。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備，不僅能使貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)按需要自動(dòng)存取，而且可以與倉(cāng)庫(kù)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的連接，并通過(guò)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉(cāng)庫(kù)成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購(gòu)件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，短時(shí)儲(chǔ)存是為了在指定的時(shí)間內(nèi)，將物料自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)，從而形成一個(gè)自動(dòng)化的物流系統(tǒng)，這是一種“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存”，也是當(dāng)今自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的一個(gè)明顯的技術(shù)趨勢(shì)。 生產(chǎn)管理是企業(yè)管理的一個(gè)重要組成部分，主要包括產(chǎn)品規(guī)劃，生產(chǎn)組織，物流規(guī)劃，外購(gòu)?fù)庠O(shè)，產(chǎn)品質(zhì)量，成本測(cè)算等內(nèi)容。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)作為生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)中

24、心環(huán)節(jié)，幾乎參與了生產(chǎn)管理的全過(guò)程。 三、加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率 建立以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在自動(dòng)化高架庫(kù)具有快速的出入庫(kù)能力，能快速妥善地將貨物存入高架庫(kù)中，也能快速及時(shí)并自動(dòng)地將生產(chǎn)所需的零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線(xiàn)。這一特點(diǎn)是普通平庫(kù)所不能達(dá)到的。同時(shí)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)是減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的最典型的例子。這種勞動(dòng)強(qiáng)度的減輕是綜合的，具體包括：1）采用自動(dòng)巷道式堆垛機(jī)取代人工存放貨物和人工取貨，既快捷又省力。由于工人不必進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)內(nèi)工作，工作環(huán)境大為改善。 2）采用計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)貨物進(jìn)行管理，大大增強(qiáng)了貨物的管理能力，使倉(cāng)庫(kù)管理科學(xué)化，準(zhǔn)確性

25、和可靠性有質(zhì)的提高，入出庫(kù)管理、盤(pán)庫(kù)、報(bào)表等工作量變得簡(jiǎn)單快捷，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。 3）立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)輔以庫(kù)前輔助輸送設(shè)備，使貨物出入庫(kù)變得簡(jiǎn)單方便。 4）自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)所需要的操作人員和系統(tǒng)維護(hù)人員很少，可以節(jié)省人力物力，節(jié)約了資金。 四、減少庫(kù)存資金積壓 據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于歷史原因造成管理手段落后，物資管理零散，使生產(chǎn)管理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系難以到位。為了達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力和滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，就必須準(zhǔn)備充足的原材料和零部件。這樣庫(kù)存積壓就成為一個(gè)較大的問(wèn)題。如何降低庫(kù)存資金積壓和充分滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，已成為大型企業(yè)不得不面對(duì)的重要問(wèn)題。立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的最有效的手段之一。 1）以自動(dòng)化

26、立體倉(cāng)庫(kù)為中心的工廠(chǎng)物流系統(tǒng)，解決了生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的流通問(wèn)題和供求矛盾，使原材料的供給和零部件的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)所需的數(shù)量可以達(dá)到一個(gè)最佳值。 2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立使原材料和零部件外購(gòu)件的采購(gòu)更及時(shí)和滿(mǎn)足實(shí)際需求。 3）計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的建立加強(qiáng)了宏觀(guān)調(diào)空功能，使生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)生產(chǎn)量更能滿(mǎn)足實(shí)際需求。 4）建立成品庫(kù)和半成品庫(kù)，以解決市場(chǎng)供需的暫時(shí)的不一致，充分發(fā)揮企業(yè)的生產(chǎn)潛力。 如前所述，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在多個(gè)方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，這些正是一個(gè)現(xiàn)代化企業(yè)所要求和追求的。綜觀(guān)國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè)，自60年代始逐步采用自動(dòng)化物流系統(tǒng)以來(lái)，到今天，立體倉(cāng)庫(kù)已成為企業(yè)生產(chǎn)管理不可缺少的重要組成部分。 第2章

27、 堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和各部分速度計(jì)算2.1堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)為了合理運(yùn)用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)以及分析堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，必須掌握正確的出入庫(kù)能力，即堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。在這里來(lái)討論一個(gè)回流是倉(cāng)庫(kù)，它的出入庫(kù)口設(shè)在貨架的同一側(cè)圖2-1垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖由堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)分為以下幾種：1入庫(kù)（空載）任意貨位出庫(kù)（荷載）2入庫(kù)（荷載）任意貨位出庫(kù)（空載）3入庫(kù)（荷載）任意貨位空載運(yùn)轉(zhuǎn)任意貨位出庫(kù)（荷載）4入庫(kù)（空載）任意貨位荷載運(yùn)轉(zhuǎn)任意貨位出庫(kù)（空載）2.2堆垛機(jī)各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算加速度時(shí)容易是貨物倒塌。載人堆垛機(jī)的加減速度一般在0.30.5米/秒2。不容易產(chǎn)生貨物倒塌的箱式托盤(pán)等減速度在1米/

28、秒2以下，走行停止前得爬行速度（即微動(dòng)速度）宜為46米/秒2（爬行行程因堆垛機(jī)總質(zhì)量不同而異，約為0.30.6米）?，F(xiàn)在趨向于采用更快的最高速度。另一方面，為確保貨臺(tái)的停位準(zhǔn)確，停止前得升降微速希望在5米/分以下。第3章 堆垛機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析3.1堆垛機(jī)外載荷計(jì)算載物臺(tái)滑輪壓力 由圖3-4,3-5和3-6所示載物臺(tái)在OYZ平面內(nèi)載荷圖。m = 0得正滾輪壓力 圖2-2 堆垛機(jī)載荷受力圖圖2-3 堆垛級(jí)載貨臺(tái)載荷受力圖圖2-2和2-3中，G：立柱重量 G1：貨叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量 G2 水平驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量 G3：垂直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量 G4：電機(jī)柜重量 G5貨叉系統(tǒng)重量 G6：載物臺(tái)重量 P：

29、滾輪壓力 Q：額定載荷 圖2-5 OYZ平面內(nèi)載物臺(tái)結(jié)構(gòu)圖2-4 OYZ平面內(nèi)堆垛機(jī)結(jié)構(gòu) 由圖2-6立柱在XOZ平面受力圖，m = 0得側(cè)滾輪壓力 圖2-6 XOZ平面受力圖立柱在兩個(gè)平面內(nèi)分別承受外載荷的作用，但在XOZ平面的力只有在堆垛機(jī)停穩(wěn)，貨叉伸出存取貨物是才存在，所以，對(duì)立柱只進(jìn)行YOZ平面的受力分析。3.2 沿巷道縱向平面（YOZ平面）受力分析當(dāng)載物臺(tái)滿(mǎn)載位于最高位置，以最大加減速度啟制動(dòng)，立柱受力處于不利情況。此時(shí)的YOZ平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如3-1.圖3-1 YOZ平面受力簡(jiǎn)圖圖中H和B分別為堆垛機(jī)總高與行走輪間距，PH:水平慣性力，h：上滾輪距離頂端距離，b1和b2立柱距離兩邊距

30、離。 3.3單立柱堆垛機(jī)靜態(tài)剛度分析立柱的靜態(tài)剛度是以載貨臺(tái)位于立柱的最高位置時(shí)，頂端在巷道縱向平面內(nèi)的撓度來(lái)表征，要求設(shè)計(jì)撓度應(yīng)當(dāng)小于許用值，即f<f。端部產(chǎn)生的水平位移主要有三部分組成：在M作用下，立柱端部的水平位移f0；在M作用下，下滾輪處截面的轉(zhuǎn)角1引起的端部水平位移 f11h；下橫梁和立柱連接處截面轉(zhuǎn)角2引起的立柱頂部水平位移f22H；下橫梁的因素引起的立柱頂端撓度與立柱的高度成正比，所以，增強(qiáng)橫梁對(duì)改善結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的剛度很重要，在設(shè)計(jì)下橫梁的時(shí)候，總是盡量避免出現(xiàn)明顯的下?lián)希?，由下橫梁的變形而引起的撓度常忽略不計(jì)。3.4彎矩放大系數(shù)由圖4-9中YOZ平面內(nèi)，立柱承受軸向壓力F

31、，橫向力 PH 和橫向力矩 M 正 的共同作用，是 壓彎構(gòu)件，它可以簡(jiǎn)化認(rèn)為：軸向壓力始終平行于Z軸，并在頂湍作用有彎矩，因而立拄彎 曲變形可用圖4-12表示。圖中 f 0 是由橫向載荷 PH 與 M 正 的作用在頂端產(chǎn)生的撓度。在軸向力 F的作用下，撓度由 f 0 增大為 f ，根據(jù)彈性分析。 圖3-4 結(jié)構(gòu)撓曲變形示意圖 3.5立柱結(jié)構(gòu)臨界載荷 圖3-5 立柱承受臨界載荷分析示意圖當(dāng)立柱頂端作用有臨界力 Fk ，產(chǎn)生側(cè)位移 時(shí)，下端由于下橫梁的抗彎剛度 阻礙其截面自由產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，因此下橫梁是立柱的彈性支座，彈性轉(zhuǎn)角。支座截面上作用單位載荷時(shí)引起的彈性變形。根據(jù)壓桿穩(wěn)定計(jì)算的基本假定。為了確定

32、 值，先計(jì)算下橫粱和立柱連接處截面產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角的力矩。根據(jù)位移法，由 于節(jié)點(diǎn)單位位移引起的附加約束反力矩 M r 等于節(jié)點(diǎn)各桿由于單位位移產(chǎn)生的桿端彎矩之 和。 i1 、 i2 分別表示兩段下橫粱的線(xiàn)性剛度。3.6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。 走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式：G允許載重量（kg） D ' 車(chē)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

33、 2 ） 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 2 ） 首先確定 B=6.4cm，r=0.2cm, k=50 kg/cm 2 , v=100m/min 則有：G =2000/2=1000kg 則代入上式可得：D ' =7.2cm，則車(chē)輪的軸徑為：=10.32mm 取 d =15mm,車(chē)輪直徑可適當(dāng)取大為 D=100mm 軸上的軸承選取代號(hào)為 6310，基本尺寸為：d=50mm, D=100mm, B=27mm.。3.6.1行走電動(dòng)機(jī)的選用有軌巷道堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的功率，是根據(jù)堆垛機(jī)滿(mǎn)載穩(wěn)定運(yùn)行 時(shí)的靜阻力進(jìn)行計(jì)算。按照運(yùn)行靜阻力、運(yùn)行速度計(jì)

34、算機(jī)構(gòu)的靜功率。W運(yùn)行機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的靜阻(N)； V堆垛機(jī)的運(yùn)行速度(m/min)取 100m/min 計(jì)算； Z堆垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)，一般取 Z=1； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的總效率,一般取 0.8。 選用電動(dòng)機(jī) Y90L-4；P=1.5KW，n1=1400r/min ，電動(dòng)機(jī)的重量 Gd=45kg，電機(jī)軸 D=30mm，長(zhǎng) L=400，效率 79%。3.6.2升降電動(dòng)機(jī)的選用靜功率 (kw)的計(jì)算為W運(yùn)行機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的靜阻(N)； V堆垛機(jī)的升降速度(m/min)取 20m/min 計(jì)算； Z堆垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)，一般取 Z=1； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的總效率,一般取 0.8。 代入有：選用電動(dòng)機(jī) Y90S-4；P=1.1KW，n2=1400r/min ，電動(dòng)機(jī)的重量 Gd=40kg，電機(jī)軸 D=20mm，長(zhǎng) L=280，效率 78%。附表JBT_9018-1999有軌巷道式高層貨架倉(cāng)庫(kù)各部分速度表名稱(chēng)速度值 m/min水平運(yùn)動(dòng)速度VK25,31.5,40,50，63,80,100,125,160起升速度Vn6.3,8,10,12.5,16,20,25,31.5貨叉伸縮速度Vt5,6.3,8,10,12.5,16,20 參考文獻(xiàn)1郭環(huán),禹永偉. 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)J. 物流技術(shù),2002