自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE115PAGE目錄第1章緒論 1第1.1節(jié)研究的背景與內(nèi)容 11.1.1概述 11.1.2有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn) 21.1.3有軌巷道堆垛機(jī)的類型 31.1.4巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 5第1.2節(jié)設(shè)計(jì)的目的和意義 6第1.3節(jié)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 6第1.4節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù) 7第2章總體設(shè)計(jì)方案的確定 8第2.1節(jié)堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定 9第2.2節(jié)堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇 92.2.1堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇 92.2.2堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇 102.2.3堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路 112.2.4堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路 112.2.5堆垛機(jī)安全方案的確定 142.2.6堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì) 14第2.3節(jié)堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù) 15第2.4節(jié)堆垛機(jī)的技術(shù)要求 16第3章堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22第3.1節(jié)起升機(jī)構(gòu)的總體選型 22第3.2節(jié)卷筒的設(shè)計(jì) 263.2.1卷筒部件計(jì)算 263.2.2齒輪連接盤(pán)的計(jì)算 31第4章堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 35第4.1節(jié)堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) 35第4.2節(jié)堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 38第5章堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) 39第5.1節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型 39第5.2節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算 39第5.3節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 43第5.4節(jié)制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì) 45第6章堆垛機(jī)安全裝置 47第6.1節(jié)防撞保護(hù)裝置 48第6.2節(jié)鋼絲繩斷繩保護(hù)裝置 48第7章堆垛機(jī)電控部分設(shè)計(jì) 49第7.1節(jié)電器控制系統(tǒng) 507.1.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)及各部分的作用 507.1.2可編程控制器的工作原理 527.1.3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn) 54第7.2節(jié)電器傳動(dòng)系統(tǒng) 557.2.1常用變速系統(tǒng) 557.2.2變頻器的分類 567.2.3變頻器的特點(diǎn) 60第7.3節(jié)電控原理 60第8章總結(jié) 62參考文獻(xiàn) 63翻譯 64致謝 83第1章緒論第1.1節(jié)研究的背景與內(nèi)容1.1.1概述隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整,客觀上要求作為工業(yè)企業(yè)物資供應(yīng)基地的物資倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行改建或擴(kuò)建。但由于現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)的用地受到限制,物資倉(cāng)庫(kù)用地難以擴(kuò)展,所以只能充分挖掘潛力,有效利用現(xiàn)有庫(kù)區(qū)面積,并向空間發(fā)展,向空間要貨位。其主要途徑是變單層庫(kù)房為多層庫(kù)或立體庫(kù)。我國(guó)自70年代以來(lái)多層庫(kù)有了較快的發(fā)展，立體庫(kù)也有一定的發(fā)展。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況,從今后的發(fā)展趨勢(shì)看,多層庫(kù)和立體庫(kù)都會(huì)繼續(xù)得到發(fā)展。并且，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)率，降低成本非常重要。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用率高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理、實(shí)時(shí)自動(dòng)結(jié)算庫(kù)存貨物種類和數(shù)量、立體倉(cāng)庫(kù)信息庫(kù)可以和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行等許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)加快物流速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重要意義，已開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)、電子、醫(yī)藥、煙草、建材、郵電等許多行業(yè)。而堆垛機(jī)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的出人庫(kù)效率有重要影響，是立體倉(cāng)庫(kù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。有軌巷道堆垛起重機(jī)是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)，是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機(jī)，通常簡(jiǎn)稱為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，可大大提高倉(cāng)庫(kù)的面積和空間利用率，是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的主要設(shè)備，是代表立體倉(cāng)庫(kù)特征的標(biāo)志。堆垛機(jī)的功能是堆垛機(jī)接受計(jì)算機(jī)指令后，能在高層貨架巷道中來(lái)回穿梭，把貨物從巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)搬運(yùn)到指定的貨位中，或者把需要的貨物從倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)到巷道口出人庫(kù)貨臺(tái)，再配以相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)出人庫(kù)。在立體倉(cāng)庫(kù)中的搬運(yùn)設(shè)備有高位叉車(chē)、工業(yè)機(jī)器人、橋式堆垛機(jī)和有軌巷道式單雙立柱堆垛機(jī)。有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)由于效率高，高度可達(dá)30-40m，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，行走穩(wěn)定，載貨量大，噪聲小，在目前的立體倉(cāng)庫(kù)中得到廣泛應(yīng)用。1.1.2有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐的口益加快和信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)和消費(fèi)方式正發(fā)生著深刻的變化，物流在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的作用越來(lái)越受到企業(yè)的重視，物流人才的需求也在口益增長(zhǎng)。目前，物流人才已經(jīng)被列為我國(guó)12大類緊缺人才之一，有報(bào)道稱“物流人才的需求已超過(guò)600萬(wàn)”。物流實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)正是要搭建一座理論與實(shí)踐的橋梁，目前，我國(guó)許多高校已經(jīng)建立了物流實(shí)驗(yàn)室，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有160多所高校建立了自己的物流實(shí)驗(yàn)室。物流實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，深化學(xué)生對(duì)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(shí)與能力融會(huì)在一起。另外，為了更好的模擬貨物在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)各倉(cāng)儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)的物流過(guò)程，研究提高物流效率以及堆垛機(jī)性能和作業(yè)效率方法，許多物流研究中心業(yè)紛紛建立起來(lái)。山東大學(xué)現(xiàn)代物流控制實(shí)驗(yàn)中心是目前我國(guó)第一個(gè)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(jué)的綜合研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。圖1.1是研究中心的小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)圖1.1小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)1.1.3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(tái)組成，立柱、上橫梁和下橫梁組成一個(gè)長(zhǎng)方形的框架，一般稱為機(jī)架。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。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)。一般用在起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉(cāng)庫(kù)中，其缺點(diǎn)是自重較大。其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2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。立柱多采用型鋼或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌。整機(jī)重量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對(duì)較低，但剛性稍差。由于載貨臺(tái)和貨物對(duì)立柱有偏心作用，以及行走、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱有軌巷道堆垛機(jī)在使用上有較大的局限性。不適于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)。單立柱堆垛機(jī)的起升結(jié)構(gòu)，普遍采用鋼絲繩傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩牽引載貨臺(tái)沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。對(duì)于鋼絲繩傳動(dòng)，傳動(dòng)和布置相對(duì)容易，但定位準(zhǔn)確性稍差。其結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。圖1.3單立柱有軌巷道堆垛機(jī)(2)按支承方式分類，有軌巷道堆垛機(jī)分為懸掛型和地面支承型。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(mén)架的上部。在地面鋪設(shè)導(dǎo)軌，使門(mén)架下部的導(dǎo)向輪以一定的間隙夾在導(dǎo)軌的兩側(cè)，從而防止堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)和傾剎。懸掛式堆垛機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn):在設(shè)計(jì)門(mén)架時(shí)，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(shí)的慣性擺動(dòng)小，穩(wěn)定所需的時(shí)間短;其缺點(diǎn)是維修和檢查不方便。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(lái)防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。和懸掛型有軌巷道堆垛機(jī)相比，這種堆垛機(jī)的立柱主要考慮軌道平面內(nèi)的彎曲強(qiáng)度，因此，需要加大立柱在行走方向截面的慣性矩。由于驅(qū)動(dòng)裝置均裝在下橫梁上，容易保養(yǎng)和維修。(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)。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。只能通過(guò)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(kù)頻率較高的立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)，應(yīng)用最為廣泛。②曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)行走輪與下橫梁是通過(guò)垂直軸鉸接的，能夠在環(huán)形或其他曲線軌道上運(yùn)行，不通過(guò)其他輸送設(shè)備便可以從一個(gè)巷道自行轉(zhuǎn)移到另一個(gè)巷道。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)。本文研究的堆垛機(jī)是結(jié)構(gòu)形式為雙立柱，支承方式為地面支承型，并且其運(yùn)行軌跡為直線型巷道堆垛機(jī)。1.1.4巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn)由于使用場(chǎng)合的限制，巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面有以下特點(diǎn)：(1)整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄，其寬度一般不超過(guò)儲(chǔ)料單元的寬度，因此限制了整機(jī)布置和結(jié)構(gòu)選型。(2)金屬結(jié)構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度。(3)采用專門(mén)的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。(4)各電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿足快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確。(5)配備可靠的安全裝置，控制系統(tǒng)應(yīng)具有一系列連鎖保護(hù)措。第1.2節(jié)設(shè)計(jì)的目的和意義倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化是其重要的內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)物資儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備、設(shè)施及管理、信息、人才系統(tǒng)配套、協(xié)調(diào)發(fā)展是重要的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)引入計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能等高新技術(shù)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)該做，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的技術(shù)性能將較大提高。載重量大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作方便、可維修性好的叉車(chē)、無(wú)人叉車(chē)、牽引車(chē)、托盤(pán)運(yùn)輸車(chē)、堆高車(chē)、堆垛機(jī)、碼垛機(jī)、管道輸送機(jī)、帶狀輸送機(jī)、自動(dòng)揀選機(jī)等先進(jìn)的裝卸搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備將廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)用于倉(cāng)儲(chǔ)貨架的堆垛機(jī)，完成堆垛機(jī)水平行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)及貨叉機(jī)構(gòu)、機(jī)架和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，能及時(shí)、準(zhǔn)確地把物品自動(dòng)送到指定位置，從而加深對(duì)堆垛機(jī)的認(rèn)識(shí)與了解。第1.3節(jié)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求有軌巷道堆垛機(jī)的內(nèi)容包括:第一，分析、論述目前堆垛機(jī)堆垛的原理、方法，堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)思路，探討各種解決途徑。第二，論述本設(shè)計(jì)采用的方法、原理及可行性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算。第三，堆垛機(jī)的工作方式及貨物識(shí)別控制原理。第四，繪制堆垛機(jī)總裝圖和主要零部件圖及控制電氣原理圖。有軌巷道堆垛起重機(jī)的設(shè)計(jì)要求包括：1，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。2，堆垛方式準(zhǔn)確可靠。3，結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固，使用維護(hù)方便，外形美觀。第1.4節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)立體倉(cāng)庫(kù)為8巷道16排40列7層堆垛機(jī)總高度：8m總長(zhǎng)度：3.1m總寬度：1m堆垛機(jī)額定起重量300kg行走最大速度130m/min(2.2m/s)升降最大速度30m/min(0.5m/s)貨叉速度9m/min(0.15m/s)加減速度：升降0.6行走0.6伸縮0.2貨架上下7層，層高1100mm貨架每層40格，格寬900mm貨箱尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝600×500×800mm貨格尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝900×600×1100mm寬度方向?yàn)樨洸娌嫒》较虻?章總體設(shè)計(jì)方案的確定為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、自動(dòng)搬運(yùn)貨物出人庫(kù)，必須滿足以下設(shè)計(jì)要求:(1)具備三維運(yùn)動(dòng)功能，即堆垛機(jī)沿巷道來(lái)回運(yùn)動(dòng)、載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)、貨叉沿貨架方向雙向伸縮;(2)滿足一定的定位精度，重復(fù)定位精度誤差不能超過(guò)10mm;(3)具備安全保護(hù)措施;(4)在滿足強(qiáng)度、剛度和可靠性的前提下，盡量減小堆垛機(jī)各部分的重量，以減小提升功率和行走時(shí)的摩擦阻力;(5)保護(hù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，避免貨物污染受損。堆垛機(jī)的組成：圖2.1有軌巷道式雙立柱堆垛機(jī)1.天軌2.天軌導(dǎo)向輪3.上橫梁4.立柱5.鏈輪6.載貨臺(tái)導(dǎo)向輪7.載貨臺(tái)頂輪8.電器柜9.輪系10.地軌11.下橫梁12.電機(jī)13.卷筒14.減速器15.載貨臺(tái)16.貨叉17.載貨臺(tái)立板第2.1節(jié)堆垛機(jī)三維運(yùn)動(dòng)速度的確定(1)行走速度的確定：40×900=36000mm=36m行走加速度為最優(yōu)行走速度為，取為130m/min(2)升降速度的確定貨架高度為7×1100＝7700mm=7.7m最優(yōu)升降速度為，取為30m/min,即0.5m/s(3）貨叉速度的確定：貨叉伸縮長(zhǎng)度為0.46m=460mm伸縮加減速度為最優(yōu)伸縮速度為，取為9m/min取微升降高度為8mm第2.2節(jié)堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇2.2.1堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇巷道式堆垛起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是使載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，主要由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒或鏈輪以及相應(yīng)的柔性件組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)柔性件使載貨臺(tái)升降。常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈兩種。鏈條傳動(dòng)的缺點(diǎn)是自重量大，有可能突然斷裂，不安全，因而本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用鋼絲繩，鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，使用安全，工作噪聲低，便于維護(hù)保養(yǎng)等等。在堆垛機(jī)特殊的工作環(huán)境下，為了使起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計(jì)使用帶制動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)具有錐形轉(zhuǎn)子，通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁拉力作用下產(chǎn)生一定的軸向位移，使尾部的錐形盤(pán)式制動(dòng)器同時(shí)打開(kāi)。斷電時(shí)，磁拉力消失，制動(dòng)器在彈簧作用下又重新上閘，使電動(dòng)機(jī)很快地停住。起升機(jī)構(gòu)的位置布置在堆垛機(jī)的下部，位于立柱外側(cè)。聯(lián)軸器選用梅花形彈性聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器是由帶突爪的形狀相同的兩個(gè)半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成，將梅花形彈性元件置于兩個(gè)半聯(lián)軸器的突爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)。聯(lián)軸器工作時(shí)，梅花瓣受壓。單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，亦是如此。此聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)少，徑向尺寸小，不需潤(rùn)滑；彈性塊受壓，承載能力較高等特點(diǎn)。減速器選用JZQ型減速器，它是特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒面的減速器，制造工藝較容易，有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。卷筒為與減速器配合的自制卷筒，通過(guò)齒輪連接盤(pán)與減速器的低速軸齒輪軸端相連。此卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩，為封閉式傳動(dòng)，不易受外界環(huán)境干擾。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端固定在機(jī)架的上橫梁上，鋼絲繩通過(guò)安裝在立柱上的定滑輪導(dǎo)向，帶動(dòng)安裝在載貨臺(tái)上的兩個(gè)動(dòng)滑輪使載貨臺(tái)升降。2.2.2堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)水平運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置。一般由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱和行走車(chē)輪組成。本設(shè)計(jì)選用三合一減速器，把突緣電動(dòng)機(jī)、盤(pán)式制動(dòng)器和減速器做成整體，選用標(biāo)準(zhǔn)件，提高了系統(tǒng)的可靠性。采用帶平衡架及水平輪的車(chē)輪組，平衡架使兩個(gè)車(chē)輪的輪壓相等，車(chē)輪為無(wú)輪緣圓柱車(chē)輪，是為了避免車(chē)輪在運(yùn)行時(shí)輪緣啃軌，同時(shí)為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向輪。本傳動(dòng)系統(tǒng)為地面支承式，三合一減速器和車(chē)輪組安裝在堆垛機(jī)下橫梁下方起支承和驅(qū)動(dòng)作用，上部用導(dǎo)向輪運(yùn)行在工字鋼的下翼緣上來(lái)防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)裝置裝在堆垛機(jī)下下部，容易維修保養(yǎng)。2.2.3堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路上橫梁是由四塊鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，其與立柱間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。立柱由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面，具有抗扭、抗彎剛度大，重量輕，耐磨性好等特點(diǎn)。下橫梁也是由四塊鋼板焊接的箱式矩形斷面，具有較大的抗扭、抗彎剛度。下橫梁與立柱間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。2.2.4堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路貨叉裝置是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，裝設(shè)在載貨臺(tái)上。本機(jī)構(gòu)采用二級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉，由上叉、下叉及起導(dǎo)向作用的滾針軸承等組成，以減少巷道的寬度，且使之具有足夠的伸縮行程。由于存取貨物時(shí)貨叉伸出的距離已經(jīng)超過(guò)本身的長(zhǎng)度，所以貨叉為級(jí)伸縮裝置，下叉固定在載貨臺(tái)本體上，起支承作用，上面的上叉叉取貨物。貨叉的伸縮可以采用齒輪齒條傳動(dòng)或者鏈輪鏈條傳動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用齒輪齒條傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)關(guān)系清晰等優(yōu)點(diǎn)。貨叉裝置采用二級(jí)直線式伸縮貨叉，叉體體積小、剛性大，且具有超載保護(hù)功能。貨叉主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、鏈輪鏈條傳動(dòng)裝置、齒輪齒條傳動(dòng)裝制、下叉、上叉和滾針軸承等組成。圖2.1貨叉結(jié)構(gòu)示意圖1.上叉叉板2.上叉活動(dòng)導(dǎo)軌3.上叉支承板4.上叉擋板5.上叉齒條板6.滾針軸承7.下叉立板8.下叉底板9.軸承支承板10.傳動(dòng)軸11.鏈條12.減速器13.聯(lián)軸器14.傳動(dòng)齒輪15.電動(dòng)機(jī)16.下叉擋板結(jié)構(gòu)示意圖如上圖2－2所示。上叉由上叉叉板、上叉支承板、上叉齒條板組成，上叉叉板直接承載貨箱，為了防滑選用花紋鋼板，上叉支承板則安裝有支承上叉的四個(gè)滾針軸承，使上叉相對(duì)于中叉運(yùn)動(dòng)，上叉齒條板下方焊接有齒條，由裝在中叉連接板上的雙嚙合齒輪傳遞動(dòng)力。中叉由中叉活動(dòng)導(dǎo)軌、中叉連接板、中叉齒條板組成，中叉活動(dòng)導(dǎo)軌支承在四個(gè)滾針軸承上，四個(gè)滾針軸承分別裝在下叉立板和下叉支承板上，中叉連接板則把中叉齒條板、中叉活動(dòng)導(dǎo)軌和雙嚙合齒輪連接起來(lái)，中叉齒條板下方焊接有齒條，通過(guò)傳動(dòng)軸上的齒輪傳遞動(dòng)力。下叉由下叉支承板、下叉立板、下叉齒條板和下叉底板組成，下叉支承板下部安裝有滾針軸承，支承起傳動(dòng)軸，上部安裝有支承中叉活動(dòng)導(dǎo)軌的滾針軸承，下叉立板也安裝有支承中叉活動(dòng)導(dǎo)軌的滾針軸承，下叉齒條板的頂部裝有齒條，提供與雙嚙合齒輪嚙合的下齒條，下叉底板則是整個(gè)貨叉的支承板，其上固定有電動(dòng)機(jī)、減速器、下叉立板、下叉齒條板、下叉支承板和雙向擋板。焊接在下叉底板上的雙向擋板則限制貨叉的極限伸縮位置。整個(gè)貨叉的傳動(dòng)原理是，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器減速把動(dòng)力傳遞給減速器軸端的鏈輪，軸端鏈輪通過(guò)鏈條把動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上的鏈輪和減速器軸端的鏈輪一樣大，鏈輪鏈條傳動(dòng)比為1。安裝在傳動(dòng)軸軸端的齒輪通過(guò)中叉齒條板把動(dòng)力傳遞給中叉，使中叉以一定的速度相對(duì)于下叉運(yùn)動(dòng)，而安裝在中叉連接板上的雙嚙合齒輪以中叉速度與中叉一起運(yùn)動(dòng)，雙嚙合齒輪下面與下叉齒條板上的齒條嚙合，上面與上叉齒條板上的齒條嚙合，下叉齒條板不動(dòng)，那么上叉齒條板則以二倍于中叉的速度向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反向時(shí)中叉與上叉則反方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)貨叉的雙向存取貨物。焊接在下叉底板上的雙向擋板與焊接在中叉連接板底部的雙向擋板配合使用，當(dāng)貨叉運(yùn)行到極限位置時(shí)上、下雙向擋板相碰，從而使貨叉停止運(yùn)動(dòng)。聯(lián)軸器為限力矩聯(lián)軸器，當(dāng)力矩超過(guò)設(shè)定值時(shí)，聯(lián)軸器內(nèi)部的鋼珠打滑，從而保護(hù)貨叉受到破壞，提高系統(tǒng)的安全性。本貨叉?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)除了電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器安裝在貨叉左側(cè)以外，基本為對(duì)稱布置，左半部分相當(dāng)于左貨叉，右半部分相當(dāng)于右貨叉，這樣鏈輪鏈條傳動(dòng)布置于貨叉中間，從而提高系統(tǒng)的平穩(wěn)性。2.2.5堆垛機(jī)安全方案的確定為了保護(hù)人身、設(shè)備和貨物的安全，堆垛機(jī)必須具有完善的安全保護(hù)措施：（1）堆垛機(jī)在行走、載貨臺(tái)升降和貨叉伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。（2）貨物檢測(cè)載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長(zhǎng)和超寬檢測(cè)裝置。在貨物進(jìn)入載貨臺(tái)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到貨物超過(guò)設(shè)定高度、長(zhǎng)度或?qū)挾葧r(shí)，堆垛機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警。一般允許誤差為30一40mm，檢測(cè)元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器。（3）載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)貨叉是否回位、貨叉上有無(wú)貨物和貨位中有無(wú)貨物的裝置。如貨叉沒(méi)有回位，堆垛機(jī)不能水平運(yùn)行;如貨叉上已有貨物，則不能再取貨;人庫(kù)時(shí)，必須檢測(cè)貨位中有無(wú)貨物，以避免發(fā)生事故。（4）斷電保護(hù)如載貨臺(tái)升降過(guò)程中忽然斷電，則通過(guò)提升電機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不會(huì)掉落下來(lái)。（5）載貨臺(tái)斷鏈保護(hù)提升鏈條通過(guò)壓簧與載貨臺(tái)相連，當(dāng)鏈條由于長(zhǎng)時(shí)間使用或意外原因忽然斷裂時(shí)，彈簧彈開(kāi)鏈條，檢測(cè)裝置檢測(cè)到鏈條時(shí)，便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不至于掉下來(lái)，同時(shí)整個(gè)堆垛機(jī)停止運(yùn)行。2.2.6堆垛機(jī)電控部分的設(shè)計(jì)巷道式堆垛起重機(jī)電氣設(shè)備主要包括電氣傳動(dòng)和控制設(shè)備。電氣傳動(dòng)設(shè)備采用變頻調(diào)速，具有較好的調(diào)速性能?？刂圃O(shè)備采用可編程序控制器，具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。第2.3節(jié)堆垛機(jī)的技術(shù)參數(shù)堆垛機(jī)作為立體倉(cāng)庫(kù)中重要的運(yùn)輸設(shè)備，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的選用，將直接影響到整座立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。合理的選擇各項(xiàng)參數(shù)，將大大提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)現(xiàn)階段立體倉(cāng)庫(kù)中，堆垛機(jī)技術(shù)參數(shù)的選用上，和世界先進(jìn)水平相比，存在著較大的差別。（1）堆垛機(jī)的速度參數(shù)。與堆垛機(jī)的速度有關(guān)的參數(shù)，主要指水平運(yùn)行速度、起升速度和貨叉伸縮速度。這三項(xiàng)參數(shù)的高低，直接關(guān)系到出入庫(kù)頻率的高低。（2）堆垛機(jī)的尺寸參數(shù)。堆垛機(jī)的尺寸參數(shù)較多，例如起升高度、下降深度、整機(jī)全長(zhǎng)、最低貨位極限高度等。其中最低貨位極限高度，即貨叉上表面從最低一層貨格的低位到地軌安裝水平面的垂直距離。該參數(shù)涉及合理利用有效空間，增加庫(kù)容量，亦是評(píng)價(jià)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)水平的標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，國(guó)內(nèi)立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的最低貨位極限高度普遍偏高。（3）堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙?。貨叉下?lián)隙?，是堆垛機(jī)的一項(xiàng)非常重要的性能參數(shù)，直接關(guān)系到堆垛機(jī)是否能正常工作。因結(jié)構(gòu)型式、材料及加工熱處理工藝的限制，同等狀況下，目前國(guó)內(nèi)立體堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙纫葒?guó)外大20%~30%。改進(jìn)貨叉結(jié)構(gòu)，合理選材，提高工藝手段，是減少貨叉下?lián)隙?，保證堆垛機(jī)工作性能的重要措施。（4）堆垛機(jī)的噪音。堆垛機(jī)在高速運(yùn)行和升降中，特別是在同時(shí)進(jìn)行時(shí)，由于車(chē)輪與軌道摩擦和提升鏈條或鋼絲繩的振動(dòng)、摩擦等，將產(chǎn)生較大的噪音。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，堆垛機(jī)在工作時(shí)，其噪聲值不高于84分貝。目前立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)際應(yīng)用表明，對(duì)于行走速度不超過(guò)80米/秒的，還可以保證，超過(guò)100米/秒以上的，一般難以保證。（5）堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電機(jī)減速機(jī)普遍采用德國(guó)、日本、意大利的產(chǎn)品，也有少數(shù)采用國(guó)內(nèi)的電機(jī)減速機(jī)。由于堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的運(yùn)輸設(shè)備、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和綜合性能要求都非常嚴(yán)格，如無(wú)故障率應(yīng)大于97%，停準(zhǔn)精度±10mm，以及噪音要求等。這就要求電機(jī)減速機(jī)的可靠性非常高。因此，現(xiàn)階段在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中電機(jī)減速機(jī)的選用上，建議選用國(guó)外先進(jìn)的產(chǎn)品，以保證堆垛機(jī)的整機(jī)性能。（6）堆垛機(jī)的起重量和載荷參數(shù)。包括額定起重量、總起重量、堆垛機(jī)總重量、堆垛機(jī)設(shè)計(jì)重量和輪壓。額定起重量是堆垛機(jī)的主要性能參數(shù)、它是堆垛機(jī)允許起升的貨物和托盤(pán)（或貨箱）的質(zhì)量的總和?？偲鹬亓渴潜黄鹕呢浳铮斜P(pán)（或貨箱）、貨叉、司機(jī)室、載貨臺(tái)、固定在載貨臺(tái)上的屬具（包括動(dòng)滑輪組，起重鋼絲繩及其它零、部件）及人的質(zhì)量的總和。堆垛機(jī)總重量是堆垛機(jī)各部分質(zhì)量的總和（包括機(jī)上電源裝置、信號(hào)傳輸裝置、控制柜、平衡重和潤(rùn)滑劑在內(nèi)）。堆垛機(jī)設(shè)計(jì)重量是整機(jī)總質(zhì)量中，除去潤(rùn)滑劑的堆垛機(jī)質(zhì)量。輪壓是一個(gè)車(chē)輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷。按工況不同，分為工作輪壓和非工作輪壓。第2.4節(jié)堆垛機(jī)的技術(shù)要求堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的心臟部分。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越性必須通過(guò)堆垛機(jī)才能充分體現(xiàn)出來(lái)。為此，堆垛機(jī)必須有嚴(yán)格的技術(shù)要求。堆垛機(jī)的正常工作條件：（1）堆垛機(jī)正常工作的環(huán)境溫度范圍為-5～40攝氏度，在24小時(shí)內(nèi)平均溫度不超過(guò)35攝氏度。在40攝氏度的溫度條件下，相對(duì)濕度不超過(guò)50％。溫度較低時(shí)相對(duì)濕度可以高一些（2）堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級(jí)應(yīng)在國(guó)家規(guī)定范圍之內(nèi)。（3）堆垛機(jī)工作環(huán)境的污染等級(jí)應(yīng)在國(guó)家規(guī)定范圍之內(nèi)。（4）供電電網(wǎng)進(jìn)線電源為頻率是50赫茲，電壓是380伏的三相交流電，電壓波動(dòng)的允許偏差為。堆垛機(jī)用的金屬結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)：必須按國(guó)家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇鋼材，如上橫梁、下橫梁、立柱和載貨臺(tái)等重要構(gòu)件。對(duì)車(chē)輪、齒輪、滑輪、卷筒和貨叉等重要零件的材質(zhì)必須保證。堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接：首先要求焊條、焊絲和焊劑必須與被焊接的材料相適應(yīng)。焊接坡口應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。焊接不得有明顯缺陷，重要構(gòu)件的主要受力部件的焊縫質(zhì)量等級(jí)不得低于GB/T3323——1987中的級(jí)。對(duì)通用零部件的要求：（1）對(duì)鏈條鏈輪的要求堆垛機(jī)載貨臺(tái)頻繁地上下運(yùn)動(dòng)主要是靠鏈輪和鏈條來(lái)完成的。為此要求采用短節(jié)距精密滾子鏈。要求鏈輪的齒形和公差應(yīng)符合GB/T1243——1997的規(guī)定，特別要求鏈輪的輪齒和凹槽不得有損傷鏈條的表面缺陷。此外，必須經(jīng)常潤(rùn)滑鏈條和鏈輪。鏈條強(qiáng)度許用安全系數(shù)不得低于6。（2）對(duì)鋼絲繩的要求鋼絲繩必須采用GB/T8918——1996中規(guī)定的圓股鋼絲繩。絕對(duì)不能把鋼絲繩接長(zhǎng)之后再用。鋼絲繩強(qiáng)度許用安全系數(shù)不得小于6。（3）為了防止堆垛機(jī)停止時(shí)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，必須采用緩沖器減振緩沖器采用橡膠、工程塑料或液壓方式。要求緩沖器能承受堆垛機(jī)以70％的額定載荷運(yùn)行速度的撞擊。（4）對(duì)螺栓和螺母的要求要求主要受力部件所用螺栓性能等級(jí)不低于8.8級(jí)，螺母性能等級(jí)不低于8級(jí)。要求高強(qiáng)度螺栓性能等級(jí)不低于10.9S級(jí)，高強(qiáng)度螺母性能不低于10H級(jí)。（5）制造和組裝要求要求下橫要求堆垛機(jī)上橫梁的水平彎曲，K為上橫梁全長(zhǎng)。梁的水平彎曲，B是主、從動(dòng)輪軸距。按照機(jī)械工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，只允許下橫梁向上拱曲，其上拱度。在制造中必須嚴(yán)格要求按照標(biāo)準(zhǔn)制造堆垛機(jī)的每一個(gè)零部件。此外，對(duì)組裝后的堆垛機(jī)框架必須嚴(yán)格檢查各種尺寸。要求導(dǎo)軌之間平行度誤差小于6mm。對(duì)角線和的誤差小于4mm，道軌內(nèi)側(cè)C值的誤差為，兩道軌同一側(cè)面的平面度公差值在4mm以內(nèi)，對(duì)角線檢測(cè)點(diǎn)在距立柱上、下安裝面100mm處，和之差在3mm之內(nèi)。（6）性能要求①貨叉的工作性能堆垛機(jī)工作臺(tái)升降時(shí)，貨叉對(duì)各貨位存取位置和最高、最低工作位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。貨叉在承載額定載荷條件下，工作行程應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，并且伸至最大行程時(shí)，貨叉下?lián)隙葢?yīng)小于20mm。貨叉伸縮的額定速度誤差不大于，貨叉伸縮和復(fù)位的停準(zhǔn)精度小于。為了安全，要求貨叉伸出過(guò)程中碰到障礙物，當(dāng)阻力達(dá)到一定值時(shí)，貨叉離合器打滑，使貨叉停止伸叉運(yùn)動(dòng)。②堆垛機(jī)的運(yùn)行性能堆垛機(jī)運(yùn)行的額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)值，誤差應(yīng)小于。③載貨臺(tái)升降性能載貨臺(tái)的升降額定速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，誤差應(yīng)小于，在速度換檔時(shí)不能有強(qiáng)烈的振動(dòng)，并有良好的制動(dòng)性能，其停準(zhǔn)精度小于。④動(dòng)載荷試驗(yàn)在堆垛機(jī)調(diào)試過(guò)程中，必須進(jìn)行動(dòng)載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)載荷為，時(shí)堆垛機(jī)的額定起重量。在載荷條件下，進(jìn)行堆垛機(jī)運(yùn)行、載貨臺(tái)的升降和貨叉伸縮試驗(yàn)。要求各部分運(yùn)動(dòng)和功能正常。⑤靜載荷試驗(yàn)對(duì)堆垛機(jī)除了動(dòng)載荷試驗(yàn)外，還要進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)載荷計(jì)算如下：（2.1）式中K——靜載試驗(yàn)的載荷系數(shù)（2.2）式中——提升載荷系數(shù)，按如下規(guī)定選?。豪碚摷铀俣?；理論加速度；理論加速度。式中——額定提升（下降）速度（m/min）⑥靜剛度試驗(yàn)堆垛機(jī)的靜剛度試驗(yàn)載荷是額定起重量。在載貨臺(tái)升到立柱上限位置時(shí)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)提升高度不大于10m時(shí)，其靜剛度值應(yīng)小于；當(dāng)提升高度大于10m時(shí)，其靜剛度值應(yīng)小于。為堆垛機(jī)全高。⑦堆垛機(jī)的無(wú)故障率S為了確保自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的正常運(yùn)行，要求堆垛機(jī)的無(wú)故障率大于97％。無(wú)故障率S的計(jì)算公式如下：（2.3）式中——商定的試驗(yàn)循環(huán)作業(yè)次數(shù)；——在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的故障次數(shù)⑧堆垛機(jī)的噪聲要求堆垛機(jī)噪聲必須控制在84dB(A)之內(nèi)。為了設(shè)計(jì)和制造出性能優(yōu)良的堆垛機(jī)，堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)參考要點(diǎn)如下：1.起吊重力起吊重力包括吊具重力。額定載荷等于起吊重力減去吊具重力。2.水平載量為求吊具急停時(shí)的慣性力，把外框作為杭架結(jié)構(gòu)來(lái)分析。為了求出決定鋼結(jié)構(gòu)的變形，必須計(jì)算應(yīng)力和應(yīng)變。3.增加系數(shù)在設(shè)計(jì)貨叉時(shí)，為防止特殊載荷條件下貨物傾倒，貨叉尺寸應(yīng)比相應(yīng)原設(shè)計(jì)尺寸增加。4.使用循環(huán)次數(shù)（壽命）堆垛機(jī)工作時(shí)間按8h/日，300日/年，1個(gè)工作循環(huán)為100s，開(kāi)動(dòng)率為0.7，壽命按10年計(jì)算，則5.重復(fù)載荷次數(shù)區(qū)分重復(fù)次數(shù)1級(jí)小于次2級(jí)3級(jí)4級(jí)以上第3章堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第3.1節(jié)起升機(jī)構(gòu)的總體選型起重量，起升速度v=0.5m/s，接電持續(xù)率JC=25%，起升高度H=8m1.定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別堆垛機(jī)工作級(jí)別根據(jù)堆垛機(jī)使用條件的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)——載荷狀態(tài)和利用等級(jí)來(lái)劃分，是堆垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，現(xiàn)由設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)和堆垛機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況選定三個(gè)參數(shù)如下：利用等級(jí)T4，載荷情況L2，工作級(jí)別M42.計(jì)算鋼絲繩最大靜拉力并選擇鋼絲繩采用單聯(lián)滑輪組，此時(shí)：m=nm——滑輪組倍率n——懸掛物品撓性件分支數(shù)起升機(jī)構(gòu)以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件，選取懸掛物品撓性件分支數(shù)n為2，滑輪組倍率m為2鋼絲繩最大靜拉力為:（3.1）Q——起升載荷（N），，——起升質(zhì)量，即起重量（kg）qa——滑輪組分支數(shù)q——滑輪組倍率a——滑輪組鋼絲繩卷入卷筒根數(shù)——機(jī)構(gòu)總效率，取為0.98本機(jī)構(gòu)中q=2,a=1依據(jù)最大靜拉力選擇型的鋼絲繩，鋼絲強(qiáng)度極限取選擇系數(shù)C=0.099鋼絲繩直徑為（3.2）取鋼絲繩的最小破斷拉力（纖維芯鋼絲繩），鋼絲繩的安全系數(shù)為，滿足要求3.確定最小的卷繞直徑取彎曲頻率系數(shù)，卷筒的工作級(jí)別系數(shù)，滑輪的工作級(jí)別系數(shù)，卷筒最小直徑，（3.3）滑輪最小直徑（3.4）設(shè)計(jì)采用齒輪連接盤(pán)式的單層卷繞單聯(lián)卷筒取以繩槽底測(cè)量的卷筒直徑（即卷筒名義直徑），則以鋼絲繩圈中心測(cè)量的卷筒直徑為146mm卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒，槽距t=7mm，則總長(zhǎng)（3.5）取L=300mm，滿足要求卷筒槽形的槽底半徑R＝3.3mm卷筒壁厚（3.6）取卷筒強(qiáng)度計(jì)算：（3.7）其中，，，P=7mm材料為鑄造碳鋼ZG270—500，則，滿足要求鑄鋼卷筒應(yīng)進(jìn)行退火處理，不得有裂紋，表面上不得有影響使用性能和有損外觀的顯著缺陷（如氣孔、疏松、夾渣等）。選擇以繩槽底測(cè)量的直徑為220mm的標(biāo)準(zhǔn)滑輪。4.選擇電動(dòng)機(jī)并驗(yàn)算制動(dòng)力矩選擇的是繞線式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的靜功率為（3.8）v——額定起升速度（m/s）——機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似取m——機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)選用Y100L1--4型電動(dòng)機(jī)，功率為2.2KW，額定力矩為2.3Nm同步轉(zhuǎn)速為1430r/min取，對(duì)繞線電動(dòng)機(jī)，H=2.1，因此，滿足要求制動(dòng)安全系數(shù)取k=1.75（重要起升機(jī)構(gòu)），效率取，于是，滿足要求，其中——最小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩R——卷筒半徑，5.決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇減速器傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)起升速度v計(jì)算：（3.9）傳動(dòng)總速比，選用JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第IV檔速比i=23.34，額定功率為3.1KW,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min.JZQ—250型減速器，質(zhì)量為100kg6.聯(lián)軸器的選擇此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器，而減速器低速軸通過(guò)卷筒上的齒輪連接盤(pán)直接與卷筒連接聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器選用LM3型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，能長(zhǎng)期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為200Nm，滿足要求第3.2節(jié)卷筒的設(shè)計(jì)3.2.1卷筒部件計(jì)算卷筒名義直徑D=140mm，螺旋節(jié)距t=7mm，卷筒長(zhǎng)度L=200mm，壁厚，鋼絲繩最大靜拉力（1）卷筒心軸計(jì)算軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。通過(guò)做草圖得到卷筒心軸的支點(diǎn)位置如下圖3.1所示，圖3.2為卷筒心軸的力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖。圖3.1卷筒心軸的支點(diǎn)位置圖3.2卷筒心軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖①.支座反力軸右輪轂支承處最大彎矩軸左輪轂支承處最大彎矩計(jì)算選用右輪轂支承處最大彎矩②.疲勞計(jì)算對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，選等效系數(shù)，等效彎矩（3.10）彎曲應(yīng)力（3.11）軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)軸的材料為45號(hào)鋼許用彎曲應(yīng)力（3.12）式中n=1.6——安全系數(shù)K——應(yīng)力集中系數(shù)，——與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)——與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)故，通過(guò)③.靜強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)取為（3.13）（3.14）許用應(yīng)力（3.15），通過(guò)故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)（2）選擇軸承由于卷筒軸上的左軸承的內(nèi)、外圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇①.左端軸承軸承的額定靜負(fù)荷（3.16）式中——額定靜負(fù)荷——當(dāng)量靜負(fù)荷——安全系數(shù)，取選用調(diào)心球軸承，型號(hào)為1205，軸承的額定靜負(fù)荷，左軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷（3.17）式中——?jiǎng)迂?fù)荷系數(shù)選取，安全②.右端軸承令右端軸承也采用1205，其額定動(dòng)載荷動(dòng)負(fù)荷右軸承的徑向負(fù)荷（3.18）軸向負(fù)荷設(shè)軸承工作時(shí)數(shù)，查得1205軸承的e=0.27，令，故x=1，y=2.4，當(dāng)量動(dòng)載荷（3.19）（3.20）式中———軸承的壽命，單位為hn———軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，r/min。C———軸承的額定動(dòng)載荷，單位N所以（3.21）故動(dòng)負(fù)荷，安全（3）繩端固定裝置計(jì)算根據(jù)鋼絲繩直徑為6mm，選擇壓板固定裝置并將壓板的繩槽改用梯形槽。雙頭螺柱的直徑M6已知卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)。則在繩端固定處的作用力（3.22）壓板螺柱所受之拉力（3.23）式中——壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)。當(dāng)時(shí)（3.24）螺柱由拉力和彎矩作用的合成應(yīng)力（3.25）式中Z＝2（螺柱數(shù)）（螺紋內(nèi)徑）（3.26）螺柱材料為Q—235，屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為（3.27）式中取安全系數(shù)因?yàn)樗酝ㄟ^(guò)3.2.2齒輪連接盤(pán)的計(jì)算（1）選擇齒輪連接盤(pán)材料齒輪連接盤(pán)選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理HBS＝245275HBS（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（3.28）確定齒輪連接盤(pán)內(nèi)齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，第公差組7級(jí)齒輪連接盤(pán)內(nèi)齒輪的分度圓直徑（3.29）齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取為內(nèi)齒輪齒數(shù)Z＝40內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速相同內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)矩=9.55×106P/n＝9.55×106×2.2/65.44=3.211Nmm（3.30）載荷系數(shù)K=（3.31）使用系數(shù)KA=1動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.2齒向載荷分布系數(shù)=1.齒間載荷分布系數(shù)＝1.1則載荷系數(shù)k的初值k=1×1.2×1.1×1.1＝1.452彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)=2.5重合度系數(shù)=0.87許用接觸應(yīng)力（3.32）接觸疲勞極限應(yīng)力=570N/應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得N=60nj=60×76.7×1×（8×300×8）＝8.8×（3.33）則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)硬化系數(shù)=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)＝570×1×1/1.1=518N/故的設(shè)計(jì)初值==79.6㎜齒輪模數(shù)m==79.6/40=1.99所以取m=2㎜內(nèi)齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為=Z·m=40×2=80㎜因?yàn)辇X寬系數(shù)＝0.14所以齒輪齒寬對(duì)于正常齒，，齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑選取與齒輪連接盤(pán)相配的減速器，其低速軸齒輪軸端的模數(shù)為2mm，齒數(shù)為40（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算（3.34）齒形系數(shù)內(nèi)齒輪=2.60應(yīng)力修正系數(shù)內(nèi)齒輪=1.60重合度系數(shù)（3.35）許用彎曲應(yīng)力[σF]=（3.36）彎曲疲勞極限=460N/彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)Yx=1安全系數(shù)=1.3則＝460×1×1/1.3=353.85N/（3.37）故=2×1.46×321100×2.55×1.63×0.70/(60×180×6)=32.18N/[]第4章堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì)第4.1節(jié)堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)起重量，Q=2943N，運(yùn)行速度v=2.3m/s，JC=25%,堆垛機(jī)自重m=5000kg，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M4，比值⑴.確定車(chē)輪直徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于機(jī)構(gòu)布置上的原因，堆垛機(jī)自重在四個(gè)車(chē)輪上的分布是不均勻的，假設(shè)不均勻系數(shù)為1.2，則最大一個(gè)車(chē)輪由堆垛機(jī)自重引起的輪壓為：起升載荷在四個(gè)車(chē)輪上的分布可以認(rèn)為是均勻的，于是每一只車(chē)輪由起升載荷產(chǎn)生的輪壓為：從而可得車(chē)輪的最小輪壓（就是空載輪壓）：最大輪壓為滿載輪壓，即：車(chē)輪的等效疲勞計(jì)算載荷為：（4.1）采用帶平衡架及水平輪的車(chē)輪組，為了避免車(chē)輪在運(yùn)行時(shí)輪緣啃軌，車(chē)輪采用無(wú)輪緣圓柱車(chē)輪，為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向輪，車(chē)輪直徑D=250mm，車(chē)輪允許輪壓為25.8KN，滿足要求⑵.選擇電動(dòng)機(jī)取運(yùn)行阻力系數(shù)（滾動(dòng)軸承），于是：（4.2）G——運(yùn)行質(zhì)量的重力（N）取機(jī)構(gòu)的總效率，則運(yùn)行靜功率為：（4.3）選用機(jī)座號(hào)為QS08的三合一減速器，其內(nèi)含電動(dòng)機(jī)是機(jī)座號(hào)為112M的YZR型繞線型電動(dòng)機(jī)，在JC=25%時(shí)，額定功率為1.831KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量⑶.電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算穩(wěn)態(tài)功率（4.4）G——穩(wěn)態(tài)載荷平均系數(shù)對(duì)巷道堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，CZ=600，對(duì)于YZR—112型電動(dòng)機(jī)，CZ=600時(shí)的允許功率為1.62KW，大于穩(wěn)態(tài)功率，因此發(fā)熱驗(yàn)算通過(guò)⑷.驗(yàn)算減速器車(chē)輪的轉(zhuǎn)速（4.5）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比為選用機(jī)座號(hào)為QS08的三合一減速器的IX檔，速比i=8.23，滿足要求⑸.驗(yàn)算制動(dòng)器減速度取為,則減速時(shí)間于是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：（4.6）機(jī)座號(hào)為QS08的三合一減速器內(nèi)含的盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩為200Nm，滿足要求⑹.主動(dòng)輪打滑驗(yàn)算堆垛機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用單個(gè)車(chē)輪為主動(dòng)輪，這樣主動(dòng)輪的輪壓可取為總輪壓的四分之一（4.7）取粘著系數(shù)，則粘著力為：不打滑的條件為：（4.8）上式右端，滿足要求D,d——車(chē)輪及其軸徑（mm）M——運(yùn)行的總質(zhì)量(kg)v——額定運(yùn)行速度(m/s)——起動(dòng)時(shí)間（s）⑺.鋼軌的選擇選用型號(hào)為P15的輕軌，頭寬42.86mm,理論質(zhì)量15.2kg/m,與車(chē)輪相匹配第4.2節(jié)堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì)天軌選用型號(hào)為30a的熱軋工字鋼，高度為300mm，與堆垛機(jī)上部的導(dǎo)向輪相匹配。地軌選用型號(hào)為15kg/m的輕軌，軌高為79.37mm，底寬為79.37mm，頭寬為41.86mm，與行走車(chē)輪組相匹配。機(jī)架的立柱是由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有抗扭、抗彎剛度大，耐磨性好等特點(diǎn)。立柱分段制造，每段3米，安裝時(shí)通過(guò)各段頭部的法蘭盤(pán)連接，再由高強(qiáng)度螺栓連接，立柱與下橫梁、上橫梁焊接在一起。立柱角鋼選用6.3號(hào)熱軋等邊角鋼，邊寬度為63mm，邊厚度為10mm，內(nèi)圓弧半徑為7mm。立柱鋼板選用公稱厚度為25mm的熱軋鋼板，法蘭盤(pán)鋼板也選用公稱厚度為25mm的熱軋鋼板，螺栓選用M30高強(qiáng)度螺栓。下橫梁由四塊鋼板焊接而成，鋼板選用公稱厚度為50mm的熱軋鋼板。上橫梁也由四塊鋼板焊接而成，鋼板選用公稱厚度為20mm的熱軋鋼板。載貨臺(tái)立板選用公稱厚度為20mm的熱軋鋼板。第5章堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)第5.1節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型取運(yùn)行阻力系數(shù)，于是（5.1）式中G——運(yùn)行質(zhì)量的重力（N）取機(jī)構(gòu)的總效率，則運(yùn)行靜功率為（5.2）電動(dòng)機(jī)選擇型號(hào)為YEJ801—4的電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為0.55KW，轉(zhuǎn)速為1390r/min，滿足要求聯(lián)軸器選用型號(hào)為AQ—01的鋼球離心式軟起動(dòng)安全聯(lián)軸器，傳遞功率為0.6KW，具有過(guò)載保護(hù)功能，滿足要求減速器選用減速比為29的WD系列擺線針輪減速器，機(jī)座號(hào)為WD—3，允許功率為0.75KW，滿足要求第5.2節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算設(shè)計(jì)要求貨叉的伸縮速度v為9m/min，即9000mm/min齒輪齒條分度圓直徑為60mm，則圓周長(zhǎng)度為安裝在中叉上的中間軸是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，其上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下兩個(gè)齒條嚙合，故齒輪轉(zhuǎn)速為⑴.選擇齒輪、齒條材料齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)HBS1＝245275HBS齒條選用45號(hào)鋼正火HBS2＝210240HBS⑵.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（5.3）計(jì)算出在0.13和0.22之間，取確定齒輪齒條傳動(dòng)精度等級(jí)為第公差組8級(jí)齒輪的分度圓直徑（5.4）齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置取為齒輪齒數(shù)＝20齒條長(zhǎng)度為1000mm貨叉?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)中的鏈輪鏈條傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和減速器的傳動(dòng)比計(jì)算出傳動(dòng)軸上的齒輪的轉(zhuǎn)速雙嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速也為13r/min則齒輪轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106P/n=9.55×106×0.42/48=83560Nmm（5.5）載荷系數(shù)K=（5.6）使用系數(shù)KA=1動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.18齒向載荷分布系數(shù)=1.22齒間載荷分布系數(shù)由β＝0及εr＝＝〔1.88-3.2（1/+1/）〕COSβ=1.68（5.7）查得＝1.21則載荷系數(shù)k的初值k=1×1.18×1.22×1.21＝1.74彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)=2.5重合度系數(shù)=0.87許用接觸應(yīng)力（5.8）接觸疲勞極限應(yīng)力,=570N/=460N/應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N1=60nj=60×48×1×（8×300×8）=5.5×（5.9）N2=N1/μ＝4.6×（5.10）接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)硬化系數(shù)=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)＝570×1×1/1.1=518N/＝460×1×1/1.1=418N/故的設(shè)計(jì)初值==40㎜（5.11）齒輪模數(shù)m==40/20=2mm所以取m=3㎜齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為=20×3=60㎜圓周速度v==0.18m/s（5.12）與估取相近，滿足要求因?yàn)辇X寬系數(shù)＝0.4所以齒輪齒寬對(duì)于正常齒，，齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑取齒條齒根高齒條齒頂高齒條寬度齒條總高度式中為輪齒底部到齒條底部的高度齒距齒厚齒槽寬⑶.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算（5.13）齒形系數(shù)齒輪=2.55齒條=2.45應(yīng)力修正系數(shù)齒輪=1.63齒條=1.65重合度系數(shù)（5.14）許用彎曲應(yīng)力[σF]=（5.15）彎曲疲勞極限=460N/=390N/彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)Yx=1安全系數(shù)=1.25則＝460×1×1/1.25=368N/（5.16）=390×1×1/1.25=312N/故＝2×1.46×83560×2.55×1.63×0.70/(60×180×6)=11.78N/[]＝2×1.46×83560×2.45×1.65×0.7/(50×180×6)=13.74N/[]第5.3節(jié)貨叉?zhèn)鲃?dòng)鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算⑴.選擇鏈輪的齒數(shù)和小鏈輪齒數(shù)，取為21大鏈輪齒數(shù)在貨叉?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)中，鏈輪鏈條傳動(dòng)不需要增速或減速，所以上式中傳動(dòng)比i取為1。鏈輪選用40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼為材料進(jìn)行制造，淬火溫度850，因40Cr為合金鋼，采用油淬，硬度達(dá)到HRC40-50，回火溫度500，以降低脆性。鏈輪結(jié)構(gòu)采用整體式，鏈輪的齒形按3RGB1244-85規(guī)定制造。⑵.確定鏈節(jié)數(shù)初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為＝（5.17）取節(jié)⑶.確定鏈節(jié)距工作情況系數(shù)鏈輪齒數(shù)系數(shù)多排鏈系數(shù)所選鏈條的額定功率（5.18）選擇鏈條型號(hào)為08A的單排鏈,抗拉載荷13.8KN鏈節(jié)距，中心距⑷.確定中心距理論中心距（5.19）中心距減少量取為91mm實(shí)際中心距⑸.驗(yàn)算鏈速v電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1390r/min，減速器減速比為107，所以鏈輪轉(zhuǎn)速為（5.20）式中——鏈條鏈節(jié)距——小鏈輪齒數(shù)滿足要求⑹.作用在軸上的壓力鏈條有效拉力（5.21）式中P——貨叉運(yùn)行靜功率，P=0.42KW傾斜布置鏈傳動(dòng)，取壓軸力系數(shù)（5.22）鏈輪主要尺寸計(jì)算如下：分度圓直徑，取為85mm齒頂圓直徑齒根圓直徑，取為77mm第5.4節(jié)制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì)在堆垛機(jī)上使用的制動(dòng)器，在走行裝置上作走行減速與停止之用。在升降方面用來(lái)使運(yùn)動(dòng)中的載荷減速并在停止后保持安全，必須有足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一般規(guī)定，提升裝置的制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)為相當(dāng)于額定載重量的貨物被吊起時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值的1.5倍以上，但一般在走行方面的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩值為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的100%即可。第6章堆垛機(jī)安全裝置堆垛機(jī)的安全裝置內(nèi)容如下表所示：項(xiàng)目安全對(duì)策防止超程在行走和提升運(yùn)動(dòng)兩端設(shè)置LS裝置防止重復(fù)取貨在取貨前自動(dòng)檢查是否有貨檢測(cè)貨物傾倒用LS檢查超過(guò)規(guī)定尺寸的貨物保證正確停止位置在允許范圍內(nèi)自動(dòng)平穩(wěn)移動(dòng)修正貨叉動(dòng)作的連鎖行走中貨叉禁止動(dòng)作，貨叉動(dòng)作時(shí)禁止行走，兩者互鎖貨叉極限停止用LS擋塊防止超程異常對(duì)策異常發(fā)生時(shí)，禁止堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)，且發(fā)出報(bào)警聲操作安全性對(duì)每條路線改變SW鍵，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和手動(dòng)互鎖鋼絲繩安全率保證取安全系數(shù)大于10倍以上LS——微動(dòng)開(kāi)關(guān)SW——開(kāi)關(guān)眾所周知，自動(dòng)化機(jī)械如果不按設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)發(fā)生設(shè)備和人身事故，其后果是不堪設(shè)想的。為了防止發(fā)生事故，確保設(shè)備和人身安全，必須特別重視安全措施。在設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)時(shí)最基本原則是當(dāng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)庫(kù)內(nèi)絕對(duì)不許有人。在維修自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)時(shí)，維修者不得不進(jìn)入庫(kù)內(nèi)，這時(shí)必須切斷電源，并有數(shù)人嚴(yán)格監(jiān)視。若要恢復(fù)電源試運(yùn)行時(shí)，也必須有數(shù)人確認(rèn)庫(kù)內(nèi)無(wú)人之后方可通電運(yùn)行。這也是嚴(yán)格的制度。第6.1節(jié)防撞保護(hù)裝置防撞保護(hù)裝置選擇HT2型底座焊接式彈簧緩沖器，型號(hào)為HT2—100，緩沖力為15KN運(yùn)行機(jī)構(gòu)慣性力為:，滿足要求緩沖容量為1KN·m，緩沖行程為135mm第6.2節(jié)鋼絲繩斷繩保護(hù)裝置斷繩保護(hù)裝置由螺桿、壓縮彈簧、左右安全鉗及連桿機(jī)構(gòu)等組成，其主要工作原理是在載貨臺(tái)滑輪組的聯(lián)結(jié)座下安裝螺桿和壓縮彈簧，當(dāng)起升鋼絲繩受載貨臺(tái)和貨物的重力作用，使壓縮彈簧處于壓縮狀態(tài)，一旦鋼絲繩斷裂，即滑輪組失去載貨臺(tái)和貨物重量的作用力作用，同時(shí)壓縮彈簧釋放，使連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，把安全鉗中的楔塊向上運(yùn)動(dòng)，由于楔塊的斜面作用使斷繩保護(hù)裝置夾緊在起升導(dǎo)軌上，從而保證載貨臺(tái)在斷繩時(shí)不致墜落。第7章堆垛機(jī)電控部分設(shè)計(jì)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由傳動(dòng)工作機(jī)械的電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的電源裝置及電氣傳動(dòng)控制裝置組成。電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的功能是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并對(duì)其進(jìn)行控制，以滿足工作機(jī)械及生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝的各種要求。電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響著工作機(jī)械乃至整個(gè)生產(chǎn)線的性能，影響著產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量及生產(chǎn)成本，影響著工人的勞動(dòng)條件及設(shè)備維修等。電氣傳動(dòng)技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。在過(guò)去的工業(yè)應(yīng)用中，直流電氣傳動(dòng)以其優(yōu)良的調(diào)速性能一直占據(jù)著調(diào)速傳動(dòng)的主導(dǎo)地位。電力電子變流技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展及其在直流電氣傳動(dòng)中的廣泛應(yīng)用，使得控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、調(diào)試容易的直流電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)在性能及功能方面更趨完善。但是直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)工作量大，電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速都受到限制。深調(diào)速的直流傳動(dòng)系統(tǒng)還存在著功率因數(shù)低、無(wú)功沖擊大、高次諧波分量對(duì)電網(wǎng)及其他用電設(shè)備造成干擾等問(wèn)題。交流電動(dòng)機(jī)，特別是籠型異步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維修方便，故應(yīng)用非常廣泛。過(guò)去由于它的調(diào)速比較困難，在調(diào)速傳動(dòng)方面一直處于從屬地位。變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，特別是矢量控制技術(shù)的突破，使交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速性能可以做到與直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一樣，在輸出功率等級(jí)和高轉(zhuǎn)速方面，又大大突破了直流電動(dòng)機(jī)的限制，因此交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在軋機(jī)、礦井提升機(jī)、造紙機(jī)等傳動(dòng)中獲得廣泛應(yīng)用。在風(fēng)機(jī)、水泵等傳動(dòng)領(lǐng)域，也已由交流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)取代原有的恒速傳動(dòng)系統(tǒng)。在伺服傳動(dòng)領(lǐng)域，性能優(yōu)良的交流伺服系統(tǒng)也正在逐步取代直流伺服系統(tǒng)。交流調(diào)速傳動(dòng)正從原來(lái)的從屬地位上升為調(diào)速傳動(dòng)的主導(dǎo)地位。以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，使電氣傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了從模擬控制到數(shù)字控制的過(guò)渡。數(shù)字控制系統(tǒng)可以采用最少量的硬件標(biāo)準(zhǔn)單元，通過(guò)編制不同的軟件滿足各種控制要求。微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)、內(nèi)存容量大，多微型計(jì)算機(jī)可以協(xié)同工作，因此可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速計(jì)算和控制、故障自診斷與保護(hù)、數(shù)據(jù)通信與處理，使數(shù)字控制的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的整體性能顯著提高。第7.1節(jié)電器控制系統(tǒng)在堆垛機(jī)的電氣控制系統(tǒng)中采用以可編程控制器為核心的控制系統(tǒng)。堆垛機(jī)運(yùn)用先進(jìn)的PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,以替代傳統(tǒng)堆垛機(jī)使用的屬于斷續(xù)控制系統(tǒng)的有觸點(diǎn)的電器控制線路。PLC運(yùn)用了計(jì)算機(jī)的工作原理,非常適用于規(guī)模較大、控制比較復(fù)雜的系統(tǒng)。PLC雖然在工作原理和裝置上都與計(jì)算機(jī)相似,但與計(jì)算機(jī)比較,卻具有成本低、使用方便的優(yōu)點(diǎn),適宜于溫度變化大、電網(wǎng)波動(dòng)大及其它干擾重等較差的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境?，F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可直接控制被控對(duì)象,而不再需要其它中間設(shè)備。堆垛機(jī)采用了PLC設(shè)計(jì),使該設(shè)備的自動(dòng)控制水平提高了一個(gè)檔次?？删幊炭刂破鳎≒C或PLC）由于硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便，編程容易，工作可靠，在電氣傳動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。它既可取代繼電器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯順序控制，又使電氣傳動(dòng)向大型多功能方向發(fā)展。用單臺(tái)或多臺(tái)PC聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化；采用上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理，與電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)一起，可以組成具有人機(jī)接口及數(shù)據(jù)通信的大型綜合分布式控制系統(tǒng)。7.1.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)及各部分的作用PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但其結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異，一般由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器、擴(kuò)展接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分構(gòu)成，如下圖8.1所示。如果把PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，外部的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)或模擬信號(hào)均為輸入變量，它們經(jīng)輸入接口寄存到PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，而后經(jīng)邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理以輸出變量形式送到輸出接口，從而控制輸出設(shè)備。圖8.1PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(1)主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器(CPU)、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，起著總指揮的作用，它主要用來(lái)運(yùn)行用戶程序，監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)，作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即取進(jìn)輸入變量，完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部診斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類：一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已有廠家固定，用戶不能更改，另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果。(2)輸入/輸出(I/O)接口I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備聯(lián)接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備(如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等)的控制信號(hào)。輸出接口是將經(jīng)主機(jī)處理過(guò)的結(jié)果通過(guò)輸出電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、指示燈等)。PLC的電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。I/O接口電路的電源相互獨(dú)立，以避免或減小電源間的干擾。通常為輸入設(shè)備提供直流電源。(3)編程器編程器也是PLC的一種重要的外部設(shè)備，用于手持編程。用戶可以用它輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或用它監(jiān)視PLC的工作情況。除手持編程器外，還可將PLC和計(jì)算機(jī)聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進(jìn)行編程或監(jiān)控。(4)輸入/輸出擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元(即主機(jī))聯(lián)接在一起。7.1.2可編程控制器的工作原理PLC是采用順序掃描、不斷循環(huán)的方式進(jìn)行工作的。即PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器的程序，按指令步序號(hào)或地址號(hào)作周期性循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。PLC的掃描工作過(guò)程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)，如下圖8.2所示：圖8.2PLC的掃描工作過(guò)程(1)輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其存入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。變化了的輸入信號(hào)狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段被讀入。(2)程序執(zhí)行階段PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，所需的執(zhí)行元件可從輸入狀態(tài)寄存器和當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存器中讀入，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫(xiě)入輸出狀態(tài)寄存器中，所以，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。(3)輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作，這就是PLC的實(shí)際輸出。7.1.3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn)(1)主要功能：①.開(kāi)關(guān)邏輯控制：用PLC取代傳統(tǒng)的繼電接觸器進(jìn)行邏輯控制。②.定時(shí)/計(jì)數(shù)控制：用PLC的定時(shí)/計(jì)數(shù)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。③.步進(jìn)控制：用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)。④.數(shù)據(jù)處理:能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)值轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。⑤.過(guò)程控制:可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等非電量參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。⑥.運(yùn)動(dòng)控制:通過(guò)高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊進(jìn)行單軸或多軸控制，如用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等控制。⑦.通信網(wǎng)絡(luò):通過(guò)PLC之間的聯(lián)網(wǎng)及與計(jì)算機(jī)的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或數(shù)據(jù)交換。⑧.監(jiān)控:能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的運(yùn)行情況，并能在線修改控制程序和設(shè)定值。⑨.數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換:能進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換，以適用對(duì)模擬量的控制。(2)主要特點(diǎn)：①.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。②.功能完善，編程簡(jiǎn)單，組合靈活，擴(kuò)展方便。③.體積小，重量輕，功耗低。第7.2節(jié)電器傳動(dòng)系統(tǒng)7.2.1常用變速系統(tǒng)⑴.變極雙速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)最為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，缺點(diǎn)時(shí)變速范圍有限，不易同時(shí)得到良好的高速和低速特性。變速電動(dòng)機(jī)常用速比為1/2和1/4。電動(dòng)機(jī)從高速切換到低速時(shí)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)降速。對(duì)于起升機(jī)構(gòu)需恰當(dāng)選擇電動(dòng)機(jī)的高速和低速特性，以便換速時(shí)獲得良好的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。變極電動(dòng)機(jī)適用于調(diào)速比不大、調(diào)速過(guò)程控制不嚴(yán)的場(chǎng)合，如貨叉伸縮機(jī)構(gòu)和調(diào)速比不大的起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)。⑵.交流雙電動(dòng)機(jī)變速系統(tǒng)采用兩臺(tái)帶制動(dòng)器的交流錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。主電動(dòng)機(jī)的錐形制動(dòng)器通過(guò)一對(duì)具有一定速比（即工作速度與慢速之比）的齒輪傳動(dòng)與輔助電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸相連。主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)構(gòu)按工作速度運(yùn)轉(zhuǎn)。主電動(dòng)機(jī)開(kāi)斷，輔助電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，主電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器起主、輔電動(dòng)機(jī)之間離合器的作用，將輔助電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳到機(jī)構(gòu)上，使機(jī)構(gòu)獲得所需要的慢速。高速向低速的過(guò)渡方式視主電動(dòng)機(jī)類型不同而異。輔助電動(dòng)機(jī)一般總是籠型。如果主電動(dòng)機(jī)采用繞線型，那么主電動(dòng)機(jī)開(kāi)斷前，先用反接制動(dòng)降速。等主電動(dòng)機(jī)降到預(yù)先選定的慢速值時(shí)，由速度繼電器開(kāi)斷主電動(dòng)機(jī)同時(shí)接通輔助電動(dòng)機(jī)，使機(jī)構(gòu)在慢速下運(yùn)行。如果主電動(dòng)機(jī)也是籠型，那么在換速時(shí)，立即開(kāi)斷主電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)輔助電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，主電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器將打滑，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩使整個(gè)機(jī)構(gòu)包括主電動(dòng)機(jī)降速，使輔助電動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)，一直到制動(dòng)器兩邊轉(zhuǎn)速相等時(shí)停止打滑，整個(gè)機(jī)構(gòu)由輔助電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)逐步進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。雙速電動(dòng)機(jī)變速方案能獲得比一般變速電動(dòng)機(jī)更大的調(diào)速比。雖然用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，但每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，所以，仍不失為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方案，可以用在調(diào)速比10以內(nèi)的起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。⑶.渦流制動(dòng)器閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)由繞線電動(dòng)機(jī)和與之同軸固定的渦流制動(dòng)器組成。電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度采樣與給定速度的差值經(jīng)放大后，饋入渦流制動(dòng)器調(diào)整其勵(lì)磁電流，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。這種系統(tǒng)可以獲得低而硬的調(diào)速特性，調(diào)速比可以達(dá)到20以上。用在堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)深度調(diào)整是比較合適的，國(guó)內(nèi)外都采用。其缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)尺寸大，低速時(shí)效率低，損耗較大。因此，本系統(tǒng)對(duì)于低速持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)合不太適用。⑷.變頻調(diào)速的調(diào)速比寬、特性好。特別是閉環(huán)變頻調(diào)速可獲得近乎理性的調(diào)速特性，并根據(jù)實(shí)際需要平滑、精確地調(diào)節(jié)加、減速度，以最佳的動(dòng)態(tài)特性達(dá)到目的地址，幾乎沒(méi)有低速爬行，從而提高效率。變頻調(diào)速是目前比較高檔的堆垛機(jī)的首選調(diào)速方案。⑸.晶閘管供電直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍最寬、質(zhì)量最高，并具有良好的動(dòng)態(tài)精度，但成本高，維修工作量最大，主要適用于調(diào)速比要求寬、起制動(dòng)平穩(wěn)性要求特別高的場(chǎng)合，在國(guó)內(nèi)用得較少。⑹.幾種方案混合使用，例如用一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)和另一臺(tái)單速電動(dòng)機(jī)組成雙電動(dòng)機(jī)變速方案；用兩臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)組成雙電動(dòng)機(jī)方案；用渦流制動(dòng)器使主電動(dòng)機(jī)降速到低速再切換成輔助電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的慢速運(yùn)行等等。7.2.2變頻器的分類(1)按照主電路工作方式分類。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。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。①電壓型變頻器。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(guò)中間