自动化立体仓库堆垛机设计57905.docx

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1、中国矿业大学徐海学院毕业设计（论文） 目 录第1章 绪论1第1.1节 研究的背景景与内容11.1.1概述述11.1.2有轨轨巷道堆垛机机的发展现状状及特点21.1.3有轨轨巷道堆垛机机的类型31.1.4巷道道堆垛机的特特点5第1.2节 设计的目的的和意义6第1.3节 设计的内容容及要求6第1.4节 设计参数7第2章 总体设计计方案的确定定8第2.1节 堆垛机三维维运动速度的的确定9第2.2节 堆垛机各个个部分的方案案选择92.2.11堆垛机起升升机构传动方方式的选择92.2.2堆垛垛机行走机构构传动方式的的选择102.2.3堆垛垛机机架的设设计思路112.2.44堆垛机货叉叉的设计思路路112

2、.2.5堆垛垛机安全方案案的确定142.2.6堆垛垛机电控部分分的设计14第2.3节 堆垛机的的技术参数15第2.4节 堆垛机的技技术要求16第3章 堆垛垛机起升机构构的设计22第3.1节 起升机构的的总体选型22第3.2节 卷筒的设计计263.2.1卷筒筒部件计算263.2.2齿轮轮连接盘的计计算31第4章 堆垛垛机行走机构构和机架的选选型设计35第4.1节 堆垛机行走走机构的选型型设计35第4.2节 堆垛机机架架的选型设计计38第5章 堆垛垛机货叉的设设计39第5.1节 货叉传动装装置的总体选选型39第5.2节 货叉传动齿齿轮、齿条的的计算39第5.3节 货叉传动链链轮、链条的的设计计算4

3、3第5.4节 制动器的制制动容量的设设计45第6章 堆垛垛机安全装置置47第6.1节 防撞保护装装置48第6.2节 钢丝绳断绳绳保护装置48第7章 堆垛垛机电控部分分设计49第7.1节 电器控制系系统507.1.1可编编程控制器的的结构及各部部分的作用507.1.2可编编程控制器的的工作原理527.1.3可编编程控制器的的主要功能和和特点54第7.2节 电器传动系系统557.2.1常用用变速系统557.2.2变频频器的分类567.2.3变频频器的特点60第7.3节 电控原理60第8章 总 结62参考文献633翻 译644致 谢833127第1章 绪论论第1.1节 研究的背景景与内容1.1.1概

4、述述随着生产力的发发展, 生产规模的的扩大和产品品结构的调整整, 客观上要求求作为工业企企业物资供应应基地的物资资仓库进行改改建或扩建。但由于现有有工业企业的的用地受到限限制,物资仓仓库用地难以以扩展,所以以只能充分挖挖掘潜力,有有效利用现有有库区面积,并向空间发发展,向空间间要货位。其其主要途径是是变单层库房房为多层库或或立体库。我国自700年代以来多多层库有了较较快的发展，立体库也有有一定的发展展。根据我国国的实际情况况,从今后的的发展趋势看看,多层库和和立体库都会会继续得到发发展。并且，随着着企业生产与与管理的不断断提高，越来来越多的企业业认识到物流流系统的改善善与合理性对对企业提高生生

5、产率，降低低成本非常重重要。自动化立体仓库库是实现物流流系统合理化化的关键。它具有空间间利用率高、便便于实现自动动化管理、实实时自动结算算库存货物种种类和数量、立立体仓库信息息库可以和中中央计算机系系统联网运行行等许多优点点，对加快物物流速度、提提高劳动生产产率、降低生生产成本都有有重要意义，已已开始应用于于汽车、电子子、医药、烟烟草、建材、邮邮电等许多行行业。而堆垛机对对立体仓库的的出人库效率率有重要影响响，是立体仓仓库能否达到到设计要求和和体现其优点点的关键设备备之一。有轨巷道堆垛起起重机是随着着立体仓库的的出现而发展展起来的专用用起重机，是是在高层货架架的窄巷道内内作业的起重重机，通常简

6、简称为堆垛机机。堆垛机是是立体仓库中中最重要的起起重运输设备备，可大大提提高仓库的面面积和空间利利用率，是自自动化仓库的的主要设备，是是代表立体仓仓库特征的标标志。堆垛机机的功能是堆堆垛机接受计计算机指令后后，能在高层层货架巷道中中来回穿梭，把把货物从巷道道口出人库货货台搬运到指指定的货位中中，或者把需需要的货物从从仓库中搬运运到巷道口出出人库货台，再再配以相应的的转运、输送送设备通过计计算机控制实实现货物的自自动出人库。在在立体仓库中中的搬运设备备有高位叉车车、工业机器器人、桥式堆堆垛机和有轨轨巷道式单双双立柱堆垛机机。有轨巷道道式双立柱堆堆垛机由于效效率高，高度度可达30-40 m，便便于

7、实现无人人操作，行走走稳定，载货货量大，噪声声小，在目前前的立体仓库库中得到广泛泛应用。1.1.2有轨轨巷道堆垛机机的发展现状状及特点 随着经济全球球化步伐的口口益加快和信信息技术的快快速发展，传传统行业和消消费方式正发发生着深刻的的变化，物流流在经济活动动中的作用越越来越受到企企业的重视，物物流人才的需需求也在口益益增长。目前前，物流人才才已经被列为为我国12大大类紧缺人才才之一，有报报道称“物流人才的的需求已超过过600万”。物流实验验室的建设正正是要搭建一一座理论与实实践的桥梁，目目前，我国许许多高校已经经建立了物流流实验室，据据不完全统计计，已经有1160多所高高校建立了自自己的物流实

8、实验室。物流流实验室为学学生提供实训训平台，深化化学生对现代代物流理论的的理解，提高高学生的操作作能力，内融融机械、电气气、电子及计计算机等技术术于一体的综综合技术，在在这种技术中中，不同领域域和层次的知知识与能力融融会在一起。另外，为了更好好的模拟货物物在自动化立立体仓库各仓仓储单元内存存储的物流过过程，研究提提高物流效率率以及堆垛机机性能和作业业效率方法，许许多物流研究究中心业纷纷纷建立起来。山山东大学现代代物流控制实实验中心是目目前我国第一一个现代的物物流控制实验验室，在物流流调度、物流流控制、机械械手拣选控制制和机器视觉觉的综合研究究和开发应用用方面目前处处于国内领先先地位。图11.

9、1是研研究中心的小小型仓储系统统 图图1.1 小型型仓储系统1.1.3有轨轨巷道堆垛机机的类型 有轨巷道堆垛垛机可按其结结构形式、支支承方式和运运行轨迹等进进行分类，一一般可分为以以下几种类型型:(1)按结构形形式，分为双双立柱有轨巷巷道堆垛机和和单立柱有轨轨巷道堆垛机机：双立柱有轨巷巷道堆垛机 双立柱有轨巷巷道堆垛机由由两根立柱、上上横梁、下横横梁和带货叉叉的载货台组组成，立柱、上上横梁和下横横梁组成一个个长方形的框框架，一般称称为机架。立立柱形式有方方管和圆管两两种，方管可可兼作起升导导轨，圆管需需要附加起升升导轨。这种种堆垛机的最最大优点就是是强度和刚性性都比较好，能能快速起、制制动，并

10、且运运行平稳。一一般用在起升升高度较高、起起重量较大和和水平运行速速度较高的立立体仓库中，其其缺点是自重重较大。其结结构如图1.2所示。 图1.2双立立柱有轨巷道道堆垛机单立柱有轨巷巷道堆垛机单立柱有轨巷道道堆垛机的机机架由一根立立柱、下横梁梁和上横梁组组成。立柱多多采用型钢或或焊接制作，立立柱上附加导导轨。整机重重量较轻，消消耗材料少，因因此制造成本本相对较低，但但刚性稍差。由由于载货台和和货物对立柱柱有偏心作用用，以及行走走、制动时产产生的水平惯惯性力作用，使使单立柱有轨轨巷道堆垛机机在使用上有有较大的局限限性。不适于于起重量大和和水平运行速速度高的堆垛垛机。单立柱柱堆垛机的起起升结构，普

11、普遍采用钢丝丝绳传动，由由电机减速机机驱动卷筒转转动，通过钢钢丝绳牵引载载货台沿立柱柱或起升导轨轨作升降运动动。对于钢丝丝绳传动，传传动和布置相相对容易，但但定位准确性性稍差。其结结构如图1.3所示。 图11.3单立柱有轨轨巷道堆垛机机(2)按支承方方式分类，有有轨巷道堆垛垛机分为悬挂挂型和地面支支承型。悬挂型有轨巷巷道堆垛机悬挂型有轨巷道道堆垛机悬挂挂在巷道上方方的轨道上运运行，其运行行机构安装在在堆垛机门架架的上部。在在地面铺设导导轨，使门架架下部的导向向轮以一定的的间隙夹在导导轨的两侧，从从而防止堆垛垛机运行时产产生摆动和倾倾刹。悬挂式式堆垛机有如如下优点:在在设计门架时时，可以不考考虑

12、横向的弯弯曲强度，钢钢结构的自重重可以减轻，加加减速时的惯惯性摆动小，稳稳定所需的时时间短;其缺缺点是维修和和检查不方便便。地面支承型有有轨巷道堆垛垛机堆垛机的运行轨轨道铺设在地地面上，堆垛垛机用下部行行走轮支承和和驱动，上部部导向轮用来来防止堆垛机机倾倒或摆动动。和悬挂型型有轨巷道堆堆垛机相比，这这种堆垛机的的立柱主要考考虑轨道平面面内的弯曲强强度，因此，需需要加大立柱柱在行走方向向截面的惯性性矩。由于驱驱动装置均装装在下横梁上上，容易保养养和维修。(3)按其运行行轨迹形式不不同，分为直直线运行型堆堆垛机和曲线线运行型堆垛垛机。直线运行型堆堆垛机直线运行型堆垛垛机只能在巷巷道内直线轨轨道上运

13、行，不不能自行转换换巷道。只能能通过其他输输送设备转换换巷道，直线线运行型堆垛垛机可以实现现高速运行，能能够满足出入入库频率较高高的立体仓库库作业，应用用最为广泛。曲线运行型堆堆垛机曲线运行型堆垛垛机行走轮与与下横梁是通通过垂直轴铰铰接的，能够够在环形或其其他曲线轨道道上运行，不不通过其他输输送设备便可可以从一个巷巷道自行转移移到另一个巷巷道。曲线运运行型堆垛机机在使用上有有局限性，只只适用于出入入库频率较低低的立体仓库库。本文研究的堆垛垛机是结构形形式为双立柱柱，支承方式式为地面支承承型，并且其其运行轨迹为为直线型巷道道堆垛机。1.1.4巷道道堆垛机的特特点 由由于使用场合合的限制，巷巷道堆

14、垛机在在结构和性能能方面有以下下特点：(1) 整机结结构高而窄，其其宽度一般不不超过储料单单元的宽度，因因此限制了整整机布置和结结构选型。(2) 金属结结构件除应满满足强度和刚刚度要求外，还还要有较高的的制造和安装装精度。(3) 采用专专门的取料装装置，常用多多节伸缩货叉叉或货板机构构。(4) 各电气气传动机构应应同时满足快快速、平稳和和准确。(5) 配备可可靠的安全装装置，控制系系统应具有一一系列连锁保保护措。第1.2节 设计的目的的和意义仓储自动化建设设是一项系统统工程，物资资储运作业自自动化是其重重要的内容。实实现仓库物资资储运作业自自动化，仓储储机械设备、设设施及管理、信信息、人才系系

15、统配套、协协调发展是重重要的发展趋趋势。通过引入计算机机、自动控制制技术和人工工智能等高新新技术对仓储储机械的技术术该做，仓储储机械的技术术性能将较大大提高。载重重量大、机动动性强、操作作方便、可维维修性好的叉叉车、无人叉叉车、牵引车车、托盘运输输车、堆高车车、堆垛机、码码垛机、管道道输送机、带带状输送机、自自动拣选机等等先进的装卸卸搬运机械设设备将广泛应应用于仓储系系统。本设计通过设计计用于仓储货货架的堆垛机机，完成堆垛垛机水平行走走机构、起升升机构、载货货台及货叉机机构、机架和和电气设备的的设计，能及及时、准确地地把物品自动动送到指定位位置，从而加加深对堆垛机机的认识与了了解。第1.3节

16、设计的内容容及要求有轨巷道堆垛机机的内容包括括:第一，分析、论论述目前堆垛垛机堆垛的原原理、方法，堆堆垛机的设计计思路，探讨讨各种解决途途径。第二，论述本设设计采用的方方法、原理及及可行性，进进行结构设计计、运动学计计算和强度计计算。第三，堆垛机的的工作方式及及货物识别控控制原理。第四，绘制堆垛垛机总装图和和主要零部件件图及控制电电气原理图。有轨巷道堆垛起起重机的设计计要求包括：1，结构简单、操操作方便。2，堆垛方式准准确可靠。3，结构紧凑坚坚固，使用维维护方便，外外形美观。第1.4节 设计参数立体仓库为8巷巷道16排440列7层堆垛机总高度：8m 总总长度：3.1m 总总宽度：1mm堆垛机额

17、定起重重量300kkg行走最大速度1130m/mmin(2.2m/s)升降最大速度330m/miin(0.55m/s)货叉速度9m/min(00.15m/s)加减速度：升降降0.6 行走0.66 伸缩00.2货架上下7层，层层高11000mm货架每层40格格，格宽9000mm货箱尺寸：长宽高6000500800mmm货格尺寸：长宽高90006001100mmm宽度方向为货叉叉叉取方向第2章 总体体设计方案的的确定为使堆垛机能够够准确、快速速、安全、自自动搬运货物物出人库，必必须满足以下下设计要求:(1)具备备三维运动功功能，即堆垛垛机沿巷道来来回运动、载载货台垂直运运动、货叉沿沿货架方向双双向

18、伸缩; (2)满足足一定的定位位精度，重复复定位精度误误差不能超过过10 mmm; (3)具备安全保保护措施;(4)在满足足强度、刚度度和可靠性的的前提下，尽尽量减小堆垛垛机各部分的的重量，以减减小提升功率率和行走时的的摩擦阻力;(5)保护护仓库环境，避避免货物污染染受损。堆垛机的组成：图2.1 有有轨巷道式双双立柱堆垛机机1.天轨 22.天轨导向向轮 3.上横梁 4.立柱 5.链轮轮 6.载载货台导向轮轮 7.载载货台顶轮 8.电器器柜 9.轮系 110.地轨 11.下下横梁 112.电机 13.卷卷筒 144.减速器 15.载载货台 116.货叉 17.载载货台立板第2.1节 堆垛机三维维

19、运动速度的的确定(1)行走速度度的确定：440900=366000mmm=36m行走加速度为最优行走速度为为，取为1330m/miin(2)升降速度度的确定货架高度为71110077700mmm=7.7mm最优升降速度为为，取为300m/minn,即0.55m/s(3）货叉速度度的确定：货叉伸缩长度为为0.46mm=460mmm 伸缩缩加减速度为为最优伸缩速度为为，取为9mm/min取微升降高度为为8mm第2.2节 堆垛机各个个部分的方案案选择2.2.1堆垛垛机起升机构构传动方式的的选择巷道式堆垛起重重机的起升机机构是使载货货台垂直运动动的机构，主主要由电动机机、制动器、减减速器、卷筒筒或链轮

20、以及及相应的柔性性件组成。电电动机通过减减速器带动柔柔性件使载货货台升降。常常用的柔性件件有钢丝绳和和起重链两种种。链条传动动的缺点是自自重量大，有有可能突然断断裂，不安全全，因而本传传动机构选用用钢丝绳，钢钢丝绳的优点点是质量轻，使使用安全，工工作噪声低，便便于维护保养养等等。在堆垛机特殊的的工作环境下下，为了使起起升机构结构构紧凑，本设设计使用带制制动器的电动动机。这种电电动机具有锥锥形转子，通通电时，转子子在磁拉力作作用下产生一一定的轴向位位移，使尾部部的锥形盘式式制动器同时时打开。断电电时，磁拉力力消失，制动动器在弹簧作作用下又重新新上闸，使电电动机很快地地停住。起升升机构的位置置布置

21、在堆垛垛机的下部，位位于立柱外侧侧。联轴器选用梅花花形弹性联轴轴器，此联轴轴器是由带突突爪的形状相相同的两个半半联轴器和梅梅花形弹性元元件组成，将将梅花形弹性性元件置于两两个半联轴器器的突爪之间间以实现联结结。联轴器工工作时，梅花花瓣受压。单单向运转时只只有半数花瓣瓣参与工作，半半数不承载；反向运转时时，亦是如此此。此联轴器器具有结构简简单，零件数数少，径向尺尺寸小，不需需润滑；弹性性块受压，承承载能力较高高等特点。减速器选用JZZQ型减速器器，它是特为为起重机设计计制造的低硬硬度齿面的减减速器，制造造工艺较容易易，有很多中中小型厂均有有现成产品供供货。卷筒为为与减速器配配合的自制卷卷筒，通过

22、齿齿轮连接盘与与减速器的低低速轴齿轮轴轴端相连。此此卷筒的特点点是卷筒轴不不受转矩，只只承受弯矩，为为封闭式传动动，不易受外外界环境干扰扰。钢丝绳的一端固固定在卷筒上上，另一端固固定在机架的的上横梁上，钢钢丝绳通过安安装在立柱上上的定滑轮导导向，带动安安装在载货台台上的两个动动滑轮使载货货台升降。2.2.2堆垛垛机行走机构构传动方式的的选择堆垛机的行走机机构是堆垛机机水平运行的的驱动装置。一一般由电动机机、联轴器、制制动器、减速速箱和行走车车轮组成。本本设计选用三三合一减速器器，把突缘电电动机、盘式式制动器和减减速器做成整整体，选用标标准件，提高高了系统的可可靠性。采用用带平衡架及及水平轮的车

23、车轮组，平衡衡架使两个车车轮的轮压相相等，车轮为无轮缘圆柱柱车轮，是为了避免免车轮在运行行时轮缘啃轨轨，同时为了防止止出轨在轨道道两侧加水平平导向轮。本传动系统为地地面支承式，三三合一减速器器和车轮组安安装在堆垛机机下横梁下方方起支承和驱驱动作用，上上部用导向轮轮运行在工字字钢的下翼缘缘上来防止堆堆垛机倾倒或或摆动。由于于驱动装置装装在堆垛机下下下部，容易易维修保养。2.2.3堆垛垛机机架的设设计思路上横梁是由四块块钢板焊接而而成的箱形结结构，其与立立柱间通过焊焊接联结在一起。立柱由角钢和钢钢板焊接而成成的箱式矩形形断面，具有有抗扭、抗弯弯刚度大，重重量轻，耐磨磨性好等特点点。下横梁也是由四四

24、块钢板焊接接的箱式矩形形断面，具有有较大的抗扭扭、抗弯刚度度。下横梁与与立柱间通过过焊接联结在一起。2.2.4堆垛垛机货叉的设设计思路货叉装置是堆垛垛机存取货物物的执行机构构，装设在载载货台上。本本机构采用二二级直线差动动式伸缩货叉叉，由上叉、下叉及起导向作用的滚针轴承等组成，以减少巷道的宽度，且使之具有足够的伸缩行程。由于存取货物时时货叉伸出的的距离已经超超过本身的长长度，所以货货叉为级伸缩缩装置，下叉叉固定在载货货台本体上，起起支承作用，上上面的上叉叉叉取货物。货叉的伸缩可以以采用齿轮齿齿条传动或者者链轮链条传传动，本设计计采用齿轮齿齿条传动，齿齿轮齿条传动动具有结构简简单，传动关关系清晰

25、等优优点。货叉装置采用二二级直线式伸伸缩货叉，叉叉体体积小、刚刚性大，且具具有超载保护护功能。货叉主要由电动动机、联轴器器、减速器、链链轮链条传动动装置、齿轮轮齿条传动装装制、下叉、上上叉和滚针轴轴承等组成。 图2.1 货货叉结构示意意图1.上叉叉板 2.上叉活动导轨轨 3.上上叉支承板 4.上叉叉挡板 55.上叉齿条板 6.滚针轴承承 7.下叉叉立板 88.下叉底板 9.轴承承支承板 10.传传动轴11.链条 122.减速器 113.联轴器器 14.传动齿轮 15.电电动机 16.下叉叉挡板结构示意图如上上图22所所示。上叉由由上叉叉板、上上叉支承板、上上叉齿条板组组成，上叉叉叉板直接承载载

26、货箱，为了了防滑选用花花纹钢板，上上叉支承板则则安装有支承承上叉的四个个滚针轴承，使使上叉相对于于中叉运动，上上叉齿条板下下方焊接有齿齿条，由装在在中叉连接板板上的双啮合合齿轮传递动动力。中叉由由中叉活动导导轨、中叉连连接板、中叉叉齿条板组成成，中叉活动动导轨支承在在四个滚针轴轴承上，四个个滚针轴承分分别装在下叉叉立板和下叉叉支承板上，中中叉连接板则则把中叉齿条条板、中叉活活动导轨和双双啮合齿轮连连接起来，中中叉齿条板下下方焊接有齿齿条，通过传传动轴上的齿齿轮传递动力力。下叉由下下叉支承板、下下叉立板、下下叉齿条板和和下叉底板组组成，下叉支支承板下部安安装有滚针轴轴承，支承起起传动轴，上上部安

27、装有支支承中叉活动动导轨的滚针针轴承，下叉叉立板也安装装有支承中叉叉活动导轨的的滚针轴承，下下叉齿条板的的顶部装有齿齿条，提供与与双啮合齿轮轮啮合的下齿齿条，下叉底底板则是整个个货叉的支承承板，其上固固定有电动机机、减速器、下下叉立板、下下叉齿条板、下下叉支承板和和双向挡板。焊焊接在下叉底底板上的双向向挡板则限制制货叉的极限限伸缩位置。整个货叉的传动动原理是，电电动机通过联联轴器、减速速器减速把动动力传递给减减速器轴端的的链轮，轴端端链轮通过链链条把动力传传递给传动轴轴，传动轴上上的链轮和减减速器轴端的的链轮一样大大，链轮链条条传动比为11。安装在传传动轴轴端的的齿轮通过中中叉齿条板把把动力传

28、递给给中叉，使中中叉以一定的的速度相对于于下叉运动，而而安装在中叉叉连接板上的的双啮合齿轮轮以中叉速度度与中叉一起起运动，双啮啮合齿轮下面面与下叉齿条条板上的齿条条啮合，上面面与上叉齿条条板上的齿条条啮合，下叉叉齿条板不动动，那么上叉叉齿条板则以以二倍于中叉叉的速度向前前运动。当电动机反向时时中叉与上叉叉则反方向运运动，从而实实现货叉的双双向存取货物物。焊接在下下叉底板上的的双向挡板与与焊接在中叉叉连接板底部部的双向挡板板配合使用，当当货叉运行到到极限位置时时上、下双向向挡板相碰，从从而使货叉停停止运动。联联轴器为限力力矩联轴器，当当力矩超过设设定值时，联联轴器内部的的钢珠打滑，从从而保护货叉

29、叉受到破坏，提提高系统的安安全性。本货叉传动系统统除了电动机机、联轴器和和减速器安装装在货叉左侧侧以外，基本本为对称布置置，左半部分分相当于左货货叉，右半部部分相当于右右货叉，这样样链轮链条传传动布置于货货叉中间，从从而提高系统统的平稳性。2.2.5堆垛垛机安全方案案的确定为了保护人身、设设备和货物的的安全，堆垛垛机必须具有有完善的安全全保护措施：（1）堆垛机在在行走、载货货台升降和货货叉伸缩终端端处都设有机机械和电气限限位装置。（2）货物检测测载货台上设设有货物超高高、超长和超超宽检测装置置。在货物进进入载货台时时，当检测到到货物超过设设定高度、长长度或宽度时时，堆垛机便便停止运行并并报警。

30、一般般允许误差为为30一400 mm，检检测元件采用用对射或反射射式光电传感感器。（3）载货台上上还设有检测测货叉是否回回位、货叉上上有无货物和和货位中有无无货物的装置置。如货叉没没有回位，堆堆垛机不能水水平运行;如如货叉上已有有货物，则不不能再取货;人库时，必必须检测货位位中有无货物物，以避免发发生事故。（4）断电保护护如载货台升升降过程中忽忽然断电，则则通过提升电电机制动使载载货台停在当当前位置，不不会掉落下来来。（5）载货台断断链保护提升升链条通过压压簧与载货台台相连，当链链条由于长时时间使用或意意外原因忽然然断裂时，弹弹簧弹开链条条，检测装置置检测到链条条时，便驱动动相应装置使使载货台

31、停在在当前位置，不不至于掉下来来，同时整个个堆垛机停止止运行。2.2.6堆垛垛机电控部分分的设计巷道式堆垛起重重机电气设备备主要包括电电气传动和控控制设备。电气传动设备采采用变频调速速，具有较好的调调速性能。控制设备采用可可编程序控制制器，具有可可靠性高，抗抗干扰能力强强等特点。第2.3节 堆垛机的技技术参数堆垛机作为立体体仓库中重要要的运输设备备，其各项技技术参数的选选用，将直接接影响到整座座立体仓库的的运行效率和和经济效益。合合理的选择各各项参数，将将大大提高整整个系统的运运行效率和经经济效益。我我国现阶段立立体仓库中，堆堆垛机技术参参数的选用上上，和世界先先进水平相比比，存在着较较大的差

32、别。（1）堆垛机的的速度参数。与与堆垛机的速速度有关的参参数，主要指指水平运行速速度、起升速速度和货叉伸伸缩速度。这这三项参数的的高低，直接接关系到出入入库频率的高高低。（2）堆垛机的的尺寸参数。堆堆垛机的尺寸寸参数较多，例例如起升高度度、下降深度度、整机全长长、最低货位位极限高度等等。其中最低低货位极限高高度，即货叉叉上表面从最最低一层货格格的低位到地地轨安装水平平面的垂直距距离。该参数数涉及合理利利用有效空间间，增加库容容量，亦是评评价堆垛机设设计水平的标标准之一。目目前，国内立立体仓库堆垛垛机的最低货货位极限高度度普遍偏高。（3）堆垛机的的货叉下挠度度。货叉下挠挠度，是堆垛垛机的一项非非

33、常重要的性性能参数，直直接关系到堆堆垛机是否能能正常工作。因因结构型式、材材料及加工热热处理工艺的的限制，同等等状况下，目目前国内立体体堆垛机的货货叉下挠度要要比国外大220%300%。改进货货叉结构，合合理选材，提提高工艺手段段，是减少货货叉下挠度，保保证堆垛机工工作性能的重重要措施。（4）堆垛机的的噪音。堆垛垛机在高速运运行和升降中中，特别是在在同时进行时时，由于车轮轮与轨道摩擦擦和提升链条条或钢丝绳的的振动、摩擦擦等，将产生生较大的噪音音。标准中规规定，堆垛机机在工作时，其其噪声值不高高于84分贝贝。目前立体体仓库实际应应用表明，对对于行走速度度不超过800米/秒的，还还可以保证，超超过

34、100米米/秒以上的的，一般难以以保证。（5）堆垛机的的驱动机构。目目前，国内立立体仓库堆垛垛机的驱动机机构中，电机机减速机普遍遍采用德国、日日本、意大利利的产品，也也有少数采用用国内的电机机减速机。由由于堆垛机是是立体仓库中中最重要的运运输设备、各各项技术参数数和综合性能能要求都非常常严格，如无无故障率应大大于97%，停停准精度10mm，以以及噪音要求求等。这就要要求电机减速速机的可靠性性非常高。因因此，现阶段段在驱动机构构中电机减速速机的选用上上，建议选用用国外先进的的产品，以保保证堆垛机的的整机性能。（6）堆垛机的的起重量和载载荷参数。包包括额定起重重量、总起重重量、堆垛机机总重量、堆堆

35、垛机设计重重量和轮压。额额定起重量是是堆垛机的主主要性能参数数、它是堆垛垛机允许起升升的货物和托托盘（或货箱箱）的质量的的总和。总起起重量是被起起升的货物，托托盘（或货箱箱）、货叉、司司机室、载货货台、固定在在载货台上的的属具（包括括动滑轮组，起起重钢丝绳及及其它零、部部件）及人的的质量的总和和。堆垛机总总重量是堆垛垛机各部分质质量的总和（包包括机上电源源装置、信号号传输装置、控控制柜、平衡衡重和润滑剂剂在内）。堆堆垛机设计重重量是整机总总质量中，除除去润滑剂的的堆垛机质量量。轮压是一一个车轮传递递到轨道或地地面上的最大大垂直载荷。按按工况不同，分分为工作轮压压和非工作轮轮压。第2.4节 堆垛

36、机的技技术要求堆垛机是自动化化立体仓库的的心脏部分。自自动化立体仓仓库的优越性性必须通过堆堆垛机才能充充分体现出来来。为此，堆堆垛机必须有有严格的技术术要求。堆垛机的正常工工作条件：（1）堆垛机正正常工作的环环境温度范围围为-5440摄氏度，在在24小时内内平均温度不不超过35摄摄氏度。在40摄氏氏度的温度条条件下，相对对湿度不超过500。温度较较低时相对湿湿度可以高一一些（2）堆垛机工工作环境的污污染等级应在在国家规定范范围之内。（3）堆垛机工工作环境的污污染等级应在在国家规定范范围之内。（4）供电电网网进线电源为为频率是500赫兹，电压压是380伏伏的三相交流流电，电压波波动的允许偏偏差为

37、。堆垛机用的金属属结构件的材材质：必须按国家规定定的行业标准准来选择钢材材，如上横梁梁、下横梁、立立柱和载货台台等重要构件件。对车轮、齿齿轮、滑轮、卷卷筒和货叉等等重要零件的的材质必须保保证。堆垛机结构件的的焊接：首先要求焊条、焊焊丝和焊剂必必须与被焊接接的材料相适适应。焊接坡坡口应符合国国家技术标准准。焊接不得得有明显缺陷陷，重要构件件的主要受力力部件的焊缝缝质量等级不不得低于GBB/T3322319877中的级。对通用零部件的的要求：（1）对链条链链轮的要求堆垛机载货台频频繁地上下运运动主要是靠靠链轮和链条条来完成的。为为此要求采用用短节距精密密滚子链。要要求链轮的齿齿形和公差应应符合GB

38、/T1243319977的规定，特特别要求链轮轮的轮齿和凹凹槽不得有损损伤链条的表表面缺陷。此此外，必须经经常润滑链条条和链轮。链链条强度许用用安全系数不不得低于6。（2）对钢丝绳绳的要求钢丝绳必须采用用GB/T889181996中中规定的圆股股钢丝绳。绝绝对不能把钢钢丝绳接长之之后再用。钢钢丝绳强度许许用安全系数数不得小于66。（3）为了防止止堆垛机停止止时产生冲击击和振动，必必须采用缓冲冲器减振缓冲器采用橡胶胶、工程塑料料或液压方式式。要求缓冲冲器能承受堆堆垛机以700的额定载载荷运行速度度的撞击。（4）对螺栓和和螺母的要求求要求主要受力部部件所用螺栓栓性能等级不不低于8.88级，螺母性性

39、能等级不低低于8级。要要求高强度螺螺栓性能等级级不低于100.9S级，高高强度螺母性性能不低于110H级。（5）制造和组组装要求要求下横要求堆堆垛机上横梁梁的水平弯曲曲，K为上横横梁全长。梁梁的水平弯曲曲，B是主、从从动轮轴距。按按照机械工程程实际经验，只只允许下横梁梁向上拱曲，其其上拱度。在制造中必须严严格要求按照照标准制造堆堆垛机的每一一个零部件。此此外，对组装装后的堆垛机机框架必须严严格检查各种种尺寸。要求求导轨之间平平行度误差小小于6mm。对角角线和的误差小于于4mm，道轨轨内侧C值的的误差为，两两道轨同一侧侧面的平面度度公差值在44mm以内，对对角线检测点点在距立柱上上、下安装面面1

40、00mmm处， 和之差在3mmm之内。（6）性能要求求货叉的工作性性能堆垛机工作台升升降时，货叉叉对各货位存存取位置和最最高、最低工工作位置应满满足设计要求求。货叉在承承载额定载荷荷条件下，工工作行程应满满足设计要求求，并且伸至至最大行程时时，货叉下挠挠度应小于220mm。货货叉伸缩的额额定速度误差差不大于，货货叉伸缩和复复位的停准精精度小于。为为了安全，要要求货叉伸出出过程中碰到到障碍物，当当阻力达到一一定值时，货货叉离合器打打滑，使货叉叉停止伸叉运运动。堆垛机的运行行性能堆垛机运行的额额定速度应符符合设计值，误误差应小于。载货台升降性性能载货台的升降额额定速度应符符合设计要求求，误差应小小

41、于，在速度度换档时不能能有强烈的振振动，并有良良好的制动性性能，其停准准精度小于。动载荷试验在堆垛机调试过过程中，必须须进行动载荷荷试验，试验验载荷为，时堆垛机的的额定起重量量。在载荷条条件下，进行行堆垛机运行行、载货台的的升降和货叉叉伸缩试验。要要求各部分运运动和功能正正常。静载荷试验对堆垛机除了动动载荷试验外外，还要进行行静载荷试验验。静载试验验载荷计算如如下： （2.11）式中K静载载试验的载荷荷系数 （2.2）式中提升载载荷系数，按按如下规定选选取：理论加速度 ；理论加速度 ；理论加速度 。式中额定提提升（下降）速速度（m/mmin）静刚度试验堆垛机的静刚度度试验载荷是是额定起重量量。

42、在载货台台升到立柱上上限位置时进进行测量，当当提升高度不不大于10mm时，其静刚刚度值应小于于；当提升高高度大于100m时，其静静刚度值应小小于。为堆垛机全全高。堆垛机的无故故障率S为了确保自动化化立体仓库的的正常运行，要要求堆垛机的的无故障率大大于97。无无故障率S的的计算公式如如下： （2.3）式中商定的的试验循环作作业次数；在试验过程程中发生的故故障次数堆垛机的噪声声要求堆垛机噪声声必须控制在在84dB(A)之内。为了设计和制造造出性能优良良的堆垛机，堆堆垛机的设计计参考要点如如下：1.起吊重力起吊重力包括吊吊具重力。额额定载荷等于于起吊重力减减去吊具重力力。2.水平载量为求吊具急停时时

43、的惯性力，把把外框作为杭杭架结构来分分析。为了求求出决定钢结结构的变形，必必须计算应力力和应变。3.增加系数在设计货叉时，为为防止特殊载载荷条件下货货物倾倒，货货叉尺寸应比比相应原设计计尺寸增加。4.使用循环次次数（寿命）堆垛机工作时间间按8h/日日，300日日/年，1个个工作循环为为100s，开开动率为0.7，寿命按按10年计算算，则5.重复载荷次次数区分重 复 次 数1级小于次2级3级4级以上第3章 堆垛垛机起升机构构的设计第3.1节 起升机构的的总体选型起重量，起升速速度v=0.5m/s，接电持持续率JC=25%，起升高度度H=8m1.定机构的工工作级别堆垛机工作级别别根据堆垛机机使用条

44、件的的两个重要数数据载荷状态态和利用等级级来划分，是是堆垛机设计计的依据，现现由设计原始始数据和堆垛垛机实际运行行情况选定三三个参数如下下：利用等级T4，载载荷情况L22，工作级别别M42.计算钢丝绳绳最大静拉力力并选择钢丝丝绳采用单联滑轮组组，此时：mm=nm滑轮组倍倍率n悬挂物品品挠性件分支支数起升机构以省力力钢丝绳滑轮轮组作为执行行构件，选取取悬挂物品挠挠性件分支数数n为2，滑滑轮组倍率mm为2钢丝绳最大静拉拉力为: （3.1）Q起升载荷荷（N），起升质量，即即起重量（kkg）qa滑轮组组分支数q滑轮组倍倍率a滑轮组钢钢丝绳卷入卷卷筒根数机构总效率率，取为0.98本机构中q=22,a=1

45、依据最大静拉力力选择型的钢钢丝绳，钢丝丝强度极限取选择系数C=0.0999钢丝绳直径为 （3.22）取 钢丝绳的最小破破断拉力（纤纤维芯钢丝绳绳），钢丝绳绳的安全系数数为，满足要要求3.确定最小的的卷绕直径取弯曲频率系数数，卷筒的工工作级别系数数，滑轮的工工作级别系数数，卷筒最小直径， （3.3） 滑轮最小直径径 （3.4）设计采用齿轮连连接盘式的单单层卷绕单联联卷筒取以绳槽底测量量的卷筒直径径（即卷筒名名义直径），则则以钢丝绳圈圈中心测量的的卷筒直径为为146mmm卷筒为标准槽形形的卷筒，槽槽距t=7mm，则总长长 （3.5）取L=300mmm，满足要要求卷筒槽形的槽底底半径R3.3mmm卷筒壁厚 （3.6）取卷筒强度计算： （3.7）其中，P=7mm材料为铸造碳钢钢ZG2700500，则则，满足要求铸钢卷筒应进行行退火处理，不不得有裂纹，表表面上不得有有影响使用性性能和有损外外观的显著缺缺陷（如气孔孔、疏松、夹夹渣等）。选择以绳槽底测测量的直径为为220mm的标准滑滑轮。4.选择电动机机并验算制动动力矩选择的是绕线式式交流感应电电动机电动机的静功率率为