有軌巷道堆垛機水平行走機構(gòu)的設(shè)計

時間：2020-08-11 10:03:33 研究生論文我要投稿

　　摘要：堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的起重堆垛設(shè)備，它能夠在自動化的巷道中來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格，或者相反取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口。本文詳細論述了在現(xiàn)代大多數(shù)企業(yè)中普遍使用的單立柱式堆垛機水平行走機構(gòu)的設(shè)計方案，首先，提出水平行走機構(gòu)的總體設(shè)計方案。其次，對各個機構(gòu)的受力情況進行了分析并計算。然后，估取初取值，再進行校核。最后確定各個實際值。

　　關(guān)鍵詞：自動化; 水平行走機構(gòu); 堆垛機; 設(shè)計

　　0、引言

　　自動化立體倉庫是伴隨著物流發(fā)展而迅速興起的一種新型倉庫，物資儲運作業(yè)自動化是其重要的內(nèi)容，實現(xiàn)倉庫物資儲運作業(yè)自動化，倉庫機械設(shè)備、管理、信息、人才系統(tǒng)配套、協(xié)調(diào)發(fā)展是今后重要的發(fā)展趨勢。而巷道式堆垛機是自動化立體倉庫重要的組成部分，因此，巷道式堆垛機的設(shè)計和使用就顯得尤為重要。

　　本設(shè)計主要完成有軌巷道單立柱式堆垛機水平行走機構(gòu)的設(shè)計。該行走機構(gòu)通過在貨架巷道間來回穿梭運行，能及時、準確的把堆垛機及貨物自動送到指定位置。

　　1、行走機構(gòu)工作原理行走機構(gòu)是有軌巷道堆垛機的重要組成部分，它主要由減速電機、下橫梁、主動行走輪組、被動行走輪組、下橫梁導向輪、及緩沖器等零件組成。其基本功能是通過減速電機驅(qū)動主動行走輪組在地軌上運動，以一定的速度安全可靠地完成巷道堆垛機沿巷道方向上的水平行走運動。下橫梁導向輪通過支架固定在下橫梁上，使有軌巷道堆垛機水平運行時，能夠沿著地軌行走不至于跑偏，起到導向的作用。緩沖器主要用來吸收堆垛機運行到巷道兩端是發(fā)生碰撞產(chǎn)生的能量。

　　2、設(shè)計參數(shù)(1)行走速度 (m/min)：4～120，變頻調(diào)速(2)工作的環(huán)境溫度：-5～40℃(3)工作情況：每天工作8 小時，每年工作300 天(4)預期使用壽命：10 年

　　3、行走輪直徑的確定為了選擇行走輪，應(yīng)考慮以下因素以確定其直徑：

　　(1)行走輪上的載荷;(2)制造行走輪的金屬材料;(3)軌道形式;(4)行走輪轉(zhuǎn)速;(5)機構(gòu)工作級別。

　　在實際生活中，堆垛機行走機構(gòu)的車輪常采用圓柱形的'結(jié)構(gòu)形式，與頭部帶曲率半徑的軌道配套使用，該結(jié)構(gòu)的接觸形式為點接觸，從理論分析來看，應(yīng)按點接觸計算。這對于新車輪、新軌道在最初使用階段與實際情況是相符合的，但在行走機構(gòu)運行過程中不可避免地會存在碰撞、發(fā)熱、磨損等狀況，隨著使用時間的增長，軌道頭部和車輪會出現(xiàn)不同程度的磨損，車輪與軌道之間的接觸形式將逐步成為線接觸。此外，在實際生產(chǎn)中，P24～P50鋼軌頭部的曲率半徑都是300mm，即不論選用何種型號的鋼軌，按點接觸計算，對結(jié)果均無影響，這也與實際使用情況不符。

　　4、運行靜阻力的計算運行靜阻力主要包括車輪踏面沿軌道的滾動摩擦阻力及車輪軸承中的摩擦阻力;由于水平運行時不可避免地會產(chǎn)生一定程度的偏斜，因此還有導向輪沿軌道側(cè)面的附加摩擦阻力

　　5、控制電機的選擇隨著科學技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，變頻調(diào)速技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中應(yīng)用于起重機械行業(yè)更為突出。這是因為變頻調(diào)速技術(shù)具有效率高、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、起動/制動平穩(wěn)且沖擊小、可實現(xiàn)無極調(diào)速及節(jié)約電能等優(yōu)點。而到目前為止，國內(nèi)大部分起重機械仍然使用傳統(tǒng)的繞線式電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，實現(xiàn)對起重機上各機構(gòu)起停及運行速度的控制;但該傳統(tǒng)調(diào)速方式只能進行有級調(diào)速，起動/制動沖擊電流大，存在大量的轉(zhuǎn)差功率消耗于轉(zhuǎn)子串接的電阻上，致使電機的機械特性很軟，調(diào)速精度差、范圍小，并且對電動機的電刷、滑環(huán)及制動器有比較大的沖擊，維修率較高。所以，為滿足生產(chǎn)需要，提高設(shè)備的效益，降低維修率，節(jié)約電能等，現(xiàn)選用變頻調(diào)速電機作為本次設(shè)計的單立柱式堆垛機的動力裝置。

　　6、調(diào)速電機選型堆垛機自重1 W =30000N，貨物重量2 W =5000N，行走速度v =40m/min，動力傳遞總效率η =0.8。

　　7、緩沖器的選擇堆垛機在運行過程中控制系統(tǒng)失控時，就會和巷道口的機械裝置發(fā)生碰撞，為了減小碰撞時對堆垛機造成的危害，在堆垛機的上下橫梁兩端安裝了緩沖器。

　　8、開式直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算減速電機與車輪主軸通過齒輪傳動連接，設(shè)計校核如下：

　　(1)選擇材料，確定齒輪的疲勞極限應(yīng)力由表6.2[6]選小齒輪為40Gr，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度HBS1=260H，大齒輪為45, 正火處理，表面硬度HBS2=260H接觸疲勞極限σHlim 查圖6-4[6]得：σHlim1=700N/mm2，σHlim2=550N/mm2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式6-4[6]N1 =60n3jLh=60×51×1×(8×300×10) =7.34×107N2 = N1/ i12=7.34×107/4=1.84×107接觸強度最小安全系數(shù)SHmin=1查圖6-5[6]得接觸強度壽命系數(shù)ZN1=1.05,ZN2=1.08則 [σH1]=700×1.05/1=735N/mm2,[σH2]=550×1.08/1=594N/mm2所以 [σH]=594N/mm2查圖6-8[6]得彎曲強度強度壽命系數(shù) YN1= YN1=1查圖6-9[6]得彎曲強度強度尺寸系數(shù)YX=1彎曲強度最小安全系SFmin=1.4則 [σF1]=378×1×1/1.4=270N/mm2 ,[σF2]=294×1×1/1.4=210N/mm2(2)齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，估取圓周速度v =0.27m/s ,參考表6.7[6]、6.8[6]選取齒輪傳動的精度等級為8 級。

　　小輪分度圓直徑。

　　(3)齒根彎曲疲勞強度校核計算

　　(4)齒輪其它主要尺寸計算大輪分度圓直徑d2 d2=mz2=4×100 =400mm根圓直徑dfdf1=d1-2hf=100-2×1.25×4=90mmdf2=d2-2hf=400-2×1.25×4=390mm頂圓直徑dada1=d1+2ha=100+2×4=108mmda2=d2+2ha=400+2×4=408mm9 結(jié)語本次設(shè)計從有軌巷道式堆垛機的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，主要設(shè)計完成了應(yīng)用于中小型自動化立體倉庫的單立柱式堆垛機的行走機構(gòu)部分的設(shè)計。該行走機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、操作方便等特點。行走機構(gòu)主要涉及到傳動齒輪的設(shè)計校核、車輪直徑的設(shè)計驗算以及電動機功率的選擇等。

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