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小型秸稈堆垛及搬運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
本文主要是關(guān)于堆垛機(jī)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，包括堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)與伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中重點(diǎn)放在了升降機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。根據(jù)比較選擇了雙立柱堆垛機(jī)，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)確定，再通過(guò)運(yùn)行阻力計(jì)算行走電動(dòng)機(jī)的功率，來(lái)確定電機(jī)的型號(hào)。本設(shè)計(jì)升降軌道采用雙柱型軌道，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單工藝性好，貨叉的伸縮機(jī)構(gòu)借用了抽屜軌道的原理。從設(shè)計(jì)要求出發(fā)對(duì)各主要部件進(jìn)行初步選型后再對(duì)部件進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算校核，來(lái)保證部件選用的合理性。
關(guān)鍵詞：小型堆垛機(jī)；行走機(jī)構(gòu)；起升機(jī)構(gòu)
II
ABSTRACT
This paper describes the design of the mechanical structure , including the walking、lifting、stretch outing and draw backing mechanism of a stacker crane, in my design work I focus on the design of the walking mechanisms. According to the comparison we choice the single pillar stacker , In the design of the mechanism ,we according to he motor institutions determine the general structure of a stacker crane, Then cording the resistance to calculation traveling motor power and determine the motor model. Tracking the movement double column type orbit. Structure is simple and good in usability. The goods for the expansion institutions fork drawer the principle of orbit. According to the design requirements of the main components of preliminary selection, then to parts of checking intensity. to ensure that the choice of rationality . In the last part of this paper , the stacker strength and stability for a more detailed analysis , so as to ensure the smoothness of work stacker slide may run and reliability .
Keywords: stacker crane； walking mechanism； Lifting mechanism
目 錄
I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1選題的意義和必要性 1
1.2課題簡(jiǎn)介 2
1.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式 2
1.2.2巷道堆垛機(jī)的特點(diǎn) 3
1.2.3堆垛機(jī)所受載荷的簡(jiǎn)化方法 3
1.3 主要工作 4
2.堆垛機(jī)的方案選定 5
2.1 單立柱堆垛機(jī) 5
2.1.1單立柱堆垛機(jī)的主要特點(diǎn) 5
2.1.2單立柱式堆垛機(jī)的工作方式 6
2.2雙立柱堆垛機(jī) 6
2.2.1雙立柱堆垛機(jī)主要特點(diǎn) 6
2.2.2雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行方式 7
2.3 橋式堆垛機(jī) 7
2.3.1 橋式堆垛機(jī)特點(diǎn) 7
2.4 載荷計(jì)算 8
2.4.1 起重重量 8
2.4.2 水平載荷 8
3.水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.1行走機(jī)構(gòu)總體方案確定 9
3.2 自走式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算 9
3.2.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算 9
3.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 10
3.2.3 行走輪的主軸設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4. 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.1 總體方案確定 14
4.2鋼絲繩的計(jì)算 15
4.4軸承的選擇 18
5.1伸縮機(jī)構(gòu)方案的確定 20
II
5.2貨叉?zhèn)鲃?dòng)電機(jī)的選擇 20
5.3貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒條與齒輪的計(jì)算 20
6.導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 24
結(jié) 論 25
附錄1：外文翻譯 27
附錄2：外文原文 29
II
1 緒論
1.1選題的意義和必要性
作為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心部件，堆垛機(jī)負(fù)擔(dān)著全部出庫(kù)、進(jìn)庫(kù)、盤庫(kù)等任務(wù)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展就是以堆垛機(jī)的發(fā)展為主要標(biāo)志。
初期的立體倉(cāng)庫(kù)使用的堆垛機(jī)以橋式起重機(jī)為基礎(chǔ)，這種堆垛機(jī)是從起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)搬運(yùn)貨物。1960年左右，美國(guó)出現(xiàn)了沒(méi)有大梁的巷道式堆垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面上的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上邊的導(dǎo)軌防止傾倒，或者相反，在上邊的導(dǎo)軌上行走，利用地面的導(dǎo)軌防止傾倒。隨著立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了橋式堆垛機(jī)。 橋式堆垛機(jī)被淘汰的原因如下：
（1） 與巷道式堆垛機(jī)相比，自重很大，必須用比較堅(jiān)固的建筑結(jié)構(gòu)。
（2） 為使堆垛機(jī)的大梁通過(guò)，在倉(cāng)庫(kù)的天栩與貨架之間要有很大的空間。
（3） 堆垛機(jī)的通道寬度大，而且也受大梁的跨度的限制(約為13-23 米)。
（4） 更為重要的是它難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等問(wèn)題。
但是，橋式堆垛機(jī)對(duì)重、長(zhǎng)物料的高堆垛可以發(fā)揮其特長(zhǎng)。如當(dāng)前在人工控制的鋼鐵倉(cāng)庫(kù)(盤料、鋼帶、鋼板、棒材、型鋼、管材等)還使用這種堆垛機(jī)，它可以搬運(yùn)長(zhǎng)達(dá)20米，重達(dá)20噸的貨物。
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的堆垛機(jī)，而且，堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了較大的改變。首先，由貨架支撐式改變?yōu)榈孛嬷问剑黄浯?，大、中、小型立體倉(cāng)庫(kù)都有了發(fā)展，雙立柱堆垛機(jī)也隨之誕生，而且逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性。
巷道式堆垛機(jī)是在所謂高層、高速、高密度儲(chǔ)藏的概念下的產(chǎn)物，它的歷史較短，目前正在發(fā)展之中。但現(xiàn)在差不多己經(jīng)定型，盡管各廠家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說(shuō)大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載貨臺(tái)、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。
機(jī)架，除輕載荷、低層貨架用單立柱型堆垛機(jī)外，一般都是矩形框架結(jié)構(gòu)。它們的支撐與驅(qū)動(dòng)方式有：上部支撐上部驅(qū)動(dòng)型，下部支撐下部驅(qū)動(dòng)型，下部支撐上下同時(shí)驅(qū)動(dòng)型。另外，還有一種適用于小型立體倉(cāng)庫(kù)的用絲杠螺母驅(qū)動(dòng)的小型堆垛機(jī)。
近年來(lái)，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。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重堆垛設(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。
1.2課題簡(jiǎn)介
1.2.1堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)的組成和形式
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是物流中的重要組成部分，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。近年來(lái)，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)的發(fā)展非常重要。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重堆垛設(shè)備，它能夠在自動(dòng)化立體的巷道中來(lái)回穿梭運(yùn)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(yùn)送到巷道口。
世界主要工業(yè)國(guó)家都把著眼點(diǎn)放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。在堆垛機(jī)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到和世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的堆垛機(jī)。
相信，通過(guò)我們的不斷努力，必能設(shè)計(jì)出高速、安全、可靠性能高的堆垛機(jī)，為增強(qiáng)我國(guó)綜合國(guó)力，為我國(guó)填補(bǔ)一分科技空白。
堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)機(jī)構(gòu)組成：
升降機(jī)構(gòu)有電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、鋼絲繩及防落安全裝置組成。升降機(jī)構(gòu)的工作速度一般控制在15~25m/min，最高可達(dá)45m/min。
行走機(jī)構(gòu)有電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、減速器和行走輪組成。在其頂部設(shè)置導(dǎo)向輪沿固定在貨架上弦的導(dǎo)軌導(dǎo)行。下部裝有水平導(dǎo)輪沿貨架下部的水平導(dǎo)規(guī)導(dǎo)行。行走機(jī)構(gòu)的工作速度依據(jù)巷道長(zhǎng)度和物料出入庫(kù)頻率而定，正常工作速度控制在50~100m/min，最高可達(dá)到180m/min。
貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)的取放物料裝置，它有前叉、中間叉、固定叉、驅(qū)動(dòng)齒輪等組成。貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的工作速度控制在15m/min，最高可達(dá)30m/min。
1.2.2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)：
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。
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。
采用專門的取料裝置，常用多節(jié)伸縮貨叉或貨板機(jī)構(gòu)。
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。
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)措施。
1.2.3堆垛機(jī)所受載荷的簡(jiǎn)化方法
堆垛機(jī)的機(jī)架有立柱、上下梁組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)高而窄。堆垛機(jī)工作時(shí)，將受到載貨臺(tái)、貨物的鉛垂作用，行走、制動(dòng)和加減速的水平慣性力作用以及起吊時(shí)的沖擊載荷作用；某些特殊環(huán)境下，還要受到風(fēng)力的作用。堆垛機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，以上載荷將重復(fù)出現(xiàn)一次。因次，堆垛機(jī)所受的是交替變化的載荷。為了保證堆垛機(jī)安全可靠的工作，其剛結(jié)構(gòu)部分的強(qiáng)度與剛度計(jì)算是必不可少的。
在此，就堆垛機(jī)所受載荷簡(jiǎn)化的基本方法作一說(shuō)明。
（1）起重重量P
實(shí)際起重重量包括吊具重量和額定重量之和，用S表示。考慮到貨物正常起吊時(shí)的動(dòng)載沖擊作用，則設(shè)計(jì)起重重量P= S （1.1）
式中，稱為沖擊系數(shù)，與堆垛機(jī)分類有關(guān)：
1類 =1. 1 2類 =1.25 3類 =1.4 4類 =1.6
（2）水平載荷S
堆垛機(jī)沿水平方向加減速行走或旋轉(zhuǎn)時(shí)，必然存在與其加速度有關(guān)的水平慣性力。即S=S （1.2）
式中，稱為動(dòng)載荷系數(shù)，由于加速度的不確定性，一般用額定速度v來(lái)確定。
水平行走時(shí) =0.0005v； 旋轉(zhuǎn)時(shí) =0.0004v.
（3）風(fēng)力載荷S
風(fēng)力載荷S為風(fēng)壓力q與受風(fēng)面積的乘機(jī)，即S=qA （1.3）
堆垛機(jī)工作時(shí)，風(fēng)壓力 q=1742.7
非工作狀態(tài)，風(fēng)壓力 q=148.1 式中，h為吊具高度，單位取mm
（4)起吊沖擊載荷S
在正常情況下，起吊貨物的加速度可能很大，這時(shí)的沖擊載荷很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)另行考慮。
（5）載荷狀態(tài)
堆垛機(jī)工作時(shí)，其承載能力是上述各種載荷與自重S的不同組合：
A 正常工作狀態(tài)：M（S+S+ S）
B 特殊工作狀態(tài)：M（S+ S+ S）+ S
C 起吊工作狀態(tài)：S+ S+ S
D 停止：S+ S
以上各式中，M稱為作業(yè)系數(shù)，與堆垛機(jī)的分類有關(guān)：
1類 M=1.0； 2類M=1.05； 3類M=1.1；4類M=1.20
1.3 主要工作
在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中將做以下工作：
（1） 堆垛機(jī)的框架結(jié)構(gòu)方案選定；
（2） 堆垛機(jī)的貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3） 堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4） 堆垛機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
2. 堆垛機(jī)的方案選定
堆垛起重機(jī)按其構(gòu)造方式而言可分為雙立柱式堆垛機(jī)；單立柱型堆垛機(jī)；橋式堆垛機(jī)。
圖2.1 單立柱堆垛機(jī)
2.1 單立柱堆垛機(jī)
這種形式堆垛機(jī)組成構(gòu)件主要是立柱、配有貨叉的載物臺(tái)、下梁、等。主動(dòng)行走輪與從動(dòng)行走輪裝在下橫梁上，下橫梁上還裝著行駛機(jī)構(gòu)，電機(jī)，通訊部件與控制部件，等。導(dǎo)向輪裝在立柱上部，其在上部巷道的工型鋼中運(yùn)行。水平運(yùn)行輪裝于下橫梁上，其在安裝于地上的一條單軌道上運(yùn)行。
2.1.1單立柱堆垛機(jī)的主要特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
節(jié)省材料和費(fèi)用，實(shí)用性強(qiáng)，便于維護(hù)，不易出現(xiàn)故障。性較好，自身重量較輕，但小車檢查與修整不方便，運(yùn)行機(jī)構(gòu)安放也較困難，并需要添加防止小車翻斜的保護(hù)措施。
（2）運(yùn)行速度可以達(dá)到很高
在較長(zhǎng)較高的巷道全力運(yùn)行時(shí)，行進(jìn)速度最高可達(dá)到150米/分和提升速度最高可到達(dá)45米/分。貨叉叉取貨物速度可達(dá)到30米/分。
（3）安全性高
行進(jìn)，貨叉機(jī)構(gòu)和提升設(shè)置了多重機(jī)械安全裝置進(jìn)行保護(hù)，并有電控安全保護(hù)系統(tǒng)，等來(lái)確保堆垛機(jī)設(shè)備的工作能夠安全平穩(wěn)的進(jìn)行，并保障了貨物存儲(chǔ)和運(yùn)送的安全。
（4）智能化程度高
可對(duì)執(zhí)行指令自動(dòng)識(shí)別和分析，自動(dòng)記錄并保存狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)。當(dāng)運(yùn)行有異常情況發(fā)生時(shí)時(shí)，能自行讓運(yùn)行停止并自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。
2.1.2單立柱式堆垛機(jī)的工作方式
單立柱式堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式主要有三種，在軌道上的運(yùn)動(dòng)為水平運(yùn)行行走運(yùn)動(dòng)，可視為水平軸向的運(yùn)動(dòng)。在垂直方向上載物臺(tái)的升降，可視為垂直軸的軸向運(yùn)動(dòng)。貨叉在載物臺(tái)上進(jìn)行取放貨物時(shí)進(jìn)行的的伸縮運(yùn)動(dòng)，可視為前后軸的向軸運(yùn)動(dòng)。
圖2.2雙立柱堆垛機(jī)
2.2雙立柱堆垛機(jī)
堆垛機(jī)的機(jī)架是由一個(gè)矩形框架和下上橫梁和兩根長(zhǎng)的構(gòu)成。立柱的構(gòu)件可以是方管也可以是圓管。方管除了有支架作用外還可以作為起升導(dǎo)軌，圓管附加起開作用。
2.2.1雙立柱堆垛機(jī)主要特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)固
由于由兩個(gè)立柱的構(gòu)造故其強(qiáng)度和剛性都比較好，構(gòu)造較簡(jiǎn) 單，工藝性好，可使用焊或半動(dòng)焊，實(shí)用性強(qiáng)，易大量生產(chǎn)，選用較多。
（2）運(yùn)行可靠
運(yùn)行速度可以達(dá)到很高，制動(dòng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行中較平穩(wěn)，振動(dòng)、噪聲、沖擊較小?？梢杂迷谶\(yùn)行速度較快，起重質(zhì)量較高的場(chǎng)合。
（3）傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單
現(xiàn)在雙立柱式堆垛機(jī)普遍采用的傳動(dòng)方式是鋼繩傳動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)減速器進(jìn)行帶動(dòng)，鋼繩進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)矩，載貨臺(tái)由鋼繩進(jìn)行帶動(dòng)，沿著起升導(dǎo)軌或立柱（作為起升導(dǎo)軌）作上下運(yùn)動(dòng)。
2.2.2雙立柱堆垛機(jī)運(yùn)行方式
雙立柱式堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式主要有三種，在軌道上的運(yùn)動(dòng)為水平運(yùn)行行走運(yùn)動(dòng)，可視為水平軸向的運(yùn)動(dòng)。在垂直方向上載物臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)，可視為垂直軸上的軸向運(yùn)動(dòng)。貨叉在載物臺(tái)上進(jìn)行取放貨物時(shí)進(jìn)行的的伸縮運(yùn)動(dòng)，可視為前后軸的向軸運(yùn)動(dòng)。
圖2.3橋式堆垛機(jī)
2.3 橋式堆垛機(jī)
橋式堆垛起重機(jī)結(jié)構(gòu)具有叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也有堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有橋梁與回轉(zhuǎn)小車?；剞D(zhuǎn)的行走是在橋架上，橋架的是在倉(cāng)庫(kù)上方。其立柱形式還有固定式和可伸縮式兩種，立柱上裝有貨叉或其他代替貨叉的取物裝置。倉(cāng)庫(kù)頂與貨架之間要留出一定空間，保證其正常運(yùn)行?？苫剞D(zhuǎn)的立柱，保證了工作的靈活性?；剞D(zhuǎn)小車根據(jù)需要可以來(lái)回運(yùn)動(dòng)。因此橋式起重機(jī)可以服務(wù)于多條巷道。
2.3.1 橋式堆垛機(jī)特點(diǎn)
（1）橋式堆垛起重機(jī)是巷道式堆垛起重機(jī)的雛形，因其體積大所以較重，所以行走速度不會(huì)太快，適用的倉(cāng)庫(kù)貨物出入庫(kù)不能太高。
（2）橋式堆垛起重機(jī)的大體構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，使用起來(lái)也較方便，貨物的堆垛和裝卸可以越過(guò)一些不太高的障礙物進(jìn)行。
（3）橋式堆垛起重機(jī)的軌道大多是安裝在房屋上方上的，所以其自身較輕。
（4）制造較難，剛性較好，高成本，由于難使用半自動(dòng)焊，焊，不宜大量制造，很少被使用。
在進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較后雙立柱型堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)作為本次設(shè)計(jì)選用的機(jī)構(gòu)形式。
2.4 載荷計(jì)算
2.4.1 起重重量
實(shí)際起重重量為貨物重量與貨叉總重量的和，用來(lái)進(jìn)行表示。 貨物在正常吊起時(shí)不可避免會(huì)有沖擊動(dòng)載作用，因此本次起重的計(jì)算方式為：
（2.1）
上式中；——沖擊系數(shù)，其選取和堆垛機(jī)的分類有關(guān)：
類=1.1， 類=1.25，
Ⅲ類=1.4，Ⅳ類=1.6，
本文設(shè)計(jì)中=200+20=220kg; 由于堆垛機(jī)載荷小平穩(wěn)運(yùn)行且環(huán)境狀況良好，所以取 =1．1。
2.4.2 水平載荷
堆垛機(jī)在水平方向進(jìn)行減速或者加速運(yùn)行時(shí)，必定會(huì)有一定的水平的性力產(chǎn)生。
= （2.2）
上式中；——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，
因?yàn)闊o(wú)法確定加速度，所以用額定速度V來(lái)表示。
水平動(dòng)載系數(shù)：=0.0005v；
3. 水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1行走機(jī)構(gòu)總體方案確定
機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要有以下幾種方案：
方案1：無(wú)軌道式堆垛機(jī)，
門架一般選用多節(jié)式，比普通叉車的起開高，可是低于一般機(jī)所可以到達(dá)的高度。比一般機(jī)機(jī)動(dòng)性好，在外也可以使用，也可以作為一般叉車在庫(kù)房外使用。
方案2：雙軌堆垛機(jī)道：
堆垛機(jī)的機(jī)架重量較輕，抗彎抗扭和剛度較高，可精確調(diào)位，耐磨性好，起升精度高。
方案3：?jiǎn)诬壍朗蕉讯鈾C(jī)；
導(dǎo)軌固定行走較平穩(wěn)，制造成本低，但行走路線不易改變，轉(zhuǎn)彎角度不能太小，噪聲較大。
因設(shè)計(jì)為小型堆垛機(jī)其運(yùn)行環(huán)境一般為倉(cāng)庫(kù)外，所以初選為無(wú)軌道式堆垛機(jī)，即自行式堆垛機(jī)。
堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要包括機(jī)，器，器，軸，組和器等。自行式又分為分別與兩中方式。其布置方式如圖3.1所示。
圖3.1減速器安裝方式
因?yàn)樘籽b式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的總體布置緊湊，并能使車輪組的安裝簡(jiǎn)便，所以初選采用套裝式。
3.2 自走式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算
3.2.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算
沿直線穩(wěn)定運(yùn)行的堆垛機(jī)其總靜阻力主要為；
（1）摩擦阻力
時(shí)的單梁小車所受的最大和最??；
（3.1）
（3.2）
式中：——起升載荷
G—— 堆垛機(jī)自重
——滾動(dòng)摩擦力臂
D——車輪直徑
——水平滾輪直
——滿載水平滾輪總壓力
——考慮車輪輪緣與輪轂?zāi)Σ恋南禂?shù)
因本次設(shè)計(jì)微小型起重機(jī)D，分別取100mm，于150mm。取0.25
取1.2。H約為滿載載荷。堆垛機(jī)自重約為120Kg
=（120+200） 20.25/101.2+222020.25/15 （3.3）
=300N
運(yùn)行環(huán)境為時(shí)，阻力、風(fēng)阻、相對(duì)比較小，可以忽計(jì)；我們所以可認(rèn)為小型堆垛機(jī)的其摩擦阻力就等于靜阻力。
3.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇
的運(yùn)行為滿載時(shí)，其動(dòng)機(jī)功率；
（3.4）
式中：
—— 堆垛機(jī)滿載時(shí)的總功率
——堆垛機(jī)行走速度取60m/min
——機(jī)構(gòu)總效率取=0.9
所以，=30060/600.9=330w
可以，小率動(dòng)機(jī)就可以用作機(jī)機(jī)構(gòu)的動(dòng)機(jī)。因此可以選擇R35面斜機(jī)，輸出轉(zhuǎn)矩為40n.m，輸出轉(zhuǎn)速為239r/min，減速比5.54。電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y91s 額定功率為1.0kw機(jī)身重為15KG。
3.2.3 行走輪的主軸設(shè)計(jì)計(jì)算
同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定計(jì)算功率
電動(dòng)機(jī)每天要進(jìn)行8小時(shí)的工作，查表得工作系數(shù)K=1.4。其計(jì)算算功率為：
P=KP=0.3301.40=0.467kw （3.5）
圖3.1帶型選取關(guān)系圖
查看選型同步帶圖后選型帶H。節(jié)距選P=12.7mm。
選取齒輪齒數(shù)
由于Z=14為此帶型最小齒數(shù)，所以小帶輪齒數(shù)選取Z=20。
小帶輪的節(jié)圓直徑；
==2012.7/3.14=81mm （3.6）
小帶輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算；
=247813.14/6000=1.05m/s
大的計(jì)算；
有傳動(dòng)比1:1，即大帶輪數(shù)據(jù)與小帶輪相同。及齒數(shù)Z=20，
P=12.7mm。
中心距的初定
0.7（d+d）a2（d+d） （3.7）
224 mm a320mm
初定中心句為a=250mm
帶長(zhǎng)確定
L=2a+/2（d+d）=762mm （3.8）
查表得其帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=800mm
實(shí)際中心距a=a+（L-L）/2=269mm
軸最小直徑的計(jì)算
d （3.9）
式中A取110，p=0.5，n=247。
d=1100.126=13.91mm
圓整d=30mm，軸承選取代號(hào)為6207的，：d=30mm，D=72mm，基本19kn。
圖3.2軸的結(jié)構(gòu)圖
圖3.3軸的受力情況圖
圖3.4垂直彎矩圖
圖3.5軸的轉(zhuǎn)矩圖
圖3.6 軸的水平彎矩圖
：
其為60MPa，為81273.8n.mm
==24mm （3.10）
小與最細(xì)軸徑所以軸安全。
4. 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 總體方案確定
（1）鏈條起升機(jī)構(gòu)
圖4.1鏈條起升機(jī)構(gòu)
式主要由、提升、與電動(dòng)機(jī)（包括）、改輪和提條組成提升機(jī)構(gòu)。采用雙子鏈作為提升鏈條一般不小于5，其與橫梁上的改輪和載物臺(tái)組成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳條通過(guò)起落電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提升運(yùn)動(dòng)，載物臺(tái)升降被調(diào)控。
與繩比較的話，車庫(kù)采取式提升方式的較多，性好許多在起落過(guò)程中，這主要與繩與的不相同的構(gòu)造有關(guān)系。然而這樣的升降方法對(duì)于高度太高的機(jī)不太適合，由于的本錢要比繩高，并且會(huì)有比大的聲音產(chǎn)生在升降過(guò)程中，因此噪聲比較高。所以機(jī)較高時(shí)通常不使用這樣的方法。
（2）曳引式提升機(jī)構(gòu)
圖4.2曳引式提升機(jī)構(gòu)
式升降機(jī)構(gòu)普遍使用在當(dāng)今電梯的提升方式中，組成主要是繩、輪、力裝置、反繩輪和導(dǎo)向輪等構(gòu)件。繩一端連接配置，另外一端與載物臺(tái)相連接，配置、載物臺(tái)與載荷的重量使緊緊壓在輪繩內(nèi)的繩擁有極大的力來(lái)帶動(dòng)貨物沿向上或向下運(yùn)動(dòng)。
式升降機(jī)構(gòu)的好處是有小而輕巧的傳動(dòng)體積，相比與式傳動(dòng)機(jī)要小出很多。沒(méi)有上限的提升高度，但是機(jī)與不一樣，機(jī)要水平運(yùn)行，會(huì)晃動(dòng)、產(chǎn)生噪音，配置一定不可以太過(guò)大，配重裝置并且要安裝到里面沿著向上或向下運(yùn)行，安修比較困難。
（3）卷筒式提升機(jī)構(gòu)：
圖4.3 卷筒式提升機(jī)構(gòu)
常用于帶動(dòng)載物臺(tái)向上向下運(yùn)行的是式升降機(jī)構(gòu)，一般由減機(jī)、、組及繩組成。它的工作原理是；卷筒經(jīng)過(guò)減速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)繩，再經(jīng)過(guò)滑與繩升降載物臺(tái)。
初選為卷筒式升降機(jī)構(gòu)。
4.2鋼絲繩的計(jì)算
鋼絲繩所受拉力S= （4.1)
式中：Q——起重載荷
a——繩系數(shù)目
m——繩系滑輪倍數(shù)
—一根繩繞過(guò)移動(dòng)小車和吊具上的數(shù)
K——滑輪的阻力系數(shù)
表4.1 K的推薦值表
鋼絲繩傳動(dòng)
鏈傳動(dòng)
滾動(dòng)軸承
滑動(dòng)軸承
滾動(dòng)軸承
滑動(dòng)軸承
1.03
1.05
1.04
1.06
S=22001.3/2=1167N
鋼絲繩直徑計(jì)算：
d=C （4.2）
C——直徑系數(shù)取0.114，
d=0.114=3.8mm
取d=6mm
卷筒和滑輪直徑計(jì)算
卷筒直徑D=ed （4.3）
式中e——系數(shù)
d——鋼絲繩直徑
表4.2 e的取值表
機(jī)構(gòu)工作類型
電動(dòng)滑車
動(dòng)臂絞車
其他絞車
手動(dòng)
輕級(jí)
中級(jí)
強(qiáng)級(jí)
18
20
28
30
20
20
30
D=ed=206=120mm （4.4）
滑輪直徑D一般選取為滾筒的0.6倍，但推薦選與滾筒相同，所以滑輪直徑也為120mm。
電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)功率：P= （4.5）
式中：v——升降速度
M——電機(jī)個(gè)數(shù)
——機(jī)率取0.85
P=2201.2/10000.85=310w
選擇配有器的電動(dòng)機(jī)，安便，結(jié)湊。器型號(hào)：R56，輸矩181N.M，輸速37r/min，37.30；Y80，其為1390r/min,額為0.65KW,電量13KG。
設(shè)計(jì)
卷筒直徑D=120mm，卷度L=150mm，節(jié)距螺旋p=7mm，卷筒壁厚為d=10mm，繩的最為S=1167N。
4.3 卷筒心軸的計(jì)算
軸為調(diào)質(zhì)處理過(guò)的號(hào)鋼。
圖 4.4 軸的受力情況圖
心軸的直徑計(jì)算：dA （4.6）
式中：A——系數(shù)取110：
N——轉(zhuǎn)速為37r/min
d=22.3mm，取d=25mm
心軸受力分析
支力：R=（116745+1167110）/135=1339N
R=（1167115）/135=994N
左右輪轂收到的彎矩最大：
M= R45=44730N·mm
M=R25=33475N·mm
疲勞強(qiáng)度計(jì)算
彎曲應(yīng)力=M/0.1d=44730/（0.125）=28.6MPa （4.7）
軸材料為彎曲許用應(yīng)力=100MPa
<所以卷筒芯軸安全
強(qiáng)度計(jì)算
卷筒為低動(dòng)機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力系數(shù)=1.2
M=M=447301.2=53676N·mm （4.8）
=M/0.1d=34.4MPa
<
所以強(qiáng)度校核也通過(guò)。
4.4軸承的選擇
左端軸承
軸承額定凈負(fù)載
C （4.9）
式中：C——軸承額定靜負(fù)載：
P——當(dāng)負(fù)載：
N——安全系數(shù)，本次設(shè)計(jì)選取n=1.04
選用軸承，為6205，軸額定載C=4200N，左承的當(dāng)載荷。
p= （4.10）
式中：f——當(dāng)量靜載荷系數(shù)，本次設(shè)計(jì)取f=1.1；
P=1.11339=1473N
n=1.041473=1532N
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