堆垛机水平行走机构设计【图纸丢失，只有论文】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   （中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州    221116）   摘要： 堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化的巷道中来回穿  梭运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。本文详  细论述了在现代大多数企业中普遍使用的单立柱式堆垛机水平行走机构的设计方案，首先，  提出水平行走机构的总体设计方案。其次，对各个机构的受力情况进行了分析并计算。然后 ，  估取初取值，再进行校核。最后确定各个实际值。   关键词：   自动化；   水平行走机构；   堆垛机；   设计   中图分类号： of (f  221116,  is it in  at  tu of  a of is   is  0  引言   自动化立体仓库是伴随着物流发展而迅速兴起的一种新型仓库，物资储运作业自动化是  其重要的内容，实现仓库物资储运作业自动化，仓库机械设备、管理、信息、人才系统配套、  协调发展是今后重要的发展趋势。而巷道式堆垛机是自动化立体仓库重要的组成部分，因此，  巷道式堆垛机的设计和使用就显得尤为重要。   本设计主要完成有轨巷道单立柱式堆垛机水平行走机构的设计。该行走机构通过在货架  巷道间来回穿梭运行，能及时、准确的把堆垛机及货物自动送到指定位置。   1   行走机构工作原理   行走机构是有轨巷道堆垛机的重要组成部 分，它主要由减速电机、下横梁、主动行走轮  组、被动行走轮组、下横梁导向轮、及缓冲器等零件组成。其基本功能是通过减速电机驱动  主动行走轮组在地轨上运动，以一定的速度安全可靠地完成巷道堆垛机沿巷道方向上的水平  行走运动。下横梁导向轮通过支架固定在下横梁上，使有轨巷道堆垛机水平运行时，能够沿  着地轨行走不至于跑偏，起到导向的作用。缓冲器主要用来吸收堆垛机运行到巷道两端是发  作者简介： 张岩军（ 1985 ），男，在读硕士研究生，主要研究方向为机电一体化技术 .  * 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 -  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   生碰撞产生的能量。行走机构结构简图如下：   减速电机   2传动齿轮   3箱座   4主动轴   5车轮   6底盘   7电机支架   8车轮从动轴   3  （ 1）行走速度   (m/ 4 120，变频调速   （ 2）工作 的环境温度： 40   （ 3）工作情况：每天工作  8 小时，每年工作  300 天   （ 4）预期使用寿命： 10 年   行走轮直径的确定   为了选择行走轮，应考虑以下因素以确定其直径：   （ 1）行走轮上的载荷；   （ 2）制造行走轮的金属材料；   （ 3）轨道形式；   （ 4）行走轮转速；   （ 5）机构工作级别。   行走轮直径主要根据疲劳计算轮压选取，其计算公式为：   3 式中：  疲劳计算轮压（ N） ;  堆垛机正常工作时行走轮的最大轮压 (N)；   堆垛机正常工作时行走轮的最小轮压 (N)；   行走轮许用轮压（ N）。   - 2 -  2R   R F F                                        （ 1）   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   ，堆垛机行走机构的车轮常采用圆柱形的结构形式，与头部带曲率半径的  轨道配套使用，该结构的接触形式为点接触，从理论分析来看，应按点接触计算。这对于新  车轮、新轨道在最初使用阶段与实际情况是相符合的，但在行走机构运行过程中不可避免地  会存在碰撞、发热、磨损等状况，随着使用时间的增长，轨道头部和车轮会出现不同程度的  磨损，车轮与轨道之间的接触形式将逐 步成为线接触。此外，在实际生产中，   轨头部的曲率半径都是 300不论选用何种型号的钢轨，按点接触计算，对结果均无影  响，这也与实际使用情况不符。因此，考虑到实际使用情况，在此按线接触计算，其公式为：   c    1  2     1 1 2 D 车轮直径 (   L 车轮与轨道接触的有效长度 (   1 表 1  由车轮转速决定的转速系数     值      by of  表 2   由工作级别决定的   值    by  表 3  由材料抗拉强度决定的   1 值     of by  注； (1)钢制车轮一般应经热处理，   在确定许用的  时仍取材料未经热处理时的   2 b 。   (2)当车轮材料采用球墨铸铁时，  按   b =500N  取。   由此可得车轮直径的计算公式为：   D (选车轮直径  D=250作等级为  度为  v =40m/宽  B=100轮材料  选用  65b =735知： L=100 =4506000N，  得 :  125000N<4506000N  转速  r/12 100 80 63 56 50 45 40 作级别  4 6 2 拉强度 b （ N/   500 600 650 700 780   C C                                                    （ 2）   式中：  C 转速系数 (按表 1 选取 )；   C 工作级别系数 (按表 2 选取 )；   K 与车轮材料有关的许用接触应力常数 (按表 3 选取 )。   C C C 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 所以安全。   - 3 -  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   4   运行静阻力的计算   ；由于水  平运行时不可避免地会产生一定程度的偏斜，   因此还有导向轮沿轨道侧面的附加摩擦阻力：   这三种阻力之和可用下式计算：   D              2 式中：  运行阻力 (N)；   堆垛机自重 (这里  3000 额定起重量 (为 500  D 车轮直径 (   K车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，通常 K 取 0 5  U轴承摩擦系数；滚动： U=珠式和滚柱式取小值，锥形滚子式取大  值 )；   d轴承内径 (为 36  摩擦系数，这里为 润滑）。   于是得到：   250                       2 5   控制电机的选择   随着科学技术的发展和创新，变频调速技术已被广泛应用于工业生产中，其中应用于起  重机械行业更为突出。这是因为变频调速技术具有效率高、调速范围宽、调速精度高、起动  /制动平稳且冲击小、可实现无极调速及节约电能等优点。而到目前为止，国内大部分起重  机械仍然使用传统的绕线式电动机转子串电 阻调速方式，实现对起重机上各机构起停及运行  速度的控制；但该传统调速方式只能进行有级调速，起动 /制动冲击电流大，存在大量的转  差功率消耗于转子串接的电阻上，致使电机的机械特性很软，调速精度差、范围小，并且对  电动机的电刷、滑环及制动器有比较大的冲击，维修率较高。所以，为满足生产需要，提高  设备的效益，降低维修率，节约电能等，现选用变频调速电机作为本次设计的单立柱式堆垛  机的动力装置。   6   调速电机选型   堆垛机自重  30000N，货物重量 5000N，行走速度  v =40m/力 传递总效率  =  （ 1）   堆垛机行走所需总功率：   1000 60    1000 60 （ 2）   按照满载运行选取所需减速电机的静功率：   p w 入功率储备系数  K   p K W - 4 -  2(G  G ) g        d （ 3）   f                                  0    n 2 (3000 500)            78 F () (3000 500) F  v f p W 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   （ 3）选择调速电机的型号   ，选择电动机型号为   定功率为  4 输出转矩  T=2703Nm。   缓冲器的选择   堆垛机在运行过程中控制系统失控时，就会和巷道口的机械装置发生碰撞，为了减小碰  撞时对堆垛机造成的危害，在堆垛机的上下横梁两端安装了缓冲器。缓冲器主要用来吸收发  生碰撞时所产生的能量，缓冲器的缓冲容量 T 按下式计算：   (2             2中   T缓冲器缓冲容量（ Nm）；   堆垛机自重（    额定起重量（    碰撞瞬时速度（ m/s），  （  v ；   表 4  缓冲器型号及规格      8  根据表  4，选择缓冲器型号为  025。   开式直齿圆柱齿轮传动的设计计算   减速电机与车轮主轴通过齿轮传动连接，设计校核如下：   （ 1）选 择材料，确定齿轮的疲劳极限应力   由表  选小齿轮为  40质处理，表面硬度  60H，大齿轮为  45,  正火处理，   表面硬度  60H  触疲劳极限     查图  6得： 00N/ 50N/ 应力循环次数  N  由式  61 =600511(830010) =0  0 /4=0 接触强度最小安全系数    查图  6得接触强度寿命系数      700=735N/550=594N/ 所以    H=594N/ 曲疲劳极限  查图  6 双向传动乘   5 -  型号  行程  （  最大吸收  能量 时吸收  能量 高撞击  速度 m/s 工作温  度（）  最大有效  重量  5 39 30,000 312 80 312 2                             2 (G G )v     (3000 500)（ 40/60) T Nm      （ 4）   6 用接触应力   =                N 2                 2 6 7 7          7  6 2                          2 2 许用弯曲应力  由式  6 =      Y Y H        N  X 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   查图  6得弯曲强度强度寿命系数   Y 查图  6得弯曲强度强度尺寸系数  Y 1  =1   =37811/70N/, 29411/10N/2)齿面接触疲劳强度设计计算   确定齿轮传动精度等级，估取圆周速度   v =s ,参考表  、 选取齿轮传动的精度等级为  8 级。  小轮分度圆直径  H     d    u 查表  得齿宽系数 d =1  小轮齿数  推荐值  20 40 中选  5，大轮齿数  z 1=425 =100  齿数比  u= 00/25=4  传动比误差 u/u=(22=0<轮转矩   0  Pr/n=0  4/51=749020N荷系数  K   K=使用系数     查表  得   动载系数     由推荐值    齿间载荷分布系数    由推荐值  取  齿向载荷分布系数    由推荐值  取  载荷系数  K   K=材料弹性系数  查表  得  ) 节点区域系数     查表  得  重合度系数     由推荐值    故  轮模数  m   m= 5  圆整得  m=4  小轮分度圆直径  d1=25=100圆周速度   60000 =10051/60000=s 标准中心距  a   a =m(1)/2=4(25+100)/2=250d 大齿轮齿宽   b =100小齿轮齿宽   （ 5 10） =110（ 3）齿根弯曲疲劳强度校核计算   形系数  查表    小轮  轮    应力修正系数  表    小轮  轮    a 6 6 6     6 Z  Z  Z    2KT u 1 E  H  1 3 1 6 3            6 6 6                 2 6 齿宽  b   b=d =00 2 Y  Y  Y   6 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 -  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中国 科技论  文在线   2 2 ( )   25(250 425 24 ) 0 ) 100(100 0 4100 2 4 ) 0 )  重合度系数  Y 故   = a = 2 Y Y 2 749020 151N/  2   110 100 4 100 100 4 156N/  齿根弯曲强度满足要求   （ 4）齿轮其它主要尺寸计算   大轮分度圆直径    d2=100 =400根圆直径  df 00=90mm 00=390圆直径  da 00+24=10800+24=408结语   本次设计从有轨巷道式堆垛机的结构和功能出发，主要设计完成了应用于中小型自动化  立体仓库的单立柱式堆垛机的行走机构 部分的设