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有轨 装车 行走 机构 设计 分析

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画薪crliat创cle e与杜发nieh第17卷第3期0024年5月机电产品开Deevlo四netI&nnovatinofOmcaVol.17,NO.3Ma y.,200 4有轨巷道堆垛机水平运行机构的设计余(1.苏州江南思莫特停车设备有限公司,华江苏1,汪苏州浩2 150 08;. 2苏州职业大学,江苏苏州215011 )摘要:有轨巷道堆垛机(以下简称 堆垛机)是立体 仓库中的主要的起重设备。本文参照G B 38 11起重机设计规范的要求,并结合堆垛机的特点,提出了重量为0.5一l t、立柱高度为10 2om 的单立柱型的堆珠机水平运行机构的系列设计及计算方 法。关健词:堆垛机;水平运行机构;设计中圈分类号:TP23文献标识 码:A文章编 号:10 02一667 3(2 0以)0 3一0 16一0 3O引言堆垛机 是立体仓库 中的主要起重设备,它与高层货架、出人库系统等设备配套使用,其水平运行机构在铺设于地面的单轨上 运行,由于堆垛机是一种非标机械设备,其设计计算过程对于便用可靠性显得十分重要。本文结合堆垛 机的实际情 况,根据GB3 81 1一8 3起重机设计规范的要求l 1 ,介绍在.05一h、1 0一20 m单立柱型的有轨巷 道堆垛机直线 运 行的水平运行机构系列设计的方法。水平运行机构的布置形式水平运行机构由 电机、减 速 机、车 轮 组、缓冲器等组成。它的布置形 式多 种多样,但比较合理的驱 动形式如 图1和图2所示的两 种。图1采用 的是一般卧式减速 器。图2采用套装式 减 速器,与 车轮组 安装 时较简便,并能使运 行机构的总体布置紧凑。2车轮直径 的确定水平运行机 构的 运行速度由立体仓库货物的 出人库工工粤具刁斗田创频率确 定。现在国内运行 机构的运行速度一般取4 0、8 0川了min,车轮 直径主要 根据疲劳计算轮压 选取【 刀,其计算公式为:凡二(ZRn.+R,)/3城F。(l)式中:凡一疲劳计算轮压(N);R旧一堆垛机正常工作时某轮的最 大轮 压(N);R汕一堆垛机正常工作时该轮 的最小轮压(N);Fe一车轮许用轮压(N)。堆垛 机常采用圆柱形 车轮,其轨道采用头部带 曲率半径的轨 道,从纯理论观点来看,应按点接触计算。这对于新轨道、新车轮在 最初使用阶段是符合 实际情况,但随着使用时 间 的增 长,轨道 头部被磨损,车轮与轨道将逐步成为线接触。此外,P2 4一P5 0钢轨头部的曲率半径都是30 0,即不论选用何种型号 的钢轨,按点接触计算,其结果毫无差别,这也与实际使用情况不符。鉴于上述原因,我们按线接触计算阔,其公式为:c F二C,CZD L K,(2)式 中:lC一转 速系数(按表1选取);C厂工作级别系 数(按表2选取);D一车轮直径();L一车轮与轨 道接触的有效长 度(m m);KI一与车轮材料有关的许用接触应 力 常数(按表3选 取)。由此可得 车轮直径的计算 公式为:D)R了(C,C止KI)(3)表1由车轮转速决定的转速系数C,值Tab.1Co effieie ntv aIu eC1de eidedb ythew he elrev圈1采用一般卧式减 速器F ig.1o Hd即1 1回g树叻moto r圈2采用套 装式减速器F抽.2Su ltge a re dmotor转转速速1 12 2 21o o o o80 0 063 3 356 6 650 0 045 5 54 0 0 0r r r/而n n n n n n n n n n n n n n n n n n nC C C: : :0.79 9 90.82 2 20.87 7 70.91 1 10.92 2 2. 09 4 4 40.96 6 6. 09 7 7 7收稿日期:20 0- - 403一,6作者简介:余 华(196 5一),女,苏州江南思英特停车设备有限公司工程师。研究方 向:自动化立体仓储设备、自动化立体停车设备。表2由工作级别决定的CZ值a Tb.2Coef fieientvalu eC:de eidedb ytheac tingIe vel工工作级别别MIM 3 3 3M 4 4 4M 5 5 5M 6 6 6M 7M S S SC C C2 2 21.25 5 51.12 2 21.0 0 0 00.9 9 90.8开发与创断表3由材料抗拉强度决 定的Kl值Tab3Ceo衍eientvalueK:d心ded勿hteamti iareintesnity抗拉强度。伽m/m勺Kl翼 州嘿一嘿黔愕注:l()钢 制车轮一般应 经 热 处理,料末经 热 处理时的氏。(2 )当车枪材料采用球妾铸铁时,在确定许用 的K,值时仍取材按照满载运行选取电动机的静功率几:几二f FV/1XX)x6 ( )x勺。(kw)(5)式 中:P.一静功率(kw);V一堆垛机的 运行速度恤萨mjn);”厂机构的总效率;设”产. 08。初选电动机的制动力 矩:K,值按口、=5 00N /m m之选取。M好习一M门萨J砂IL)toxg.55生一M门。(6)根据式( 2 )可以算出不同直径车轮和不同型号 轨 道配 用的车轮的最大许用 轮 压。下面以运 行速度为4 0-8011 ,/mi n为例,设车轮材料抗拉强度口b二1XX)N/m耐,求得的许用轮压见表4。表4车轮最大许用轮压 c FTab.4Maxallowingwhe elPres svalu eFe徐徐徐4 0 0 063 3 375 5 580 0 02 P P P P PO O OP38 8 8代4 4 4P38 8 82 P4 4 43 P8 8 8P24 4 43 P8 8 82 2 250 0 0MI一M Z Z Z,。3 3 39肠5 5 55214 4 4576 0 0 0497 4 4 4835 7 7 74914 4 4825 6 6 6M M M M M 4 4 45以8 8 88480 0 046 72 2 27849 9 9朝57 7 77 48 8 8 8翻0 3 3 3739 8 8 8M M M M M 5 5 545肠肠757 2 2 24 17 1 1 17X ( )8 8 83979 9 96 686 6 639 31 1 166 05 5 5M M M M M6 6 6礴056 6 66814 4 437 54 4 4630 7 7 735 81 1 16 017 7 735 38 8 8594 5 5 53 3 315 5 5MIM 3 3 37325 5 512 3肠肠6872 2 21154 5 5 566 45 5 51116 4 4 46 570 0 01103 7 7 7M M M M M 4 4 4砧63 3 3110 26 6 661, 7 7 710 34 4 4 45954 4 41 砍洲) ) )58 86 6 698卯卯M M M M M5 5 558印印98 45 5 554 97 7 79236 6 653 16 6 68931 1 1525 6 6 6883 0 0 0M M M M M 6 6 652 74 4 4886 0 0 049 48 8 883 12 2 24784 4 4803 8 8 84 730 0 07947 7 73运行机构的计算3.1运行静阻力运行静阻力包括车轮轴承中的摩擦阻力和车轮踏面沿轨道 的滚动 阻力;由于水平运行时偏斜总是不可避免的,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:。2了 Gn十G.)g,。.,d、.,。.户、rr户一一J一布戒一气几卞U: 二e s)十气。叮个行心邵、,)】J乙式中:f F一运行阻力N ();G- - O堆垛机 自重(kg);Gn一额定起重 量(kg);D一车轮直径();K一车轮沿轨道的滚动摩擦力臂,通常K取. 0 5;D一轴承摩擦系数,滚动:U二. 00巧一. 0 02(滚珠式和滚 柱式取小值,锥形滚 子式取大值);d一轴承内径(m m);1摩擦系数。. 32初选电动机在 选用电动 机以前,应先确定水平运行机构按短时重复工作制决定的接电持续率c J值见表5。表5接电持续率 c J 值a Tb.5Eleetrif ying Per sisten e er atiovalueJe工工作级别别M1 1 1M2 2 2M 3 3 3M4 4 4M 5 5 5M 6 6 6M7 7 7M 8 8 8接接电持续率率l0 0 0巧巧2 0 0 02 5 5 530 0 040 0 050 0 06 0 0 0式 中:M厂制动 力矩(Nm);8一平均角加速 度(ra山s ) z;勒一机构旋转件的 总转动惯量(kg 砂);ML一负载力矩,M= LFV f6 /28 n(Nm);N一电动转速( l/mi n);JM一电动机 的转动惯量( kgmZ);JL一将不同轴上 的所有 运 动件的惯 量转 换 到电 动机 轴上 的等效转动惯量,J= LFV f/3 9.48n你gm勺;t二制动时间( s )。由静功率几和制动力矩M:来初选电动机型号。. 33初选减速器先决定速 比i:= i二nD /10 ( 刃.6 0. V。计算载荷按起动工况确定:凡二玲凡式中:凡 一堆垛 机起 动时的惯性力(N );凡二(Co+n G)V/5 88.6t.,此处t。为满载起动时间,常取6一85。减速器的计算输入功率:P J二Fv e/10 以)x6 ( )x勺。(kw)求得 上 述速比i和功率P J,可选出水平运 行机构的减速 器。在选出以后,将所选的减速器的i值代人式( 7 )反算运行速度V,如果V不符合设计要求,应重选减速器型号。本文下 面计算的运行速度均指实际运行速度。. 34验算起动 时 间与起动平均 加速度启动时间:l,。 ,(G计G jV,.nKG DeZ、,、,、t.=一牛一一(0.97 5入 竺 9 二竺星一二王+二 竺奖华=、(s、(7)一Mh a - -M.一一明。375式中:M如一电动机平均起动力矩(Nm);M厂满载运行时 电动机静阻力矩(Nm),M。二FV f2 /下n 0;GDe电动机转子飞轮矩伐gmZ);K一其他传动件飞轮 矩影 响的 系数,换算到电动机轴上可取1.1一1.2。电动机平均起动力矩,鼠笼式电动机按下式计算:M护(0.7一0.8)M(8)式 中:Mw e电动机实际最 大力矩(Nm);M二(. 07一. 08 )电MN,其中:中1一电动机最大力矩倍数(查电动机样本),M厂电动机的额定力 矩(Nm),MN二9 550P之n(N m),其中:氏一电动机的额定功率(k w)。起动平均加速度:a 二V/60ta(n I /s勺鉴0.7耐523.5验算停车精度根据制动电动机的制动力矩,计算制动时 间a t,单位为(s)。t。=(J砂”JJn斌9.5 5(M砂”泌口开发与创 新式 中:M厂电动机的制动力 矩,查电动机样本。制动距离:SB二(V/ 6 0) (t:+t2 /2)1 X洲)(mm)此处2 t为电动机制动器的释放时间(s)(查电机样本)。停车 精 度:xB= 土中S。蕊土1 0(mm);此 处中为经验值 申二0.1 2。3 6电动机过载验算3 E二上澳琴一十坦终舅卫1+鱼过妙11( k w )( 9 )凡“1以关均。l以月t。, 12U Ut。“式中:Pe邓一电动机在JC2 5%时所需要 的额定功率(kw)。驴二c P J、/J歹丁l (0 )式 中:c P J一所选 电动机的额定功率(kw);Jc - -所选 电动机的c J;p一系数见表6;r一系数见图3。以上 电动机三项 验算只要有一项不通过,均应重选 电动机并重新验算,直至通过为止。. 3 8主动轮打滑验算式中:入厂平 均起动转矩倍数,鼠笼 式取. 0 9入M,入M :电动机启动过载 系数,从产品样本中查得。. 37电动机发 热验算e n P蒸日r Ps t表6系数pTab.6Co effieie ntv alu ep,、,(Gn+G。)Vud、;U以、t夕司一下只于-一下戒一l 、rO U IaU(11)机构工作类型p丝0.5中级0.75熏些1.0超重级1.5式中:U。一粘 着系数,取U声0.1; 5Nt一主动轮的总轮压(N)。. 39选缓冲器缓冲器容量T按下式计算:T=(GO十n G)Vo z /(2x9.8 1)Nm(12)式 中:V厂碰撞瞬时速度,V户(. 05一.0 7)V6 /0比了s;所选缓冲器的缓冲的容量戈 应满足Tn)T的计算公式。口口口日日日日日l口口 日日目目口口口口口口口口口口口口口口口巴巴口口口口口口口口口口口口口国国巴巴口口口口口口口口口口口口口口口网网口口口口口口口口口口口口口口口压压巴巴口口口口口口口口口口口口口口口口口四四口口口口口口口口口口口口口口口口团团团口口口口口口口口口口口口口口口口厂厂口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口4结束语根据以上设计计算和程序,实践中已结合. 0 5一h、10ZOm的堆垛机系列设计任务进行,并经过. 05 t、10。的堆垛机的制成,证明是有效的。丫t。0.20.40.60.8图3邝f(切/tg l的曲线(tg一平 均工作时间)参考文献:l起重机设计规范,G B 3811一83S.2 胡宗武,顾迪民.起重机设计计算MI北京:科技出版社,1 98 7.3 大连起重 机器厂.起重机设计手册【M.沈阳:辽宁出版社,1979.i F. g 3= rf(ta/g t )De sig no fh teLev elMovi ng了 Ha ul,Ma ch in eryo frS /RMa chin eW月刀H田2(1.Suh zouJia n,a nSln即r tPa r i kngeq uiPmentCo.,Ltd,SuzhouJia ng su215008,Ch ina:2.Suh zouAbs tr a ct:S/产R.m achin e15IlnPor ta nter a neVo c ado na lUv mer sit y,Suh zouJia n矛u2 150 11,autom ai tewarehous e.Bai sn gCh ina )o nh teDe sig nCit sehara ctei rsi te,ih tsa r tielei no t rd uee sequ 1Pme ntofh teh tede slg nmeh todofh tele v elmo v ulga r nei hner yo frh te0 5It,nteno nhei g htofh teCa rne10吃omsini geS刀Ra mei hne.o w川s:S刀民a r