巷道式双立柱堆垛起重机设计【含CAD图纸和说明书】
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含CAD图纸和说明书
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毕业设计开题报告题 目: 立体仓库巷道式双立柱堆垛机设计 学生姓名:专 业:指导教师:毕业设计开题报告1文献综述: 伴随着科学技术的快速发展、土地资源的日趋紧张、人力资源成本的逐渐升涨,越来越多的企业,将生产制造及物流配送系统的自动化作为重点投资的领域,以此来达到提高生产效率、节约生产成本的目的。因此,随着工业自动化水平的不断提高和物流业的速度发展,自动化立体仓库技术得到迅速推广,其技术水平和仓储机械设备的动态性能也在不断提高。自动化立体仓库作为一个集机械、电控、软件于一体的集成系统,越来越受到各类企业的青睐,广泛应用于加工制造、烟草、医药、食品、物流配送等行业。因此,针对不同企业生产的实际情况,合理规划自动化立体仓库的布局,设计自动化立体仓库的关键设备对于发挥立体仓库的综合效益具有重要的现实意义。应运而生的堆垛机是仓储机械设备最重要的搬运设备,代表着自动化立体仓库的技术水平,其运行效率直接决定着自动化立体仓库的工作效益。 物流(Logistics)是物资实体(物资及其载体)的物理流动过程,即物资场所(位置)的转移及时间的占用1从第三代自动化物流起,广泛采用现代化的物流设备,自动化立体仓库也随之发展起来,并迅速成为最典型的现代化物流设备,继而成为现代化物流系统的核心组成部分。巷道堆垛机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机,通常简称为堆垛机2因其具有较高收发效率,较低的储运费用,缩减占地面积以及减少人力资源投入等优点,所以作为货物存取设备,很快在自动化立体仓库中得到广泛应用。11国内外巷道堆垛机的技术现状 堆垛机技术是伴随着自动化仓储技术慢慢发展起来的。最近几年国内的自动仓储技术得到了快速发展,堆垛机也在行走速度、定位精度和减噪等技术指标上有了很大的改进,并在机械制造、汽车、纺织、铁路、烟草等行业得到了广泛应用。但是跟国外比较,我国堆垛机存在最低存取货物高度比较高,高速运行时噪音比较大,而且稳定性差等问题,所以我国堆垛机在综合性能方面还亟待改善3 随着我国物流总量持续上升,自动化立体仓库规模的扩大与快速响应客户要求的提出,堆垛机要在极短的时间内完成拣选、配送等任务,必须不断地提高堆垛机的响应力、 缩短堆垛机的运行周期和要求更高的整体性能,以提高整个仓储效率满足其要求。随着物流仓储技术的快速发展,物流仓储的高效率性对堆垛机的存取速度提出了更高的要求,研制运行平稳可靠、认址准确、起动制动灵敏、运行振动小、噪音小等综合性能高的堆垛机成为今后的主要发展方向412堆垛机运行方式选择堆垛机按照运行方式可分为无轨巷道式和有轨巷道式2 。无轨堆垛机适用于作业次数不太频繁、作业高度不太大的仓库,特别是在普通仓库改造成中、低层货架的仓库时,尤为适用。与无轨巷道式堆垛机相比,有轨巷道式堆垛机在结构上有很大不一样:它采用钢轮在轨道上运行,使其能沿着仓库巷道内设置好的地轨水平运行,作业高度视立体仓库的高度而定。本文选择设计有轨巷道式堆垛机。13 堆垛机结构形式选择巷道式堆垛机按结构可分为单立柱型和双立柱型5 。单立柱堆垛机的机架结构由一根立柱、上横梁和下横梁组成,或仅由一根立柱和下横梁组成,整机重量较轻,制造工时和材料消耗少,适用于起重量 2t 以下、起升高度在 16m 以下的仓库。双立柱堆垛机的机架结构由两根立柱和上、下横梁组成一个矩形框架,结构的刚度和强度较好,质量比单立柱大,适用于各种起升高度的仓库,起重量一般可达 5t,必要时还能更大 , 可用于高速运行。本文以双立柱堆垛机为设计对象。双立柱机构的堆垛机的机架由两根立柱和上横梁,下横梁组成一个长方形框架。立柱形式有方管和圆管。双立柱堆垛机的最大优点就是强度和刚度都比较好,并且运行平稳。一般对于起升高度较高,起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库堆垛机,都采用双立柱的结构。双立柱堆垛机的起升机构一般都采用钢丝绳传动,有电机减速机驱动卷筒)转动,通过钢丝绳牵引载货台沿立柱作升降运动。如图1为巷道式堆垛机图1巷道式堆垛机14工作流程 堆垛机在接收到控制计算机发来的作业指令之后,由初始位置进入到巷道内,于此同时载货台也沿立柱导轨垂直运动,水平位置和垂直位置基本到达指定货位后,进行对位校准,货叉叉取货物,并将其托至载货台上,堆垛机由指定存取位置返回巷道口,货叉运行将货物放置到输送机上。 堆垛机只有两种作业任务:出库作业任务和入库作业任务。作业指令的接收方式随控制方式的不同而不同。在联机自动控制方式下,作业任务指令由控制计算机发出;在单机自动控制方式下,作业任务指令有操作人员通过触摸屏进行设置; 入库操作主要流程为:货物通过输送机运送到该巷道口之后,在初始位置待命的堆垛机将货物叉取到载货台上;在巷道内运行过程中水平运动和垂直运动同时进行使载货台到达指定货位并校位停准;货叉运行将货物叉放到货架上,完成入库操作之后,堆垛机运行到巷道口指定位置等待下次作业任务。 出库操作主要流程为:堆垛机在接收到指令后,有初始位置运行到指定的货位校位停准之后,进行叉取操作,之后在巷道内水平和垂直方向同时运动,到巷道口之后校位停准,将货物叉放到输送机之上,随后堆垛机转入下个指令的执行当中,巷道口的输送机将货物输送到出库口;15各个机构介绍 (1)水平行走机构是堆垛机的三大组成部分之一,主要由减速电机、行走轮组、导向轮及缓冲器等组成6。其基本功能是减速电机驱动行走轮组,在轨道上运动,从而完成堆垛机沿巷道水平方向上的行走运动。导向轮固定在下横梁上起导向作用,使堆垛机水平运行时沿着轨道行走不跑偏。缓冲器用来吸收能量的,当堆垛机运行到巷道两端时可减轻碰撞7。 行走机构结构简图2 如下:1-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 图2 水平行走机构结构简图(2)堆垛机垂直提升机构由提升传动系统、提升导向装置、载车台、提升钢架、防坠安全装置等几部分组成。堆垛机垂直提升的实现方式主要有:液压提升系统和机械提升系统两种类型。机械提升系统又可细分为钢丝绳提升和链条提升两种类型。机械提升系统与液压提升系统的性能特性分析对比如表 1 所示8: 表1 机械提升与液压提升性能分析对比表根据表中各提升方式特点的对比,并结合所收集的资料可看出:液压系统的控制部分原理复杂,要求高。钢丝绳提升系统的精度低,但装置简单成本低,对于大型立体仓库,足以满足立体车库堆垛机对平层精度的要求9 (3)堆垛机货叉采用3级直线差动机构,这种结构形式的货叉由动力驱动和上、中、低3叉以及导向部分构成,低叉固定在载货台上,中叉可在齿轮齿条的驱动下,相对于低叉向两侧伸出一定距离,上叉在安装于中叉上的增速机构的带动下相对中叉向外伸出更长的距离,实现向货位内存取货物。同时三层货叉相对运动时,采用了滚轮与滚道的纯滚动摩擦,最大限度地减少了工作摩擦阻力10 下图3为当堆垛机的货叉上叉运行到最大距离时,各插板的支撑结构简图,其中低叉固定在载货台上,中叉运行到货叉行程的1/3距离,此时有2个导向轮支撑,上叉相对于中叉运行货叉行程的2/3,刚好也有2个导向轮支撑,与中叉相连11 1低叉2中叉3上叉图3 叉板之间的支撑结构 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径:本课题要解决的问题:本课题要求设计一个双立柱堆垛机,最大载重200kg,起升高度20m;要求确定总体方案,完成总体设计和装配图,以及各部分结构设计和零件图,最后进行必要的参数校核。总方案设计:图4堆垛机框架本项目所用堆垛机有如下几部分构成:金属架构、行走轮箱、垂直起升机构、载货台及货叉机构等组成。能实现三个自由度运动功能,即堆垛机沿巷道水平运动、载货台垂直运动、存取货机构沿货仓方向双向伸缩 1. 水平运行机构动力传动 堆垛机的水平行走机构由电动机、传动机构、同步机构、行走车轮、导轨、导向轮和堆垛机底盘等部件组成。驱动动力由驱动电机输出,经过减速器的减速,降低了输入动力的转速后,通过齿轮副,将动力传入堆垛机的主动轴,带动行走车轮转动,实现水平行走运动。2. 垂直机构动力传动 本项目中起升机构选用钢丝绳,整个起升机构就是一个最为简单的卷扬机。起升电机及卷筒用螺栓连接在堆垛机立柱背部的支座上,和上横梁导轮保持平行一致。驱动动力由驱动电机输出,通过钢丝绳带动载货台沿立柱的导轨上下移动。 3. 货叉机构动力传动 图4货叉机构,下叉1侧面装有轴承4并固定在载货台的台架上,中叉2的下板与工字行导轨相连,上叉3的顶板与立板相连,在立板上装有轴承4。货叉由减速电机9通过链条带动上叉3沿着中叉2中的工字行导轨运行。中叉在齿轮,齿条的驱动下从中叉的中点向前或向后移动大约自身长度的一半;上叉可从中叉的中点,通过链轮,链条的驱动下向前或向后伸出比自身稍长的长度。 1下叉 2中叉3上叉4轴承5齿轮7链轮8联轴器9减速电机图4 货叉结构 参考文献1 中华人民共和国国家标准 GB/T18354-2001 物流术语(下).2 陈军. 物流自动化设备M. 徐州: 中国矿业大学出版社,2009.3 金琦淳,胡元,崔吉.自动化立体仓库中堆垛机的设计J.制造业自动化 2012,34(4):116-118 4 聂新年.巷道堆垛机控制系统的设计.J.装备制造技术,2010,(5):64-65.5 肖生苓. 现代物流装备M. 北京: 科学出版社, 2009. 6 D. Wang, C. Li. Self-adaptive Dynamic Matrix Control for High-speed Machining Servo ControlJ. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2003, 21(10): 733- 738 7 张岩军. 有轨巷道堆垛机水平行走机构的设计.J. 中国科技论文在线, 2010, 10: 1-8 8 张刚, 孟如. 巷道堆垛类机械式停车系统J. 农业装备与车辆工程, 2005, (3): 37-39 9 张建锋, 武瑞之. 升降横移式立体停车库提升安全性研究. J. 机械制造, 2009, (3): 29-31 10 梁睦. 堆垛机三层货叉直线差动机构的设计J. 起重机运输机械,20
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