【《某中型托盘式自动化立体仓库结构设计案例分析》6100字】

某中型托盘式自动化立体仓库结构设计案例分析为了在有限的仓库占地面积的设计前提下，使货物存储量能够达到中型存储仓库要求，设计选择采用高层横梁式货架结构来直接储存仓库单元内的所有货物，采用堆垛机对仓储单元内的所有货物全部进行堆垛搬运处理来从而实现仓库货物存放出入库的完全自动化，使仓库的运行效率提高。为了更好的衔接货物在货架、堆垛机、传送带之间的交替运作采用托盘来进行货物的存放并且能够实现多种不规则的物料打包存放。该中型托盘式立体仓库由传送带、堆垛机轨道、堆垛机、货架、托盘四部分组成，堆垛机的动力传递装置是一种能够使其呈现水平或垂直地行走的运动机构，堆垛机顶部滚轮被固定在位于仓库顶部的天轨上，这样在堆垛机起重重量较大时不会倾斜翻倒。在保证现有厂房地面建筑面积能够允许的使用条件下，将各排堆货码垛机和固定好的货架分别直接组合起来，每排的一条巷道各自分别配备一台堆垛机，每一组是由一个相邻两排货架和一台堆垛机在货架上驱动进行卸货储运。该中型托盘式自动化仓库的主要工作流程是：将所有货物全部存入仓库时，先将所有货物装好后放置在传送带上的托盘上，传送带将所有货物连及托盘运送至货架前端，然后从传送带将所有货物连及托盘全部取下，并将所有托盘连及其他货物运送至仓库上；将货物取出时的流程与存入相反。1.1设计参数名称参数（单位）中型仓库面积（米）仓库高度10（米）货物尺寸（米）最大货物重量1（吨）托盘数量800个表11.2托盘设计采用统一规格的货架托盘进行存放可弥补因为货物形态和尺寸差异而带来的弊端。自动化的立体仓库中托盘可以起到非常重要的作用，它使得托盘能够更好地衔接到货架、堆垛机、传送带之间的交替运作。托盘主要可以分为中型木质托盘式和塑料托盘，木质托盘的机械刚性良好，所以本文中型托盘式自动化立体仓库就采用这种木质托盘。按照货物的大小和重量来确定货架上的托盘，其结构如图1和图2所示。该托盘由上铺板、下铺板、垫块、横板组成。上下铺板以及横板采用1000×100×20的松木木板，四角垫块采用100×120×200的松木块，横板左右两端垫块采用100×100×120的松木块，横板前后以及中间垫块采用100×100×160的松木块作为支撑，托盘总体约为25kg。图1托盘（SOLIDWORKS）图2（CAD）图1（a）四角垫块图2（a）图1（b）中心垫块图2（b）图1（c）上下铺板图2（c）1.3货架设计横梁式货架是用来储存货物和托盘，其主要包括货架的立柱、横梁、斜撑和地脚等部分，如图3、图4所示。横梁是一个固定在一种货架的两个立柱上，用来承载一个托盘和一件货物。横梁各处的一侧前后两个立柱都主要是通过斜向支撑连接进行货架连接固定，增加了使用时货架的空间整体稳定。由于有时候可能不时出现一些立柱地面不平整等异常情况，因此我们就在仓储货架上的立柱底部特别设置了一个地面踏脚，用以实时控制和自动调节货架立柱高度。为了能够使得横梁能够同时可以承受各类货物较大载荷和较大重量，本文选择了冷弯空心的一种矩形型式的钢材，横梁作为固定式运输货架的一个主体支撑框架结构，横挡的尺寸为100×50壁厚5mm，立柱尺寸一般是100×6。《自动化立体仓库设计规范》中明确规定，货架立柱托盘两侧水平面与货架立柱之间的仓格间隙一般可以控制在50mm-100mm，因此本文可以选择其仓格间隙控制系数设定为100mm，固定立体货架的各个立体货位间的仓格间隙尺寸一般应为1m×1m×1m。图3横梁式固定货架图4横梁式货架三视图图3（a）横挡图4（a）图3（b）立柱图4（b）1.4堆垛机选型1.4.1设备选型原则对于自动化立体仓储设备进行合理的配置和选型，这也是现代化自动化立体仓库仓储建设的一个重要组成部分。自动化的立体仓库装卸设施一般都是投资量大、寿命短、使用年限长，在进行配置与选型时就应该严格地遵循下列原则。1.4.1.1系统化原则系统化管理是在泛指在整个现代物流社会中通过对于整个自动化的各种立体仓库系统设备的合理配置、选择物流系统的基本理念、方法，对于整个自动化的各种立体仓库管理设备正常工作运行中可能需要的所涉及使用到的各个环节管理内容等来进行一种更为深入的系统分析，把将在现代物流社会中基于自动化的各种立体仓库管理设备与整个物流系统的总体与目标、现代物流社会中基于自动化的各种立体仓库管理设备之间、现代物流社会中基于自动化的各种立体仓库管理设备与整个物流系统操作者之间，以及将在现代物流社会中基于自动化的各种立体仓库管理设备与整个物流系统操有机地地结合了一起，使之更好地将和改善了各个环节的管理功能,使得基于自动化的立体车库仓储管理设备不仅可以做到充分发挥其最大化的效能，并且从而可以做到让整个物流系统的一个整体效益可以达到最优。1.4.1.2适用性原则适应性促进了使物流装置达到其所需的使用要求的技术能力，基本上包含了适应性及其实用。在商品的配置与选择物流中心设施时，应充分地注意了解到物流中心作业的实际需求和发展计划的相适应，并且要符合商品的特点，适应供货量大小的需要，适应各种条件及多样化作业的需要。首先我们应该清楚物流管理中心的各种设备所具有的必须功能，然后再综合考量各种机械设备的性质，能够做出什么样的操作。只有在充分考虑到其使用需求，当选择物流机械设施时，这些技术才能够很好地充分体现对物流机械设施的适应性，获得更多的投入和经济效益。1.4.1.3先进性原则较大的技术的应用先进性，泛指根据配置和所使用需要及时选用的科学物流管理设施及其所需要采取的相关各种科学物流管理工艺与技术设备都具有能够真实反映当前相关科学物流技术的先进研究成果，在主要的物流技术基础性能、自动化管理水平提高程度、结构功能优化、环境卫生、操作安全条件，现代新一代物流技术的实际应用运行和推广应用过程中都可以具有较高的专业技术性和先进性，并且在技术时效性这个特点方面充分符合了物流技术对于促进我国物流经济社会持续发展的实际需求。1.4.1.4低成本原则低成本就是指物流企业所开发生产的物流专业机械装置在其实际使用寿命中因其周期性占的成本相对较少。它不仅在产品价格上仅仅是一次性的购买而且成本费用低，更重要的一点是我国物流行业机械设备在国际市场上的实际使用均价成本相对较低，任何先进物流行业机械设备在国际市场上的实际使用均价都会长期受到各种社会经济性和环境因素的严重制约，低成本也是我们目前评价我国物流行业机械设备生产技术应用可行性的一个重要衡量标准和理论基础。1.4.1.5可靠性和安全性原则可靠性主要是泛指各类物流机械装置具有按所规定运行的时间与条件，完成必须要求的规定任务的技术能力。它主要是关于物流工具和其机械设备的基础技术性能指标，是反映了物流工具和其机械设备的各种功能运行在一个时空范围内的稳定与可持续。安全属性就是指各类物流工具或者机械器材在运输过程中为了确保自己人身和货物安全以及环境免受危害发挥的作用所必须具有。它主要包括了对所有设备进行自动控制的特点、自动维修的性能，以及实施错误运行的防护和报警装置。随着我国物流工艺和作业的现代化技术水平的进步和提高，其可靠性与安全性也日益成为了衡量各种设备优劣与否的重要考虑因素。1.4.1.6一机多用原则一机多用性就是指各种大型物流作业机械运输装置必须能够具有一机多样化的使用功能，并且它们必须可以同时适应多种物流工况需要进行物流作业。配置和管理选用一机多用的现有物流作业设备，可以真正做到一机多用，同时可以实现多种不同的物流作业管理环境下连续同时进行物流作业，这样就更加安全有利于有效缩短和大大降低物流作业管理环境，提高了物流作业管理效率，并且大大减少了现有物流作业设备的使用台数，便于对现有物流作业设施人员进行日常管理。1.4.2堆垛机的选择堆垛机是立体仓库中最重要的运输设备。堆垛机的主要用途是在高层货架的巷道内来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反，将货格内的物品取出至巷口。此类使用对于巷道型堆垛机从其结构与性能等各个方面都提出了相应的严格要求。1.4.2.1堆垛机的分类堆垛机根据规模大小进行分类，高度10m以下为低层型，10~20m为中层型，20m以上的为高层型；根据驱动的分类可以将其划分为下部驱动型、上部驱动型以及上下部驱动型三种。就结构而言，高度在6m以下的小型堆垛机是桅杆式的，高度在6m以上的堆垛机采用箱式框架结构形式。按堆垛机的动作可分为单循环和复合循环两种。前者分别实现入库动作和出库动作，后者可连续实现出入库动作；按运转方式，堆垛机可分为自动操作和手动操作两种。高级机种还有一种是手动定位停止，货物出人库可以是自动或半自动的。1.4.2.2巷道式堆垛机巷道式堆垛机目前是应用最广泛的在工业自动化立体仓库系统中的一种货物堆垛机械也就是卧式巷道型货物堆垛器。巷道式货物堆垛起重机主要用途是随着高层建筑物品和立体仓库的正式诞生和工业发展而进一步成熟发展起来的一种工业专用型货物起重机械，有轨电车巷道式式堆垛机的快速作业巷道高度一般至少可达12m以上，堆垛机通常可以在固定的作业路径上同时进行快速运动，控制简单，造价低，通常我们可以在没有高层建筑物品装卸货架的狭窄巷道内快速进行堆垛作业，常需要配备各种不同出入库的物料输送机和传动系统或输送装置。支承机车安装在高于地面的运行轨道上，用下部的传动车轮机构进行支承与动力驱动，上部则在车轮两端设有一个横向水平传动引导轮，运行传动机构则直接布置在下部。1.4.3堆垛机的结构堆垛机作为一种新型的自动化立体仓库生产运输过程中的一种搬运设备，它直接决定了其必须能够水平地在巷道内进行运输、能够把各种货物运送至不同高度的位置并且将各种货物安全地放置在固定一个货架的仓格内部，这就使得一台堆垛机本身的结构可以能够使其具备三个位移的空间自由度。目前，堆垛机从基本的结构类型上我们可以将其划分出来，它们可以被细化地归类为单立柱堆垛机和双立柱堆垛机，这两种堆垛机主要适合于一些货物重量相对较轻、货架高度相对较小的立体仓库。但本文所需要求的运输货物最大承载载荷重量应该只能达到1吨，并且本文设计的货架高度应该是8米左右，不适合采用单一的立柱堆垛机，因此本文针对双立柱的堆垛机进行选型。堆垛机主要包括托盘装卸货叉，载物摊铺台，横梁，立柱，底盘和升降机等组成。考虑到货物重量有可能较大、堆垛机经过长时间的负载工作之后，钢丝绳可能会出现断裂或者延伸长度的情况，因此本文针对堆垛机的升降传动系统选型采取了链条式。1.4.1.1载货台载货台主要由一个链条式轴承连接器、复合式的滚动柱式轴承、承载载货的平台整体框架和一个托盘式的专属载货叉三个大部分部件组成，载货台的整体框架一般都主要是用优质的中型钢螺栓焊接螺母制造而形成，载货平台整体框架上的其余一些零配件则一般是通过一个螺栓式焊接螺母将所有零配件进行焊接固定。链条式驱动连接器和起重卸料链条相互关联，进而直接驱动实现整个起重卸物工作台的物品吊起和物品的下放。四个直接复合式的滚动导轨轴承分别同时固定在载货台的左右立柱两端，一个直接安装在货物立柱上的导轨轴承和复合式的滚动导轨轴承可以直接组合起来使用，对载货台的前后升降点和移动方向进行了精确导向，防止载货平台前后升降时左右过度摇晃和前后不停摆动，避免因载货台正常工作时不稳定引起的货物从平台跌落、载货平台与货物立柱之间的剧烈碰撞而摆动造成的货物堆垛装卸机械在使用寿命上的减少以及降低了效率等。载货输送平台在一般较大的立库中被广泛应用，用它来进行输送和装卸携带各种货物的托盘，托盘货叉其实就是一种用托叉取到携带物品托盘的一种快速执行输送装置，其随着整个载货输送平台的快速移动而可以进行快速升降，大大提高堆垛机叉取货物时的能力，往往堆垛机的两个货叉是可以双向进行伸缩，即一个堆垛机货叉能够对于整个堆垛机两侧的货架进行货物的存货和取出。由于这种托盘形式的堆垛机一般都需要货叉与托盘的高度配合，因此我们就非常需要针对这种托盘式货叉各种类型进行整体设计和加工选型。1.4.1.2堆垛机横梁堆垛机的横梁主要部件包括钢板复合梁和滚动链轮轴承，连接好的钢板，梁和滚动链轮。由于结构选型所要要需的高层堆垛机结构整体内部结构相对比较高，存取货物到位于最高层堆垛货架上的最低级堆垛货物时，货物所可能产生的较大倾覆移动力矩相对比较大，堆垛机在高层货物上可能发生较大倾覆的经济危害和安全风险相对比较高，所以我们在首次进行堆垛机的结构选型中就应该要求在每个堆垛横梁上都必须安装一个采用复合式或滚动式的轴承。复合板式滚动引线轴承系统可以和固定在堆垛仓储货架顶端的各种引线导轨相互串联进行各种分段式的滚动组合利用，用来有效率地防止立体堆垛机取货运行过程中可能发生了各种倾覆性的问题，使得完全自动化的立体堆垛仓储更加安全可靠地正常工作运行。横梁结构是通过将双层钢板和载货堆垛机的钢板立柱相互连接紧紧固定在一起，既不仅可以有效保证钢板立柱平衡稳定，又同时可以对用于载货装卸站台的堆垛提升机和降落结构起到有效的活动支撑保护作用。当一辆载货机在站内的平台上飞机升降时，堆垛机横梁主要对其起支撑的作用。链轮机构主要由链轮、轴承座、轴承及链轮轴三个部分组成，链轮机构同时也是升降传动系统的一个重要组成部分，其功能是通过链轮的自身旋转来带动链条的运动，最后通过链条把载货平台移动到链轮上。1.4.1.3堆垛机立柱立柱主要部分包括上侧导轨连接处的钢板、导轨、工字钢、侧板和下侧导轨连接处的钢板等部分。立柱钢板是通过下侧相互连接的立柱钢板将其横梁固定连接到挂在堆垛机的支架底盘上，上下两侧相互连接的立柱钢板和挂在堆垛机上的横梁之间通过一根连接螺栓相互连接，对于垛机横梁之间具有固定和增强支撑性的作用。两条导轨都可以是通过两个螺钉直接分别固定在一