第一章 物流机械设备.ppt

1、物流机械与设备,交通与汽车工程学院,梁 涛、牟 峰,推荐教材: 现代物流设备主编：黎青松 重庆大学出版社09.02 参考书籍： 1、物流机械设备的运用与管理主编：魏国辰 中国物资出版社02.01 2、物流装备主编：周银龙 人民交通出版社 05.01 3、现代物流装备主编：姜大立等 首都经济贸易大学出版社 04.01 4、物流技术与设备主编：潘安定 华南理工大学出版社 05.10 5、物流机械主编：常红、孟初阳 人民交通出版社 03.03,第一章 绪论 第二章 包装设备 第三章 集装单元化设备 第四章 仓储设备 第五章 装卸搬运设备 第六章 运输设备 第七章 流通加工设备 第八章 物流信息采集与

2、传输设备 第九章 物流设备的配置、选择与管理,目 录,第一章 绪论,1.1 物流设备在物流业中的作用 1.2 物流设备的分类 1.3 物流设备的发展现状与发展趋势,本章从物流系统出发，将主要介绍物流系统对物流设备的要求、物流设备的概念及其类别体系，并对物流设备的基本结构、基本功能、基本特性、发展趋势、管理的基本任务、主要内容作一综合性、总体的描述。,1.1 物流设备在物流业中的作用,物流系统,人人是物流系统的核心要素，是物流系统的主体。人是保证物流得以顺利进行和提高物流管理水平的最关键要素。,财是物流系统中不可缺少的资金要素。,物物是物流系统中的基础要素，是物流劳动对象。,信息 信息化是企业当

3、前和未来竞争的制高点，是企业促进经济增长的关键。物流系统的一切活动，都依赖于物流信息。,组织管理组织和管理是物流系统的支持要素和“软件”，起着连结、调运、运筹、协调、指挥各要素的作用。,物流设备普及程度的高低，直接反映着一个国家现代化程度和技术水平高低，决定着物流作业和作业规模。正确、合理地配置和运用物流设备，是提高物流效率的根本途径，也是取得良好物流效益的关键环节。 因此，物流设备是实现物流功能的手段和技术保证，是实现物流现代化、科学化、自动化的重要手段。,设备物流设备是物流劳动工具，是物流系统的物质技术基础。,物流系统,系统输入：,系统输出：,商品的位移,劳务服务,信息服务,其它服务,物流

4、系统的活动表现为物流劳动者运用物流设备设施，作用于物料、货物的一系列生产活动。物流活动不仅要调动人的主观能动性，还要依赖物流机械设备。,物流机械设备是物流系统的物质技术基础 物流机械设备是物流系统中的重要资产 物流机械设备涉及物流活动的每一环节 物流机械设备是物流技术水平高低的主要标志,物流机械设备在物流系统中的地位和作用,物流系统规划和设计对物流机械设备基本要求 物流系统机械设备不是越先进越好、越多越好，必须根 据物流系统目标，即最小成本，最好的服务质量来考虑系统 中的物流机械设备的配置。 在物流系统规划和设计时，一般对物流机械设备提出如 下基本要求： 合理采用：合理采用物流机械设备有三层含

5、义，一是合理 采用物流机械系统（机械化系统、半自动化系统和全自动化 系统）；二是合理选用物流机械设备；三是配套使用。 保证快速、及时、准确、经济运送货物 尽量选用标准化器具和设备 灵活、具有较强适应性 充分利用空间 减少人力搬运,一、物流设备的概念 物流设备是指进行各项物流活动所需的机械设备、器具 等可供长期使用、并在使用中基本保持原有实物形态的物质 资料。它不包括建筑物、装卸站台等物流基础设施。,1.2 物流设备的 分类,二、物流设备的类别体系 一般最常见的是按照设备所完成的物流作业来划分，可 把物流设备划分为： 包装设备; 集装单元化设备; 仓储设备； 装卸搬运设备; 运输设备; 流通加工

6、机械； 物流信息采集与传输设备。,一、物流设备的基本结构 各种物流设备性能、用途、结构千差万别，从它们 的组成的结构性能上看，一般都有四个基本组成部分。 (一)动力部分 物流设备常用的动力装置有1. 电动机、2. 内燃机。 (二)传动部分 1. 机械传动；2. 液压传动；3. 液力传动。 (三)工作部分 (四)控制部分,物流设备的基本结构、功能、特性,1.电动机 电动机是将电能转变为机械能的动力装置。 它具有结构简单，使用方便，重量轻，效率高，成本低 易实现自动化，没有污染等优点，又有较好的工作特性，能 满足大多数物流设备的拖动要求，广泛用于各类物流机械设 备中。 物流机械设备选择配套电动机的

7、要求是： 电动机的技术性能必须满足物流机械设备的要求；电动 机的容量能充分利用；电动机的结构型式和冷却方式应适应 工作环境条件；电动机的经济性能应该是先进的。,返 回,2内燃机 内燃机是将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的动力 装置。 内燃机按所用燃料分类，可分为柴油机、汽油机、煤气 机等。内燃机的优点是：热效率高、功率范围广、转速范围 广、启动快、配套与操作方便等。 内燃机作为动力装置在物流 设备中应用极广，如载货汽车、 船舶、小型飞机、内燃机车、内 燃叉车等，大都以内燃机为动力， 尤其是以柴油机为动力。,返 回,选择柴油机时，首先应根据其特性，判断其动力性能(转 速、扭矩、功率)是否满足不

8、同配套机械的工作要求，然后再 根据所选择工作转速的负荷特性，判断所选择柴油机能否经 常在经济负荷运转。如能满足上述要求，则选择是合理的。此外还应考虑柴油机的体积小，重量轻，维修方便等要 求。,返 回,(二)传动部分 传动部件是将机械设备动力部分的动力和运动传给机械 设备工作部分的中间装置，是连结动力部分和工作部分的桥 梁。 常用的动力部分都有很高的转速，而工作部分由于不同 工作条件等原因，往往不需要那么高的运动速度，并且还要 求进行速度的调节变化，这就依靠传动部分的特殊功能来实 现，如起重机中的减速箱。 传动部分传动形式很多，物流设备常用的传动形式有： 1机械传动；2液压传动；3液力传动,返

9、回,1机械传动 在物流设备传动部分中机械传动应用的较为广泛。 机械传动作用主要表现在三个方面： (1)传递动力。 (2)改变运动速度和方向。 (3)改变运动形式如工作机构可以产生转动、直线运动、摆动、间歇运动或沿任一轨迹运动。,返 回,返 回,返 回,带传动知识,物流设备中常用的机械传动形式有： 1. 带传动是利用胶带与带轮之间的磨擦作用将主动带轮的转动传动到另 一个被动带轮上去的传动方式。其优点是：传动平稳，噪音小，结构简 单，可长距离地传递能量，可缓冲振动，有超载保护作用。带传动常用 在内燃机搬运车辆、输送机等物流设备中。,返 回,返 回,返 回,2. 齿轮传动是用齿轮的轮齿互相啮合传递轴

10、间的动力和运动的机械传 动。其优点是：尺寸紧凑，承载能力高，传动效率高，工作可靠，寿命 长。齿轮传动在起重机、输送机等物流设备中应用较为广泛。,齿轮传动,动画演示： 圆柱直齿轮传动圆柱斜齿轮传动内啮合齿轮传动 螺旋齿轮传动人字齿轮传动曲齿锥齿轮传动 圆柱蜗杆齿轮传动锥齿轮传动锥蜗杆齿轮传动 直齿条传动斜齿条传动,返 回,3. 螺旋传动是通过螺杆与螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。其 优点是结构简单、工作平稳，易于自锁，所以在流通加工机械、起重 机、输送机中得到广泛应用。,返 回,4. 链传动是通过链条与链条齿轮连续不断地啮合来传递力和运动的机械 传动。其优点是：平均传动比准确，传动效率高，

11、可在恶劣条件下工 作。输送机、起重机常采用这一传动形式。,2液压传动 液压传动是以液体(液压油、矿物油)作为工作介质通过 液压元件来传递力和运动的传动形式。 液压传动与机械传动相比，具有体积小，重量轻，反应 快，冲击小，运行平稳，能实现大范围无极调速，便于布 置，自润滑性能好，容易进行过载保护等优点，在物流机械 设备上越来越被广泛应用，如船舶、飞机、叉车门架前倾后 倾、叉车货叉上下移动都采用液压传动。 液压元件是液压传动正常工作的条件，液压元件可分为 以下几类： (1)动力元件；(2)执行元件；(3)控制元件；(4)辅助元件。 液压传动工作时，选用液压油必须符合技术要求，且保 持清洁，严防杂质

12、、水混入油中，此外，还要正确使用液压 元件。,返 回,(1)动力元件。它的功能是将发动机或电动机的机械能转换为工作液体的压力能。一般最常见的形式是液压泵。,返 回,(2)执行元件。它的功能是将工作液体的压力能转换为具有 一定运动形式的机械能。常见的是做直线运动的液压缸和做 回转运动的液压马达。自卸汽车的举升缸和起重机的变幅缸 采用的都是液压缸中的柱塞式液压缸，在液压起重机的回转 机构和起升机构中应用的是液压马达。,返 回,(3)控制元件。它的功能是控制工作液体的压力、流量和流 动方向，使执行元件按所要求的速度、方向和作用力动作。 常见的有方向阀、压力阀、流量阀等。,返 回,(4)辅助元件。它的

13、功能是保证液压传动系统可靠、稳定、 持久地工作，起辅助作用。最常见的有滤油器、空气过滤 器、油箱、油管、密封件等。,返 回,3液力传动 液力传动是靠叶轮与液体之间的流体动力作用来传递能 量的流体传动。 其优点是：缓冲和防振性好，过载保护好，甚至当输出 轴卡死时，动力装置仍可运转而不受损伤，易实现自动变速 和无级变速，还可以传递较大的动力。所以能广泛应用于起 重运输机械以及其他冲击大、惯性大的传动装置中。,此外，传动部分还有气力传动、电力传动等形式，一般 来讲，在物流机械设备上也采用以上传动形式组合成的联合 传动，联合传动能取长补短，发挥更大的传动效率。,返 回,(三)工作部分 工作部分是机械设

14、备直接进行工作的部分，是一台机械 设备的用途、性能综合体现的部分，也是体现一台机械设备 的技术能力和水平的部分。它标志着各种机械设备的不同特 性，是机械设备主要区别和分类的依据。,返 回,物流设备中的工作部分，根据其不同的工作要求而千差万别，型式多样。有的是用来提升和装卸搬运货物，如各种起重机的吊钩部分，叉车的货叉部分；有的是用来运送货物，如飞机的货舱，载货汽车的车箱；有的是用来改变产品的形状和尺寸，如剪切机等。,(四)控制部分 控制部分是为了保证作业质量和安全，提高工作效率， 减轻劳动强度，节省人力、物力而设置的那些控制器。 控制部分是由控制器和被控制对象组成的系统。 不同控制器组成的系统也

15、不一样。有手动操纵代替控制 器的手动控制系统；有机械装置作为控制器的机械控制系 统；也有气压、液压装置作控制器的气动、液压控制系统； 还有电子装置或计算机作为控制器的电子或计算机控制系统 等。随着科学技术发展，计算机控制系统在物流设备中得到 了广泛应用。,返 回,二、物流设备的基本功能 物流设备基本功能是构成其使用价值的基本条件。 由于使用目的的不同，对其基本功能也有不同的要求。 (一)提供完成某一方面工作的能力 这是物流设备的基本功能。每一台物流机械设备都是为了完成某一 方面工作而存在的，例如，载货汽车提供最大质量，完成对货物的运输 工作；起重机提供起重量、起升高度，完成对货物的装卸搬运；输

16、送机 提供生产率，完成对货物的连续输送等。 (二)由单机、辅机、主机组成生产线，从事物流作业 为了完成一系列物流活动，常常由单机、辅机、主机形成物流机械 系统，例如，包装生产线、货物分拣机械系统、自动引导搬运车系统 等。 (三)改变产品形状、尺寸，对产品进行深加工 为方便流通，能够根据生产的用户需要，快速、经济、准确地对产 品进行深加工，如各种流通加工机械。,返 回,一、物流设备的发展概况 第二次世界大战后，工业生产、科学技术、经济得到了 迅速发展。物流业以及作为物流业的硬件设施物流设备 也得到了相应的发展。,1.3 物流设备的发展现状与发展趋势,从海上运输设备来看，20世纪5060年代，散货

17、船舶的载重量一般是几千吨至1万吨，运输的货物以煤、大宗建材为主。 超巴拿马型的散货船，其最大载重量达到了36.5万吨；超大巴拿马型集装箱船载箱量高达8700TEU，航速达到了36kn。 1knot(英节)=1.853km/h。 （1海里=1.853km ，1节=1海里/小时 ）,注：TEUtwentyfoot equivalent unit，标准箱(系集装箱运量统计单位,以长20 英尺的集装箱为标准) ,目前20ft集装箱货物装载量一般为1012t。,巴拿马型散货船,返 回,20世纪60年代末，在公路上首先出现了集装箱运输。集装箱运输因为具有能实现全部机械化作业、提高装卸效率、提高货运质量、适

18、合组织多式联运的运输方式等优点，改变了件货运输和装卸的落后状况。 汽车运输快捷、方便，能做到“门到门”输送，满足小批量、多品种的原材料、产成品的输送要求。,返 回,履带起重机、汽车起重机等流动式起重机在20世纪5060年代起重量大多为5t、8t。以后，通用型流动式起重机以中小型为主，起重量在40t以下，专用型流动式起重机向大型化发展。为满足大型石油、化工、冶炼设备和高层建筑构件安装等的需要，已生产了起重量800t的轮胎起重机，汽车起重机的起重量达到了l000t，主臂架长度121m。 早期的流动式起重机大多采用机械式传动。由于液压传动具有结构紧凑、可以无级调速、操纵方便、运转平稳和安全可靠等优点

19、，目前在流动式起重机上广泛采用，特别是大吨位的全液压起重机发展迅速。许多流动式起重机还采用液 力传动。这种传动方式使液力变矩器与发动机合理匹配，发动机的转矩能自动适应行驶条件；还采用了动力换档的变速器、液压转向装置。这样大大减小了驾驶员的劳动强度。,返 回,近代国际集装箱运输系统的迅速发展，出现了第6代集装箱运输船舶，并相应发展了岸边集装箱起重机。服务于第12代集装箱船舶的岸边集装箱起重机的起重量为22.68t，外伸距23.78m。 目前世界上最大的岸边集装箱起重机是由上海振华港口机械有限公司生产的，其外伸距达到了65m，吊具下起重量65t。最新研制的双小车岸边集装箱起重机的生产率达到了60T

20、EUh。,岸边装卸桥,岸边装卸桥,带式输送机是用来将散货和件货进行平面输送的机械。早期的移动带式输送机单机长度仅几十米，固定带式输送机单机长度不过100多米。通过采用钢绳芯带，增加驱动单元的数量，采用中间驱动方式，增大单个驱动单元的功率，增大输送带与传动滚筒间的摩擦系数等方法，使单机长度大大提高。当长距离输送时，可以实现无转载运输。目前，带式输送机单机长度最长达到15 000m。 最初，对带式输送机单机采用手动操作，以后对带式输送机系统中各个单机用电器控制方式进行顺序操作，目前已经发展到在中央控制室里对输送系统进行集中控制，实行无人操作及监控运行。,美国于1959年开发了世界上第一个自动化立体

21、仓库，并于1963年率先使用计算机进行自动化立体仓库的管理。1974年郑州纺织机械厂建立了我国第一个自动化立体仓库。仓库的规模由最初的几百个、几千个货位，发展到几万个、十几万个货位。仓储设备从最初的人工管理、手动控制发展到计算机管理和自动控制。,在自动化物料搬运系统中，扫描技术、条形码技术、数据采集技术、射频数据通讯技术越来越多地运用到巷道堆垛机、自动导向车、出入库输送机等设备上。仓库的利用率达到了9698。大型自动化立体仓库每小时可以完成500800次出入库作业。,在自动化立体仓库中，早期大多采用桥式堆垛起重机向货架存取货物。因为考虑节省土地、提高仓库面积的利用率，货架的高度增加了，货架间的

22、巷道变窄，巷道堆垛机成了自动化立体仓库主要的堆垛设备。,巷道堆垛机的高度更大、机身更窄，可以同时进行货物的垂直提升和起重机的水平运行，因此，工效更高。巷道堆垛机从最初的由驾驶员手动控制来存取或拣取货物，发展到由可编程序控制器控制，无人驾驶，自动存取货物。而且具有较高的认址搜索能力、平层认址精度和运行速度。,巷道堆垛机,自动化立体仓库,1976年北京起重运输机械研究所研制出我国第一台滚珠加工用的自动导向车。现在承载量从50kgl00t的各种自动导向车广泛应用在仓库、货场、加工车间等场合，其中使用最多的是自动导向搬运车。 近年来，已制定了各种自动导向车的技术标准和安全操作规程，并在自动导向车中采用

23、了更完善的安全保障技术，如传感控制智能化处理技术、非线路导向技术、实时双向无错传输技术，使自动导向车在自动化物料搬运系统中更好地适应系统柔性的要求。,自动导引车,传统仓库里工人根据订货单拣取货物，再将拣取出的多种货物组合、装箱。,在自动化仓库里，自动分拣机将从输送机运来的货物自动分拣，由移动式机器人或机械手将订单上所列的多种货物拣到集装容器中。这样大大提高了分拣的速度和准确性，减小了工人的劳动强度。,自动分拣系统,二、物流设备的发展趋势 纵观物流设备发展现状，可以看出，为适应现代物流的 需要，物流设备有如下发展趋势。 (一)大型化、高速化 大型化指设备的容量、规模、能力越来越大。高速化指设备的

24、运转速度、 运行速度、识别速度、运算速度大大加快。 (二)实用化和轻型化 好用，容易维护、操作，具有优异的耐久性、无故障性和良好的经济性， 以及较高的安全性、可靠性。 有一些物流机械设备是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类设备批 量较大、用途广，考虑综合效益，可降低外型高度，简化结构，降低造价，同时 也可减少设备的运行成本。,(三)专用化和通用化 物流活动的系统性、一致性，运输与配送快速、机动， 要求一些设备向专门化方向发展，又有一些设备向通用化、 标准化方向发展。 专用设备以特有的功能满足特殊的需要，能发挥出最佳 的效用。 通用化设备还可以实现物流作业的快速转换，极大提高 物流作业效率。

25、,(四)自动化和智能化 将机械技术和电子技术相结合，将先进的微电子技术、电力电子技术、光 缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现物流设备 的自动化和智能化将是今后的发展方向。 例如，全电子数字化控制的大型高效起重机； 运输设备的操作更多的转向依靠仪表、信号和辅助驾驶系统； 海运、空运中的自动驾驶系统； 自动化立体仓库中的智能式搬运车AHV(Autonomous Handling Vehicle) ； 公路运输智能交通系统(ITS) 借助于卫星通信技术的货运车辆调度管理系统等等,(五)成套化和系统化 在物流设备单机自动化的基础上，通过计算机把各种物流设备组成 一个物流设备

26、集成系统，通过中央控制室的控制，与物流系统协调配 合。 物流设备通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长 补短，发挥最佳效用。以后将重点发展的有工厂生产搬运自动化系统， 货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，货物的自动分拣与搬运系统 等。,一、物流设备管理的概念及其技术状况指标 (一)物流设备管理的概念 物流设备管理是指根据企业物流发展战略和物流作业要求，通过一 系列的技术、经济和组织措施，对设备寿命周期内的所有设备的物质运 动形态和价值运动形态进行的科学管理。正确理解这一概念，必须把握 以下几点： 第一，所谓设备寿命周期，指的是设备从规划、购置、安装、调 试、使用、维护直到改造更新

27、及报废所经历的全部时间。 第二，设备的物质运动是指设备在使用中由于物理和化学的作用而 产生磨损、疲劳和腐蚀等性能劣化，从而需要修正、改造和更新，直至 报废的过程。设备的价值运动是指设备在制造产品过程中的资金转化， 即使设备原有的价值和维持费用通过提取折旧和记入生产(物流)费用，逐 步转移到产品(管理)成本中去，从而导致设备净值不断下降。所以，设备 管理的范畴不仅包括技术管理，而且包括经济管理，以保证设备经常处 于良好的技术状况，保证物流活动正常进行。,物流设备管理的基本任务和主要内容,第三，设备管理的目的是取得最佳的设备投资效果。换句话说，就 是充分发挥设备效率，并谋求寿命周期费用经济、设备综

28、合效能最高。 第四，设备管理应当依靠技术进步，促进物流发展，坚持以预防为 主；坚持规划与使用相结合，维护与计划相结合，修理、改造与更新相 结合，技术管理、经济管理、组织管理相结合。 第五，设备管理的职责是：采取一系列措施对设备进行综合管理， 保持设备完好，利用维修、改造和更新等手段，保持设备工作性能，提 高设备的素质，改善原有设备的构成，充分发挥设备效能，保证作业质 量和设备的安全运行，降低消耗，提高物流效率，提高物流经济效益。 第六，设备工程是设备管理的同义语。设备工程是指为了最有效地 发挥设备效能，提高企业的生产效率和经济效益而对设备进行的设计、 选型、维修、改进等各种技术活动和管理活动的

29、总和。也就是说，设备 工程是现代设备管理的同义语。根据设备所处的不同阶段，设备工程可 分为设备规划工程和设备维修工程。前者是指设备诞生之前(即前半生)的 管理，包括设备的规划、设计、制造；后者是指设备诞生之后(即后半生) 的管理，包括设备的购置、安装、使用、维修、改造等。设备规划工程 和维修工程，都包含技术和经济两个侧面的管理。,(二)物流设备技术状况的指标 1设备完好率 设备完好率是反映设备技术状况完好程度的指标，它等于一定时间内经检验合格的设备数在全部设备数中所占的百分比。即： 式中： K设备完好率； C完好设备的台数； N全部设备的台数（包括在用、停用、检修、封存和借用的设备）。 完好设

30、备即经检验合格的设备。由于设备的工艺结构特点不同，完好的标准即检验合格的要求也不完全相同，对每一台设备都有具体规定。但总的看来，设备完好的标准应具备：设备性能良好，零部件和附件完整无损；设备运转正常，操作安全可靠；能耗消耗正常，经济合理。,2设备故障率 它是反映设备各技术状态的另一指标。它等于一定时间内 故障停机时间与工作时间的百分比。即： 式中： Kf故障率； Ts故障造成的停机时间； TT设备工作运转时间。,3设备的新度 它指的是设备的新颖程度，它可按下式计算： 式中： D设备新度； Pn设备净值； Po设备原值。 设备的净值是设备的原值减去折旧提成。目前，国外有些 国家用设备新度来反映设备现代化的程度。D愈大，设备新度 愈高，一般说明设备现代化程度愈高。,4. 设备更新率 设备更新率是一定时期设备更新原值与期末设备总原值的 百分比。即： 5. 设备役龄 它是指设备投入使用的年限。一般来说，新设备较旧设备 在性能、效率等方面总是要优越些。设备役龄越短，表示企业 的技术装备水平越先进，因此，一个企业设备的平均役龄可以 反映企业技术装备的先进程度。,6设备可利用率 它是指设备实际开动时间与设备实际开动时间与故障停用 时间之和的比值百分比，即：