巷道式堆垛機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.doc

2011屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有軌巷道堆垛機(jī)作為立體倉(cāng)庫(kù)的核心設(shè)備,應(yīng)用越來(lái)越廣泛。我國(guó)物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)有軌巷道堆垛機(jī)的性能提出了更高的要求。本文詳細(xì)論述了在現(xiàn)代大多數(shù)企業(yè)中普遍使用的雙立柱堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)方案，文章的重點(diǎn)放在其三個(gè)部件：升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。首先，提出各個(gè)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案；其次，對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的受力情況進(jìn)行了分析并計(jì)算，然后估算初取值，再進(jìn)行校核，最后確定各個(gè)實(shí)際值。 綜合比較了幾種升降方案后，升降裝置采用鋼絲繩卷筒式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，用戶也比較熟悉。安全防墜器、高度限位裝置作為有軌巷道堆垛機(jī)的安全保護(hù)裝置，當(dāng)有軌巷道堆垛機(jī)遇到突發(fā)事故時(shí)它可以防止載貨臺(tái)墜落事故的發(fā)生，保證人員及貨物的安全。安全防墜器采用楔塊式制動(dòng)，靈敏度高、可靠性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠有效地防止載貨臺(tái)墜落事故的發(fā)生。貨叉采用帶有行程倍增機(jī)構(gòu)的三級(jí)伸縮貨叉，貨叉收回時(shí)，其本身的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于堆垛機(jī)運(yùn)行巷道的寬度，貨叉進(jìn)行存取貨物時(shí)，貨叉的行程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道的寬度。關(guān)鍵詞：有軌巷道堆垛機(jī) 三級(jí)伸縮貨叉 安全防墜器第36 頁(yè) 共36 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要Design of a railroad aisle stacking crane in stereoscopic warehouseAbstractWith the development of economic, railroad aisle stacking crane is the core equipment of stereoscopic warehouse, it has become more widespread in recent years. Higher demands are also asked for the performance and reliability of the railroad aisle stacking crane.This paper has discussed the focal point of design scheme and article of the two pillar stacker crane of universal use in modern most enterprises in detail put, in thirdly parts: elevator Gou, walk organization and fork telescoping mechanism design, design a kind of tape the cranes safe organization of flexible installation design scheme. first, put forward the overall design scheme of every organization; secondly, for every organization analyse by force condition calculate, then estimation beginning take value, check nuclear, final definite every reality again worth.After the synthesis has compared several kind of constructions elevators overall plan, uses the steel wire to hoist the type, its structure simple, the stress is clear about, the users also familiar. The security guards against falling，highly the spacing installment takes the construction elevator the safekeeping of security installment which can avoid the falling of the cage to assure the people and goods safety as soon as the construction hoist meets accident. The security guards which make use of wedge block for brake. This safety anti-falling device have high sensitivity，good reliability，simple configuration and easy to test，which can availably avoid the failing accident of the cage. The Fork trip with a double body is a three-tier telescopic fork, when fork is recovered, the length of its own is far less than the width of roadway, when accessing to goods, the fork is much longer than the width of roadway.Keywords：railroad aisle stacking crane three-tier telescopic fork security anti-dropping device目 次 1 緒論7 1.1 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)研究的目的和意義 7 1.2 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)研究的歷史與趨識(shí) 7 1.3 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn) 8 2 有巷軌道堆垛機(jī)總體方案的確定 10 2.1 課題研究任務(wù) 10 2.2 課題相關(guān)參數(shù) 11 2.3 課題詳細(xì)方案設(shè)計(jì)11 3 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)18 3.1 定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別18 3.2 選擇鋼絲繩 18 3.3 選擇卷筒19 3.4 選擇滑輪19 3.5 選擇電動(dòng)機(jī) 19 3.6 決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇減速器 20 3.7 聯(lián)軸器的選擇 20 3.8 制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì)20 3.9 載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置20 4 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 23 4.1 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) 23 4.2 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì)25 5 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì) 25 5.1 貨叉?zhèn)鲃?dòng)裝置的總體選型25 5.2 貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪、齒條的計(jì)算26 5.3 貨叉撓度的計(jì)算 29 結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 35 致謝 361 緒論1.1 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)研究的目的和意義當(dāng)今社會(huì)倉(cāng)儲(chǔ)、物流等概念已經(jīng)逐漸為廣大公眾所了解，其相應(yīng)的管理技術(shù)也在許多大、中型企業(yè)中付諸實(shí)施。立體倉(cāng)庫(kù)就是在物流管理上的一個(gè)很好的應(yīng)用。立體倉(cāng)庫(kù)不僅具有節(jié)省用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、減少流動(dòng)資金積壓等功能，而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、保證生產(chǎn)均衡、合理利用資源、進(jìn)行科學(xué)儲(chǔ)備與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策等方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用，而巷道堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，代表著立體倉(cāng)庫(kù)的特征，其主要用途是在高層貨架倉(cāng)庫(kù)的巷道內(nèi)沿軌道運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存入貨格或者取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口完成出入庫(kù)作業(yè)1。在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)方面，我們應(yīng)當(dāng)看到自己和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的堆垛機(jī)。相信，通過(guò)我們的不斷努力，必能設(shè)計(jì)出高速、安全、可靠性能高的堆垛機(jī)。1.2 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)研究的歷史與趨勢(shì)高層貨架倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)以后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。在生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)可能情況下，上世紀(jì)五十年代初開(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，并在實(shí)踐中顯示出了其優(yōu)越性，隨即得到迅速的推廣和發(fā)展。1950年美國(guó)首先產(chǎn)生了手動(dòng)控制的橋式堆垛起重機(jī)，這種起重機(jī)的大梁上懸掛一個(gè)門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)搬運(yùn)貨物，與此同時(shí)也提出了高層貨架的新概念，被認(rèn)為是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的雛形。1960年左右在美國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)了沒(méi)有大梁的由人工操作的巷道式堆垛機(jī)。隨著立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，巷道式堆垛機(jī)逐漸代替了橋式堆垛機(jī)。1963年美國(guó)的一個(gè)食品廠在倉(cāng)庫(kù)工作中采用電子計(jì)算機(jī)，成為世界上最早的全自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。此后，從1963年開(kāi)始，在歐洲各國(guó)，由于用地緊張，開(kāi)始計(jì)劃建造2530米的高層自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。從1967年開(kāi)始，相繼完成了一些計(jì)算機(jī)管理和計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。1970年安裝了由貨架支承式改變?yōu)榈孛嬷С惺降母叨冗_(dá)40米的堆垛機(jī)。上世紀(jì)70年代還提出了采用50米高堆垛機(jī)的可能性，進(jìn)入90年代后，堆垛機(jī)在使用范圍和性能上有了很大的發(fā)展。 在日本，從1967年開(kāi)始安裝了高度為2025米的高層堆垛機(jī)，1969年出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)全自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。此后，日本的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)和設(shè)備的臺(tái)數(shù)都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在各個(gè)部門都安裝了各種各樣的堆垛機(jī)。特別是1973年建成了一座貯藏生鮮食品的自動(dòng)化冷藏庫(kù)。這是世界上第一座溫度在零下40攝氏度的極低溫倉(cāng)庫(kù)，解決了低溫條件下堆垛機(jī)工作的可靠性和技術(shù)方面的問(wèn)題，取得了引人注目的成果。日本的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的擁有量位居世界前茅2。美國(guó)學(xué)者J.A.White將自動(dòng)化技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域（包括立體倉(cāng)庫(kù)）中的發(fā)展分為五個(gè)階段：人工倉(cāng)儲(chǔ)階段，機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)階段，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段，集成化倉(cāng)儲(chǔ)階段和智能化倉(cāng)儲(chǔ)階段五個(gè)階段：第一階段是人工倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段，在這一階段物資的輸送、存儲(chǔ)、管理和控制主要依靠人工實(shí)現(xiàn)，至今國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和服務(wù)行業(yè)中的許多環(huán)節(jié)都是這一技術(shù)的實(shí)例，它具有直觀、便于聯(lián)系、減少了過(guò)程銜接之間問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。第二階段是機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)階段，它包括通過(guò)各種各樣的傳送帶工業(yè)輸送車機(jī)械手吊車堆垛機(jī)和升降機(jī)來(lái)移動(dòng)和搬運(yùn)物料，用貨架托盤和可移動(dòng)式貨架存儲(chǔ)物料，通過(guò)人工操作機(jī)械來(lái)存取設(shè)備，用限位開(kāi)關(guān)、螺旋機(jī)械制動(dòng)和機(jī)械監(jiān)控器等來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行。這一階段經(jīng)歷的時(shí)間比較長(zhǎng)。第三階段是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段，上世紀(jì)五十年代末、六十年代初，相繼研制和采用了自動(dòng)導(dǎo)引小車（AGV）、自動(dòng)貨架、自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)分揀系統(tǒng)。到了七、八十年代，尋磚石貨架、移動(dòng)式貨架、巷道式堆垛機(jī)和其他搬運(yùn)設(shè)備都加入了自動(dòng)控制的行列，但這時(shí)只是各個(gè)設(shè)備的局部自動(dòng)化并各自獨(dú)立應(yīng)用，被稱為“自動(dòng)化孤島”。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工作的重點(diǎn)專線物資的控制和管理要求實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和一體化。信息自動(dòng)化技術(shù)逐漸成為倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化技術(shù)的核心。計(jì)算機(jī)之間，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間，機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)地匯總信息，倉(cāng)庫(kù)計(jì)算機(jī)及時(shí)地記錄到貨和出貨時(shí)間，先是庫(kù)存量，管路人員隨時(shí)掌握貨物信息和庫(kù)存信息。信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的重要支柱。第四階段是集成自動(dòng)化階段，在七十年代末和八十年代，自動(dòng)化即被越來(lái)越多地應(yīng)用到生產(chǎn)和分配領(lǐng)域，“自動(dòng)化孤島”被集成，在集成化系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)作，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過(guò)了個(gè)部分獨(dú)立效益的總和。上個(gè)世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開(kāi)始研究巷道式堆垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)，1980年由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所等單位研制成的我國(guó)第一座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在北京汽車制造廠投產(chǎn)。從此以后，立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)得到迅速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已建成的立體倉(cāng)庫(kù)近三百座，其中全自動(dòng)的立體倉(cāng)庫(kù)有三十多個(gè)。我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了與其他信息決策系統(tǒng)的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。 第五階段是智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段，人工智能技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了自動(dòng)化向更高級(jí)的智能自動(dòng)化方向發(fā)展?，F(xiàn)在智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)還處于初級(jí)階段，隨著倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的智能化將有更廣闊的前景3。1.3 立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)目前，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已相當(dāng)普遍，日本是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)發(fā)展最快，建造數(shù)量最多的國(guó)家。此外美國(guó)、德國(guó)、瑞士、意大利、英國(guó)和法國(guó)等國(guó)家也建造了許多自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。發(fā)展至今，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)在設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)化控制和計(jì)算機(jī)管理方面的技術(shù)也日趨成熟。在總體設(shè)計(jì)方面，國(guó)外己有采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的(CAD)，即根據(jù)約束條件來(lái)確定最佳的貨架高度、巷道數(shù)量、貨架尺寸和堆垛機(jī)數(shù)量以及出入庫(kù)運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)，并用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來(lái)考核倉(cāng)庫(kù)的功能。貨架在國(guó)外己系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)貨架的承載能力(包括抗震)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)研究(包括破壞性實(shí)驗(yàn))，貨架計(jì)算采用計(jì)算機(jī)程序。堆垛機(jī)產(chǎn)品己經(jīng)走入系列化，運(yùn)行噪聲低，備有各種安全保護(hù)裝置，調(diào)速性能好。一般都具有完善的貨物位置檢測(cè)和貨物尺寸檢測(cè)。國(guó)外立體倉(cāng)庫(kù)普遍采用抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠的可編程控制器來(lái)控制巷道堆垛機(jī)和出入庫(kù)系統(tǒng)，并且用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨位管理和庫(kù)存管理，倉(cāng)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)與上級(jí)管理機(jī)聯(lián)網(wǎng)并能與控制系統(tǒng)相接，實(shí)現(xiàn)在線控制。例如，日本名古屋附近的三菱汽車裝配總廠的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，其自動(dòng)化程度就非常高。這座裝配廠每天(16小時(shí))生產(chǎn)11520輛汽車，在長(zhǎng)達(dá)兩公里的巨大輸送帶上，能同時(shí)裝配5種完全不同車型的汽車，半成品裝配件(除車體在生產(chǎn)線上進(jìn)行焊接外)完全來(lái)自于立體倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存量只能維持兩天的生產(chǎn)，需要不斷的進(jìn)庫(kù)補(bǔ)充，這樣大的進(jìn)、出庫(kù)量及名目繁多的部件是人工無(wú)法勝任的。在采用了計(jì)算機(jī)控制的進(jìn)出庫(kù)情報(bào)資料和庫(kù)存情報(bào)處理技術(shù)和先進(jìn)的智能控制技術(shù)后，這一切得到了很好的解決4。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)中投入大量資金，在倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)即輸入、儲(chǔ)運(yùn)、輸出上采用新技術(shù)。這些新技術(shù)集中有以下幾種: 自動(dòng)導(dǎo)向小車系統(tǒng)(Automated Guided Vehicle )5； 磁性導(dǎo)軌裝置； 激光掃描儀(Laser Scanner)； 條形碼識(shí)別(Bar-code Labels)； 命令揀選系統(tǒng)(Order-Picking System )6； 儲(chǔ)運(yùn)機(jī)器人； 機(jī)械手；智能卡車。有軌巷道堆垛機(jī)的主要用途是在巷道內(nèi)來(lái)回運(yùn)行，將位于巷道口入庫(kù)臺(tái)上的貨物存入貨位；或者將貨位內(nèi)的貨物取出送到巷道口的出庫(kù)臺(tái)上。其特點(diǎn)如下：1 整體結(jié)構(gòu)高而窄。由于采用有軌巷道堆垛機(jī)的貨架很高，而巷道很窄，堆垛機(jī)的寬度一般只與所搬運(yùn)的單元貨物的寬度相同。2 結(jié)構(gòu)的剛度和精度要求高。堆垛機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除需滿足強(qiáng)度要求外，結(jié)構(gòu)的靜剛度，動(dòng)剛度是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。制動(dòng)時(shí)，機(jī)架頂端水平位移一般要求不超過(guò)20mm，結(jié)構(gòu)振動(dòng)衰減時(shí)間要短。載貨臺(tái)在立柱上的升降導(dǎo)軌的不垂直度一般要求不超過(guò)3-5mm。3 取物裝置復(fù)雜。堆垛機(jī)配備有特殊的取物裝置，常用的有伸縮貨叉，伸縮平板和可對(duì)物料箱或特殊形狀貨物作業(yè)的機(jī)器手，工作時(shí)，能對(duì)兩側(cè)貨架作業(yè)，存取貨物。4 堆垛機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)要同時(shí)滿足快速，平穩(wěn)和準(zhǔn)確三個(gè)方面的要求。即要求堆垛機(jī)的工作速度高，啟，制動(dòng)快，盡量縮短作業(yè)周期；還要求平穩(wěn)性好，啟，制動(dòng)要平穩(wěn)，以防貨物單元在載貨臺(tái)上發(fā)生滑移或使裝在托盤上的貨物發(fā)生倒塌，并減少結(jié)構(gòu)的動(dòng)載荷；同時(shí)要求具有較高的停車準(zhǔn)確性，能保證載貨臺(tái)停在指定的貨位，停車的精度在5-10mm。5 安全要求高。特別是有升降司機(jī)室的堆垛機(jī)。2 有巷軌道堆垛機(jī)總體方案的確定2.1 課題研究任務(wù) 有軌巷道堆垛機(jī)基本功能是在控制系統(tǒng)或人工控制下，按照指令完成對(duì)貨架內(nèi)及站臺(tái)貨物的存取和輸送。主要?jiǎng)幼髅枋觯河熊壪锏蓝讯鈾C(jī)在貨架巷道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，可以分解為沿貨架巷道軌道行走運(yùn)動(dòng)、沿有軌巷道堆垛機(jī)立柱或立柱導(dǎo)軌的垂直起升運(yùn)動(dòng)和對(duì)出入庫(kù)站臺(tái)的貨物的存取運(yùn)動(dòng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單敘述為：在堆垛機(jī)的頂部和底部上分別裝有一組或兩組導(dǎo)向輪，夾持著天軌和地軌(天軌安裝于貨架上，地軌安裝在地面上)，行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)與地軌接觸的行走輪，在天軌和地軌的約束下，堆垛機(jī)在巷道內(nèi)水平行走；系著鋼絲繩或鏈條的載貨臺(tái)，在起升電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下拉動(dòng)載貨臺(tái)使其沿立柱或者立柱兩側(cè)的導(dǎo)軌完成升降運(yùn)動(dòng)；貨叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)行程倍增機(jī)構(gòu)，使上叉完成左右存、取貨物運(yùn)動(dòng)。三種運(yùn)動(dòng)分別在控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制下，完成貨物的出、入庫(kù)工作。為完成有軌巷道堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)的基本功能，設(shè)備必須具備三個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)功能，需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行有效的控制，有軌巷道堆垛機(jī)除了完成貨物的存取外，設(shè)備安全也是其功能中的重要組成部分。2.2 課題相關(guān)參數(shù) 堆垛機(jī)額定起重量：300kg； 行走最大速度：1.0m/s； 升降最大速度：0.15m/s； 貨叉速度：0.15m/s； 貨箱尺寸：長(zhǎng)寬高500500500mm； 注：寬度方向?yàn)樨洸娌嫒》较颉?.3 課題詳細(xì)方案設(shè)計(jì)2.3.1總體方案設(shè)計(jì)1、為使堆垛機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全、搬運(yùn)貨物出入庫(kù)，必須滿足以下設(shè)計(jì)要求 （1）具備三維運(yùn)動(dòng)功能，即堆垛機(jī)沿巷道來(lái)回運(yùn)動(dòng)、載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)、貨叉沿貨架方向雙向伸縮； （2）滿足一定的定位精度，重復(fù)定位精度誤差不能超過(guò)10mm； （3）具備安全保護(hù)措施； （4）在滿足強(qiáng)度、剛度和可靠性的前提下，盡量減小堆垛機(jī)各部分的重量，以減小提升功率和行走時(shí)的摩擦阻力； （5）保護(hù)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，避免貨物污染受損7。 2、有軌巷道堆垛機(jī)的現(xiàn)有類型及本設(shè)計(jì)選用類型 按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有軌巷道堆垛機(jī)分類方式多種多樣，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行軌跡等分類。在目前立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用中，堆垛機(jī)最常見(jiàn)的是按結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行軌跡分類。 （1）、按結(jié)構(gòu)形式，分為雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)和單立柱有軌巷道堆垛機(jī)雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)由兩根立柱、上橫梁、下橫梁和帶貨叉的載貨臺(tái)組成，立柱、上橫梁和下橫梁組成一個(gè)長(zhǎng)方形的框架，一般稱為機(jī)架。立柱形式有方管和圓管兩種，方管可兼作起升導(dǎo)軌，圓管需要附加起升導(dǎo)軌。這種堆垛機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度和剛性都比較好，能快速起、制動(dòng)，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般用在起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉(cāng)庫(kù)中，其缺點(diǎn)是自重較大。雙立柱堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，普遍采用鏈條或鋼絲繩傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪或鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈條牽引載貨臺(tái)沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖1：圖1 雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)單立柱有軌巷道堆垛機(jī)單立柱有軌巷道堆垛機(jī)的機(jī)架由一根立柱、下橫梁和上橫梁組成。立柱多采用型鋼或焊接制作，立柱上附加導(dǎo)軌，整機(jī)重量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對(duì)較低，但剛性稍差。由于載貨臺(tái)和貨物對(duì)立柱有偏心作用，以及行走、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱有軌巷道堆垛機(jī)在使用上有較大的局限性，不適于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)。單立柱堆垛機(jī)的起升結(jié)構(gòu)，普遍采用鋼絲繩傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩牽引載貨臺(tái)沿立柱或起升導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。對(duì)于鋼絲繩傳動(dòng)，傳動(dòng)和布置相對(duì)容易，但定位準(zhǔn)確性稍差。其結(jié)構(gòu)如圖2：圖2 單立柱有軌巷道堆垛機(jī) （2）、按運(yùn)行軌跡形式不同，分為直線運(yùn)行型堆垛機(jī)和曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)堆垛機(jī)水平驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在堆垛機(jī)下橫梁上，通過(guò)電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使堆垛機(jī)沿水平方向運(yùn)行，此種地面驅(qū)動(dòng)方式使用最為普遍。一般用兩個(gè)承重車輪，沿鋪設(shè)在地面上的軌道（通常叫地軌）運(yùn)行。通過(guò)下部?jī)山M水平輪沿軌道運(yùn)行導(dǎo)向，在堆垛機(jī)頂部?jī)山M導(dǎo)向輪沿上軌道（通常叫天軌）運(yùn)行輔助導(dǎo)向。直線運(yùn)行型堆垛機(jī)直線運(yùn)行型堆垛機(jī)只能在巷道內(nèi)直線軌道上運(yùn)行，不能自行轉(zhuǎn)換巷道，只能通過(guò)其他輸送設(shè)備轉(zhuǎn)換巷道。直線運(yùn)行型堆垛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，能夠滿足出入庫(kù)頻率較高的立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)，應(yīng)用最為廣泛。曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)行走輪與下橫梁是通過(guò)垂直軸鉸接的，能夠在環(huán)形或其他曲線軌道上運(yùn)行，不通過(guò)其他輸送設(shè)備便可以從一個(gè)巷道自行轉(zhuǎn)移到另一個(gè)巷道。曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)在使用上有局限性，只適用于出入庫(kù)頻率較低的立體倉(cāng)庫(kù)。因?yàn)椴坏珗?chǎng)地要受到轉(zhuǎn)彎半徑的限制，而且轉(zhuǎn)彎時(shí)速度特別慢，不能滿足出人庫(kù)頻率高的立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)8，9。綜上所述各類堆垛機(jī)的特點(diǎn)，雙立柱堆垛機(jī)強(qiáng)度和剛性都比較好，能快速起、制動(dòng)，并且運(yùn)行平穩(wěn)，且本次設(shè)計(jì)的為出入庫(kù)頻率較低的多巷道立體倉(cāng)庫(kù)，故選用雙立柱、U型軌道式堆垛機(jī)。其形式如圖3：1. 巷道1 2.堆垛機(jī) 3.巷道2 4.巷道2入庫(kù)臺(tái) 5.巷道2出庫(kù)臺(tái) 6.巷道1入庫(kù)臺(tái) 7.巷道1出庫(kù)臺(tái)圖3 堆垛機(jī)轉(zhuǎn)彎示意圖 3、課題設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)一般把有軌巷道堆垛機(jī)水平運(yùn)行的方向稱為X方向，起升運(yùn)行的方向稱為Y方向，貨叉運(yùn)行的方向稱為Z方向。有軌巷道堆垛機(jī)沿X、Y和Z三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)完成貨物的搬運(yùn)是有軌巷道堆垛機(jī)的基本功能。如圖4所示：有軌巷道堆垛機(jī)總功能沿Y方向的分功能沿Z方向的分功能沿X方向的分功能圖4 有軌巷道堆垛機(jī)總功能沿X方向的水平運(yùn)動(dòng)的分功能主要由有軌巷道堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)來(lái)完成，行走機(jī)構(gòu)主要有電機(jī)、主動(dòng)行走輪、被動(dòng)行走輪、行走輪軸、軸承等主要零部件組成。電動(dòng)機(jī)裝在主動(dòng)行走輪上，驅(qū)動(dòng)有軌巷道堆垛機(jī)在地軌上運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)電源切斷時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠自動(dòng)制動(dòng)，使有軌巷道堆垛機(jī)停止在立體庫(kù)的巷道中。沿Y方向的起升運(yùn)動(dòng)的分功能主要由起升機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。起升機(jī)構(gòu)主要有起升電機(jī)、卷筒、鋼絲繩等零部件組成。鋼絲繩與載貨臺(tái)相連接，與上橫梁的滑輪組成封閉結(jié)構(gòu)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩傳動(dòng)帶動(dòng)載貨臺(tái)在立柱的導(dǎo)軌上進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。沿Z方向伸縮的運(yùn)動(dòng)分功能主要由貨叉機(jī)構(gòu)來(lái)完成貨物的存取，貨叉主要由電動(dòng)機(jī)、下叉、中叉、上叉、雙嚙合齒輪、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及齒輪齒條傳動(dòng)組等零部件組成10。有軌巷道堆垛機(jī)三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)都是在控制系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)的。4、堆垛機(jī)的組成1. 天軌 2.天軌導(dǎo)向輪 3.上橫梁 4.立柱 5.滑輪 6.載貨臺(tái)導(dǎo)向輪 7.載貨臺(tái)頂輪 8.電器柜 9.輪系 10.地軌導(dǎo)向輪 11.地軌 12.下橫梁 13.電機(jī) 14.卷筒 15.減速器 16.載貨臺(tái) 17.貨叉 18.駕駛室 19.貨物 20.載貨臺(tái)立板 圖5 有軌雙立柱巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)圖2.3.2 堆垛機(jī)各個(gè)部分的方案選擇1、堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇巷道式堆垛起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是使載貨臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，主要由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒或鏈輪以及相應(yīng)的柔性件組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)柔性件使載貨臺(tái)升降。常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈兩種。鏈條傳動(dòng)的缺點(diǎn)是自重量大，有可能突然斷裂，不安全，因而本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用鋼絲繩，鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，使用安全，工作噪聲低，便于維護(hù)保養(yǎng)等等11。在堆垛機(jī)特殊的工作環(huán)境下，為了使起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計(jì)使用帶制動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)具有錐形轉(zhuǎn)子，通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁拉力作用下產(chǎn)生一定的軸向位移，使尾部的錐形盤式制動(dòng)器同時(shí)打開(kāi)。斷電時(shí)，磁拉力消失，制動(dòng)器在彈簧作用下又重新上閘，使電動(dòng)機(jī)很快地停住。起升機(jī)構(gòu)的位置布置在堆垛機(jī)的下部，位于立柱外側(cè)。聯(lián)軸器選用梅花形彈性聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器是由帶突爪的形狀相同的兩個(gè)半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成，將梅花形彈性元件置于兩個(gè)半聯(lián)軸器的突爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)。聯(lián)軸器工作時(shí)，梅花瓣受壓。單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，亦是如此。此聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)少，徑向尺寸小，不需潤(rùn)滑；彈性塊受壓，承載能力較高等特點(diǎn)。減速器選用JZQ型減速器，它是特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒面的減速器，制造工藝較容易，有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端固定在機(jī)架的上橫梁上，鋼絲繩通過(guò)安裝在立柱上的定滑輪導(dǎo)向，帶動(dòng)安裝在載貨臺(tái)上的兩個(gè)動(dòng)滑輪使載貨臺(tái)升降。2、堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)水平運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置。一般由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱和行走車輪組成。本設(shè)計(jì)選用三合一減速器，把突緣電動(dòng)機(jī)、盤式制動(dòng)器和減速器做成整體，選用標(biāo)準(zhǔn)件，提高了系統(tǒng)的可靠性。采用帶水平輪的車輪組，為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向12。本傳動(dòng)系統(tǒng)為地面支承式，三合一減速器和車輪組安裝在堆垛機(jī)下橫梁下方起支承和驅(qū)動(dòng)作用，上部用導(dǎo)向輪運(yùn)行在工字鋼的下翼緣上來(lái)防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)裝置裝在堆垛機(jī)下部，容易維修保養(yǎng)。 3、堆垛機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路上橫梁是由四塊鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，其與立柱間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。立柱由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面，具有抗扭、抗彎剛度大，重量輕，耐磨性好等特點(diǎn)13。下橫梁也是由四塊鋼板焊接的箱式矩形斷面，具有較大的抗扭、抗彎剛度。下橫梁與立柱間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)在一起。4、堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路貨叉機(jī)構(gòu)是有軌巷道堆垛機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)，貨叉機(jī)構(gòu)安裝在載貨臺(tái)上，能夠雙向伸出，以便向貨格存取貨物。貨叉機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、鏈輪、鏈條、齒輪、齒條、下叉、中叉、上叉、滾針軸承等組成。由于要求在設(shè)計(jì)貨叉時(shí)，其本身的長(zhǎng)度要小于堆垛機(jī)運(yùn)行巷道的寬度，以防止小型有軌巷道堆垛機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中與巷道兩邊的貨架發(fā)生碰撞；在貨叉進(jìn)行存取貨物時(shí)，貨叉的行程又要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道的寬度，來(lái)完成貨物的存取。因此，貨叉在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成行程倍增結(jié)構(gòu)，來(lái)滿足貨叉功能要求。通常行程倍增結(jié)構(gòu)采用三級(jí)齒輪齒條直線差動(dòng)式貨叉機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下：1. 滾針軸承 2.上叉 3.雙嚙合齒輪 4.上叉齒條 5.下叉齒條 6.中叉 7.下叉圖6 貨叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 這種結(jié)構(gòu)的貨叉工作原理是電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪齒條嚙合傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)中叉運(yùn)動(dòng)，安裝在中叉上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下叉嚙合，而下叉是固定的，從而驅(qū)動(dòng)上叉存取貨14,15。5、堆垛機(jī)安全方案的確定為了保護(hù)人身、設(shè)備和貨物的安全，堆垛機(jī)必須具有完善的安全保護(hù)措施：（1）堆垛機(jī)在行走、載貨臺(tái)升降和貨叉伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。（2）貨物檢測(cè)載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長(zhǎng)和超寬檢測(cè)裝置。在貨物進(jìn)入載貨臺(tái)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到貨物超過(guò)設(shè)定高度、長(zhǎng)度或?qū)挾葧r(shí)，堆垛機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警。一般允許誤差為30-40 mm，檢測(cè)元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器16。（3）載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測(cè)貨叉是否回位、貨叉上有無(wú)貨物和貨位中有無(wú)貨物的裝置。如貨叉沒(méi)有回位，堆垛機(jī)不能水平運(yùn)行；如貨叉上已有貨物，則不能再取貨；人庫(kù)時(shí)，必須檢測(cè)貨位中有無(wú)貨物，以避免發(fā)生事故。（4）斷電保護(hù)如載貨臺(tái)升降過(guò)程中忽然斷電，則通過(guò)提升電機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不會(huì)掉落下來(lái)。（5）載貨臺(tái)斷鏈保護(hù)提升鋼絲繩通過(guò)壓簧與載貨臺(tái)相連，當(dāng)鋼絲繩由于長(zhǎng)時(shí)間使用或意外原因忽然斷裂時(shí)，彈簧彈開(kāi)鏈條，檢測(cè)裝置檢測(cè)到鋼絲繩時(shí)，便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不至于掉下來(lái)，同時(shí)整個(gè)堆垛機(jī)停止運(yùn)行17。3 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提升重量CP=3000N，司機(jī)室與載貨臺(tái)重量C1=15000N，起升速度v=0.15m/s，起升高度H=5m。3.1 定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別堆垛機(jī)工作級(jí)別根據(jù)堆垛機(jī)使用條件的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)載荷狀態(tài)和利用等級(jí)來(lái)劃分，是堆垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，現(xiàn)由設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)和堆垛機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況選定三個(gè)參數(shù)如下：利用等級(jí)T4，載荷情況L2，工作級(jí)別M4。3.2 選擇鋼絲繩 采用單聯(lián)滑輪組，此時(shí)：m=n m滑輪組倍率； n懸掛物品撓性件分支數(shù)。 起升機(jī)構(gòu)以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件，選取懸掛物品撓性件分支數(shù)n為2，滑輪組倍率m為2。鋼絲繩最大靜拉力為： (3.1) Q起升載荷（N），； CP起升質(zhì)量，即起重量（kg）； q滑輪組倍率； a滑輪組鋼絲繩卷入卷筒根數(shù)； 機(jī)構(gòu)總效率，取為0.98。 本機(jī)構(gòu)中q=2，a=1 依據(jù)最大靜拉力選擇67型的鋼絲繩，鋼絲強(qiáng)度極限，取選擇系數(shù) C=0.099。鋼絲繩直徑為 (3.2)此處取d=10mm。 鋼絲繩的最小破斷拉力F0=59.08KN（纖維芯鋼絲繩），鋼絲繩的安全系數(shù)為 4.5 (3.3) 滿足要求。選擇鋼絲繩標(biāo)記為：67+NF10GB/T8918-19963.3 選擇卷筒取彎曲頻率系數(shù)h2=1，卷筒的工作級(jí)別系數(shù)h1=16，滑輪的工作級(jí)別系數(shù)h1=18。 卷筒最小直徑 (3.4) 滑輪最小直徑 (3.5) 設(shè)計(jì)采用齒輪連接盤式的單層卷繞單聯(lián)卷筒，取以繩槽底測(cè)量的卷筒直徑（名義直徑）140mm，則以鋼絲繩圈中心測(cè)量的卷筒直徑為Dd=150mm。 卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒，槽距p=13mm，則卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)： (3.6) 故，卷筒總長(zhǎng)為420mm。L1無(wú)繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要決定；L2固定鋼繩所需長(zhǎng)度，約為3p。選擇卷筒的標(biāo)記為：A150287-613-52-左 JB/T 9006.2-1999。3.4 選擇滑輪 根據(jù)鋼絲繩直徑選擇滑輪直徑D=260mm。 滑輪標(biāo)記為：A10260-45 JB/T9005.3-19993.5 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的靜功率： (3.7) v額定起升速度（m/s）； 機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似??； m機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)。 為安全起見(jiàn)，選擇升降電機(jī)功率為5.5KW。選擇電動(dòng)機(jī)為繞線型異步電動(dòng)機(jī)：YZR160M1，額定功率為5.5KW，轉(zhuǎn)速為930r/min,轉(zhuǎn)子慣量為0.12，轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路電壓為138V。3.6 決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇減速器 傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比 卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)起升速度v計(jì)算： (3.8) 傳動(dòng)總速比，選用JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第I檔速比i=48.57， 選用減速器為：JQZ-250-I-4-Z。3.7 聯(lián)軸器的選擇 此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器，而減速器低速軸通過(guò)卷筒上的齒輪連接盤直接與卷筒連接，聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器。選用LM6型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，能長(zhǎng)期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為710Nm。3.8 制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì)在堆垛機(jī)上使用的制動(dòng)器，在走行裝置上作走行減速與停止之用。在升降方面用來(lái)使運(yùn)動(dòng)中的載荷減速并在停止后保持安全，必須有足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一般規(guī)定，提升裝置的制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)為相當(dāng)于額定載重量的貨物被吊起時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值的1.5倍以上，但一般在走行方面的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩值為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的100%即可。3.9 載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置 堆垛垛起重機(jī)載貨臺(tái)架運(yùn)行安全可靠，根據(jù)JB5319.2一91堆垛起重機(jī)安全規(guī)范中5.1.2條規(guī)定，當(dāng)承載鋼絲繩斷裂時(shí)，斷繩保護(hù)裝置應(yīng)能可靠地動(dòng)作，斷繩保護(hù)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力應(yīng)不小于被制動(dòng)部分全部載荷的1.25倍，同時(shí)，在安全規(guī)范5.1條中還要求安全裝置應(yīng)具有不依賴其他動(dòng)力、獨(dú)立可靠地工作的性能。目前，鋼絲繩提升式施工升降機(jī)安全防墜器按制動(dòng)形式不同，大致分為滑楔式、偏心輪式及銷式三類。3.9.1 滑楔式安全防墜器1.滑軌 2.動(dòng)滑楔 3.定滑楔 4.控制機(jī)構(gòu)圖7 滑楔式安全防墜器滑楔式安全防墜器結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，它主要由動(dòng)滑楔、定滑楔及控制系統(tǒng)組成。其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將動(dòng)滑楔向上推動(dòng)時(shí)，動(dòng)滑楔相對(duì)定滑楔產(chǎn)生水平位移，動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌接觸后產(chǎn)生摩擦力，摩擦力阻滯動(dòng)滑楔隨吊籠一起下滑，而此時(shí)動(dòng)滑楔與定滑楔相對(duì)水平位移繼續(xù)增大，導(dǎo)致動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌摩擦力也繼續(xù)增大，直至制動(dòng)為止。這類安全防墜器制動(dòng)快捷迅速，平穩(wěn)沖擊小，但對(duì)動(dòng)滑楔的制作精度、導(dǎo)軌的直線度和平整度要求較高。3.9.2 偏心輪式安全防墜器1. 滑輪 2.滑輪架 3.向滑輪 4.鋼絲繩 5.偏心輪 6.導(dǎo)軌 7.彈簧圖8 偏心輪式安全防墜器偏心輪式安全防墜器結(jié)構(gòu)如圖8所示，它的制動(dòng)機(jī)構(gòu)由偏心輪機(jī)構(gòu)組成，其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將偏心輪向上旋轉(zhuǎn)后，偏心輪與滑軌接觸，產(chǎn)生摩擦，隨著吊籠繼續(xù)下滑，偏心輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，由于偏心的原因，偏心輪對(duì)導(dǎo)軌的正壓力增大，摩擦力也繼續(xù)增大，直至制動(dòng)為止。這類安全防墜器的制動(dòng)迅速平穩(wěn)，但對(duì)偏心輪制作精度、滑軌的直線度和平整度要求較高，加工難度大。3.9.3 銷式安全防墜器1. 滑輪 2.滑輪架 3.導(dǎo)向滑輪 4.鋼絲繩 5.彈簧 6.吊籠橫梁 7.卡銷 8.塔身橫桿圖9 銷式安全防墜器 銷式安全防墜器機(jī)構(gòu)如圖9所示，它的制動(dòng)器由銷機(jī)構(gòu)組成，其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將銷彈出后，其根部卡在吊籠橫梁上，端部卡在塔身橫桿上而制動(dòng)。這類安全防墜裝置制動(dòng)時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但銷對(duì)塔身橫桿由于消耗重力功和慣性動(dòng)能而產(chǎn)生很大沖擊，故要求滑銷、吊籠橫梁和塔身的強(qiáng)度較高18。3.9.4 技術(shù)指標(biāo)要求制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)距離是安全防墜器最為重要的性能指標(biāo)，根據(jù)施工升降機(jī)規(guī)范 ，設(shè)定具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)為：制動(dòng)時(shí)間：t0.5；制動(dòng)距離：S0.1。在滿足以上兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的同時(shí)，應(yīng)盡量提高安全防墜器的可靠性。同時(shí)，還應(yīng)該考慮到如何簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，使其便于安裝調(diào)試。3.9.5 安全防墜器總體方案的制定通過(guò)對(duì)現(xiàn)有制動(dòng)形式的研究與分析，這里安全防墜器采用了瞬時(shí)式楔塊制動(dòng)。該安全防墜器主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是當(dāng)提升鋼絲繩斷裂時(shí)安全防墜器動(dòng)作的動(dòng)力源。它的形式有電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)，還可以采用彈簧、人工控制形式。對(duì)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏，并根據(jù)實(shí)際情況合理地選用驅(qū)動(dòng)形式。這里采用彈簧作為安全防墜器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)由發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)到制動(dòng)機(jī)構(gòu)之間運(yùn)動(dòng)的傳遞，其形式有很多種，這里設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由連桿構(gòu)成，這是因?yàn)檫B桿機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)準(zhǔn)確、工作靈活可靠，便于安裝調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)；3 制動(dòng)機(jī)構(gòu) 制動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)升降機(jī)發(fā)生故障時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下完成對(duì)載貨臺(tái)的制動(dòng)，安全防墜器制動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的選擇取決于提升設(shè)備的形式和布置方式以及軌道的形式。軌道一般分為軟性軌道和剛性軌道，軟性軌道主要是鋼絲繩。升降機(jī)采用鋼絲繩提升載貨臺(tái)，軌道采用剛性軌道，材料為冷拉鋼板。由于導(dǎo)軌表面的光滑度，以及導(dǎo)軌與塔身之間的連接板都會(huì)影響載貨臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)，因此為了防止載貨臺(tái)在上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)被卡的情況，將制動(dòng)楔塊做成非封閉的形式。采用雙向制動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)相對(duì)的動(dòng)滑楔，布置在導(dǎo)軌兩側(cè)，兩個(gè)動(dòng)滑楔由導(dǎo)軌兩側(cè)等距抱緊。動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌表面相接觸，具有承載能力大，制動(dòng)準(zhǔn)確，工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)原理如下：1 滾輪 2動(dòng)滑楔 3墊鐵 4U型螺栓 5拉臂支架 6拉臂 7活動(dòng)板 8立柱面 9彈簧 10拉桿 11提升滑輪圖10 載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置工作原理示意圖4 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和機(jī)架的選型設(shè)計(jì) 4.1 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì) 提升重量Cp=3000N，運(yùn)行速度v=1m/s，堆垛機(jī)重量C=50000N，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M4。4.1.1 確定車輪直徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于機(jī)構(gòu)布置上的原因，堆垛機(jī)自重在四個(gè)車輪上的分布是不均勻的，假設(shè)不均勻系數(shù)為1.2，則最大一個(gè)車輪由堆垛機(jī)自重引起的輪壓為： (4.1)起升載荷在兩個(gè)車輪上的分布可以認(rèn)為是均勻的，于是每一只車輪由起升載荷產(chǎn)生的輪壓為： (4.2) 從而可得車輪的最小輪壓（就是空載輪壓）： (4.3) 最大輪壓為滿載輪壓，即： (4.4) 車輪的等效疲勞計(jì)算載荷為： (4.5)采用帶水平輪的車輪組，車輪采用有輪緣車輪，為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向輪，車輪直徑D=350mm，車輪允許輪壓為40.3KN。4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī) 取運(yùn)行阻力系數(shù)（滾動(dòng)軸承），于是： (4.6) G運(yùn)行質(zhì)量的重力（N） 取機(jī)構(gòu)的總效率，則運(yùn)行靜功率為： (4.7)選用機(jī)座號(hào)為QS08的三合一減速器，其內(nèi)含電動(dòng)機(jī)是機(jī)座號(hào)為112M的YZR型繞線型電動(dòng)機(jī)，在JC=25%時(shí)，額定功率為1.831KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。4.1.3 緩沖器的選擇堆垛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中控制系統(tǒng)失控時(shí)，就會(huì)和巷道口的機(jī)械裝置發(fā)生碰撞，為了減小碰撞時(shí)對(duì)堆垛機(jī)造成的危害，在堆垛機(jī)上的下橫梁兩端安裝了緩沖器。緩沖器主要用來(lái)吸收發(fā)生碰撞時(shí)所產(chǎn)生的能量，緩沖器的緩沖容量按下式計(jì)算： (4.8)式中緩沖器緩沖容量()； 碰撞瞬時(shí)速度()； 堆垛機(jī)自重()； 額定起重量()。選擇：HT3-1600，緩沖容量為16，緩沖行程為120S/mm，緩沖力為273Pj/k。4.2 堆垛機(jī)機(jī)架的選型設(shè)計(jì)機(jī)架的立柱是由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有抗扭、抗彎剛度大，耐磨性好等特點(diǎn)。立柱分段制造，每段3米，安裝時(shí)通過(guò)各段頭部的法蘭盤連接，再由高強(qiáng)度螺栓連接，立柱與下橫梁