堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要關(guān)鍵詞刖言1. 緒論1. 自動(dòng)化立體倉庫的起源與發(fā)展 1.2課題的提出及主要任務(wù) 1.2.1 課題的提岀 122課題的主要任務(wù) 1.3堆垛機(jī)的分類1.3.1巷道式堆垛機(jī)的分類.1.3.2巷道式單立柱堆垛機(jī).1.3.3雙立柱巷道堆垛起重機(jī)1.3.4橋式堆垛起重機(jī)1.4.1單立柱堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu).1.4.2單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn).1.5單立柱堆垛機(jī)的工作方式 2. 堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和各部分速度計(jì)算 2.1堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán) 2.2堆垛機(jī)各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算 2.2.1走行速度2.2.2升降速度2.2.3 貨叉的伸縮速度2.2.4 額定數(shù)據(jù)表3. 堆垛機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析 3.1堆

2、垛機(jī)的外載荷計(jì)算 3.2沿巷道縱向平面受力分析 3.3 . 1單立柱堆垛機(jī)靜態(tài)剛度分析 3.3.2 彎矩放大系數(shù) 3.3.3 立柱結(jié)構(gòu)臨界載荷 3.4堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 主動(dòng)行走輪直徑的確定 342 行走電動(dòng)機(jī)的選用 3.4 . 3升降電動(dòng)機(jī)的選用 344 伸縮運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選用 3.5驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 結(jié)論參考文獻(xiàn)【附表1】【附表2】致謝立體車庫堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要自動(dòng)化立體倉庫，也叫自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)，利用立體倉庫設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉庫高層合理化，存取自動(dòng)化，操作簡便化。堆垛機(jī)是整個(gè)自動(dòng)化立體倉庫的核心設(shè)備，通過手動(dòng)操作，半自動(dòng)操作和全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。它由機(jī)架（上橫

3、梁，下橫梁，立柱），水平行走機(jī) 構(gòu)，載貨臺(tái)，貨叉及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。本文主要是通過對(duì)一套實(shí)驗(yàn)室教學(xué)裝置為基礎(chǔ)，以實(shí)際為參考而建立的虛擬自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)系統(tǒng)，作者主要對(duì)堆垛機(jī)的分類進(jìn)行簡要的介紹，對(duì)堆垛機(jī)的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的研究首先對(duì)不同堆垛機(jī)簡介和描述，然后通過巷道堆垛機(jī)進(jìn)行整體分析并設(shè)計(jì)各個(gè)部分的結(jié) 構(gòu)，完成對(duì)各個(gè)部分的受力校核。關(guān)鍵字：立體倉庫堆垛機(jī) 結(jié)構(gòu) 受力校核冃U言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)物資倉儲(chǔ)的手段在不斷地改善，自動(dòng)化立體倉庫己成為當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁趨勢。近年來，隨著物流內(nèi)涵的不斷擴(kuò)展，物流管理手段、技術(shù)都在不斷地改善和提高，縮短物流時(shí)間、節(jié)省物流費(fèi)用、提高物流

4、效率、使物流組織合理化是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家 物流發(fā)展的共同特征，目前已擁有了現(xiàn)代化的物流業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系 統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。目前，它已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和管理信息化的標(biāo)志之一。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要以三維立體車庫為研究對(duì)象主要從車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)方面展開對(duì)自動(dòng)化立 體倉庫的研究。首先從機(jī)械式立體倉庫的總體結(jié)構(gòu)，了解三維立體倉庫堆垛機(jī)的主體鋼架，升降機(jī)構(gòu)，橫移機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)臺(tái)等組成部分的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理，分析倉庫的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的堆垛機(jī)的種類及其特點(diǎn)，重點(diǎn)完成不同堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及其適應(yīng)場合。這些任務(wù)的完成要求我們熟練掌握和運(yùn)用所學(xué)過的機(jī)械以及控制部分的知識(shí)，對(duì)我們進(jìn)一步鞏

5、固和加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和培養(yǎng)專業(yè)技能有很重要的實(shí)踐意義。1緒論自動(dòng)化倉庫是近代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，具有節(jié)約用地和人力，作業(yè)迅速準(zhǔn)確，提高保管效率以及降低儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用等許多優(yōu)點(diǎn)。隨著物流系統(tǒng)的進(jìn)一步合理化，采用電子計(jì)算機(jī)連線控制的自動(dòng)化倉庫，已經(jīng)發(fā)展成為連接生產(chǎn)與消費(fèi)的重要環(huán)節(jié)，即不僅具有高效率儲(chǔ)存的功能，而且兼有控制生產(chǎn)或銷售活動(dòng)的功能。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫中重要的起重設(shè)備，本文著重就堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步研究。1.1 自動(dòng)化立體倉庫的起源與發(fā)展立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后產(chǎn)生和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國岀現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫；50年代末60年代初岀現(xiàn)

6、了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉庫；1963年美國率先在高架倉庫中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉庫。此后，自動(dòng)化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形 成了專門的學(xué)科。60年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉庫最多的國家之一。我國對(duì)立體倉庫及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所），1973年開始研制我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉庫（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫1980年投入運(yùn)行。到2003年為止，我國自動(dòng)化立體倉庫數(shù)量已超過200座。立體倉庫由于具有很

7、高的空間利用率、很強(qiáng)的入岀庫能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成 為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲(chǔ)技術(shù)，越來越受到企業(yè)的重視。1980年，我國第一座自行研制的自動(dòng)化立體倉庫開始投產(chǎn)以來，在汽車、化工、電 子、煙草等行業(yè)的應(yīng)用逐年增長。其中，最具典型意義的是我國家電龍頭企業(yè)海爾集團(tuán) 國際物流中心的立體倉庫，該倉庫高22米，擁有18056個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托盤位，包括原材料和產(chǎn)成品兩大自動(dòng)化物流系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代物流的自動(dòng)化和智能化。近幾年我國計(jì)算機(jī)自控技術(shù)的飛速發(fā)展，為我國自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。自動(dòng)化立體倉庫不僅具有節(jié)省和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲(chǔ)

8、運(yùn)損耗、減少流動(dòng)資金積壓等優(yōu)勢，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)營決策等方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用，使人們可以真正享受到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)物流管理的益處。1.2 課題的提出及主要任務(wù)1.2.1 課題的提岀使用巷道式起重堆垛機(jī)的立體倉庫（或稱自動(dòng)化倉庫），由于能節(jié)約勞動(dòng)力， 作業(yè)迅速準(zhǔn)確，提高保管效率，降低物流費(fèi)用而問世。 并且只要需要，課滿足在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把指定的物品進(jìn)行 自動(dòng)收集和分發(fā)的要求，因而受到產(chǎn)業(yè)的重視自動(dòng)化立體倉庫的優(yōu)點(diǎn)主要有以下方面：1 由于能充分利用倉庫的垂直空間，其單位面積存儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的單層倉庫（一般是單層倉庫的 4-7倍）

9、。目前，世界上最高的立體倉庫可達(dá)40多米，容量多達(dá) 30萬個(gè)貨位。2倉庫作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，一方面能大大節(jié)省 人力，減少勞動(dòng)力費(fèi)用的支岀，另一方面能大大提高作業(yè)效率。3.采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行倉儲(chǔ)管理，可以方便地做到“先進(jìn)先岀“，并可防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹，也能避免貨物的丟失。4 .貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計(jì)算機(jī)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)控制，而且能夠進(jìn)行信息處理。5能更好地適應(yīng)黑暗、低溫、有毒等特殊環(huán)境的要求。例如，膠片廠把膠片卷軸 存放在自動(dòng)化立體倉庫里，在完全黑暗的條件下， 通過計(jì)算機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)膠片卷軸的自動(dòng)岀入庫。6 采用托盤或貨箱存儲(chǔ)貨物，貨物的破損率顯著降低。

10、1.2.2課題的主要任務(wù)本次畢業(yè)論文需要完成的主要任務(wù)如下：1、研究堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)，了解堆垛機(jī)的分類，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及各自適合的不同場合2、分三個(gè)部分進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)：行走機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)，貨叉的伸縮機(jī)構(gòu)，并詳細(xì)闡述每 部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)與設(shè)計(jì)過程。3、對(duì)堆垛機(jī)的各個(gè)部分的材料，連接 方式，電機(jī)進(jìn)行選取。4、對(duì)堆垛機(jī)的各個(gè)部分受力進(jìn)行分析。1.3堆垛機(jī)的分類1.3.1巷道式堆垛機(jī)的分類按用途分：單元型，揀選型，單元一揀選型三種按控制方式分：手動(dòng)，半自動(dòng)和全自動(dòng)三種按應(yīng)用巷道數(shù)量分：直道型，轉(zhuǎn)彎型和轉(zhuǎn)軌型三種按照金屬結(jié)構(gòu)的形式分：單立柱和雙立柱兩種圖1-1巷道式單立柱堆垛機(jī)1.3.2巷道式單立柱堆垛機(jī)單立柱結(jié)

11、構(gòu)的堆垛機(jī)機(jī)架由一根立柱和下橫梁組成。立柱多采用較大的 H型鋼焊接制作，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。該設(shè)備的參數(shù)如 下所示。主要性能：倉庫高度 624m,最大40m運(yùn)行速度：標(biāo)準(zhǔn)型 80m/min、 高速型200m/min ；起升高度：標(biāo)準(zhǔn)型 Hmax = 20m/min、高速型 Hmax=50m/min；貨叉伸縮速度： Vmax = 12m/min（標(biāo)準(zhǔn)性）、50m/min（高速型）。1.3.3雙立柱巷道堆垛機(jī)機(jī)機(jī)架由兩根立柱和上橫梁、梁組成一個(gè)長方形框架。立柱形式有方管和圓管，方管兼做起升導(dǎo)軌， 圓管需附加起升導(dǎo)軌。1-2雙立柱巷道堆垛1.3

12、.4橋式堆垛起重機(jī)主要由橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備等部分組成。其工作原理可參考第五章橋式起重機(jī)部分。操縱司機(jī)室有單獨(dú)的起升機(jī)構(gòu)，保證司機(jī)有良好的視野，同時(shí)司機(jī)室還安裝有安全裝置，保證了操縱者的安全。起重機(jī)還裝有多種安全裝置，保證了起重機(jī)的安全工作。圖1-3橋式堆垛起重機(jī)1.4.1單立柱堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-1和圖4-2所示，單立柱堆垛機(jī)是有下橫梁，立柱和帶貨叉的載貨臺(tái)組成。裝在下橫梁上的行走輪在固定于地面上的軌道行駛，立柱頂端裝有導(dǎo)輪，它行走在巷道頂部的工字鋼中下橫梁上裝有行駛機(jī)構(gòu)，主，從動(dòng)行走輪，電機(jī)，通信，控制部件等。立柱為一箱形結(jié)構(gòu)。匚砂丄3i 14 Attfr6 -mv?

13、 MH戦金"*o 3忡IM*I圖1-4單立柱堆垛機(jī)示意圖單立柱堆垛機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成：1.上橫梁，2.上水平導(dǎo)輪，3.貨叉機(jī)構(gòu)，4.載貨臺(tái)，5. 松繩過載安全裝置，6司機(jī)室，7斷繩安全裝置，8立柱，9.起升機(jī)構(gòu)，10.電氣控制柜，11. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)。圖1-5單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)圖（proe ）142單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要集中在以下幾點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡約節(jié)省材料從而節(jié)省投資，簡單實(shí)用，故障率低，維護(hù)方便。運(yùn)行高速150米/分和45米/分，貨叉在超長超高巷道滿載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行和升降速度分別最高可達(dá)到 叉取速度最快達(dá)到 30米/分。操作簡單人機(jī)操作界面（HMI）采用西門子觸摸屏；取

14、消大部分按鈕、旋鈕和表示燈，僅保留電源開關(guān)和急停按鈕。操作非常簡單和方便；多重冗余操作模式：聯(lián)機(jī)自動(dòng)/單機(jī)自動(dòng)（地面設(shè)置操作站時(shí)可在地面操作）/手動(dòng)（自動(dòng)定位）/維修（點(diǎn)動(dòng)），且在操作界面上一鍵切換：；HMI幫助可 指導(dǎo)用戶輕松完成各部件的日常維護(hù)工作。高安全性運(yùn)行、升降和貨叉機(jī)構(gòu)設(shè)有多重機(jī)械安全保護(hù)裝置和電控安全保護(hù)功能，總計(jì)達(dá)到19種之多，確保堆垛機(jī)設(shè)備安全平穩(wěn)工作和貨物的安全儲(chǔ)存與傳送。高可靠性2萬小時(shí)以上電控器件全部采用國際知名品牌，關(guān)鍵器件無故障工作時(shí)間達(dá)到高智能化當(dāng)運(yùn)行過程中發(fā)生自動(dòng)接收、分析和執(zhí)行指令；自動(dòng)記錄并上傳所有狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù); 各種異常時(shí)，能瞬間自動(dòng)停止運(yùn)行并報(bào)警。

15、現(xiàn)今，越來越多的商家把注意力集中在單立柱堆垛機(jī)上。單立柱堆垛機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單， 重量輕 巧著稱，但其受力情況比較復(fù)雜， 在設(shè)計(jì)時(shí)，必須 對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免自重過大。1.5單立柱堆垛機(jī)的工作方式巷道單立柱堆垛機(jī)共有三中運(yùn)動(dòng)，在軌道上 的運(yùn)動(dòng)為行走運(yùn)動(dòng)， 將其視為丫軸向運(yùn)動(dòng)。在豎直 方向?yàn)檩d物臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，將其視為Z軸向運(yùn)動(dòng)。載物臺(tái)上的貨叉進(jìn)行存儲(chǔ)作業(yè)的運(yùn)動(dòng)為伸縮運(yùn)動(dòng), 坐標(biāo)系，圖4-3是堆垛機(jī)正常作業(yè)的示意圖。將其視為X軸向運(yùn)動(dòng)?？蓪⑷齻€(gè)運(yùn)動(dòng)建立三維圖中：1.立柱；2.貨叉機(jī)構(gòu)；3.載物臺(tái)；4.導(dǎo)軌；5地面導(dǎo)軌；6提升機(jī)構(gòu)；7鋼絲繩；8滑輪;9上部導(dǎo)軌圖1-6堆垛機(jī)正常工作示意圖。2 堆

16、垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和各部分速度計(jì)算2.1 堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)為了合理運(yùn)用自動(dòng)化立體倉庫以及分析堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，必須掌握正確的岀入庫能力,即堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。在這里來討論一個(gè)回流是倉庫，它的岀入庫口設(shè)在貨架的同一側(cè)貨架全怪出入庫臺(tái)C3展合箱環(huán)E3單一循環(huán)圖2-1垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖由堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)分為以下幾種：1 入庫（空載）一一任意貨位一一出庫（荷載）2 入庫（荷載）一一任意貨位一一出庫（空載）3 入庫（荷載）一一任意貨位一一空載運(yùn)轉(zhuǎn)一一任意貨位一一出庫（荷載）4 入庫（空載）一一任意貨位一一荷載運(yùn)轉(zhuǎn)一一任意貨位一一出庫（空載）2.2 堆垛機(jī)各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算加速度時(shí)容易是貨物倒

17、塌。載人堆垛機(jī)的加減速度一般在0.30.5米/秒2。不容易產(chǎn)生貨2物倒塌的箱式托盤等減速度在1米/秒 以下，走行停止前得爬行速度（即微動(dòng)速度）宜為46米/秒2 （爬行行程因堆垛機(jī)總質(zhì)量不同而異，約為0.30.6米）?，F(xiàn)在趨向于采用更快的最高速度。另一方面，為確保貨臺(tái)的停位準(zhǔn)確，停止前得升降微速希望在5米/分以下。2.2.1 走行速度Vx05丄bxvx0.530 0.4=1.732m/s通過對(duì)【附表1】選擇走行速度為 100m/min式中 Vx 堆垛機(jī)的走行速度（米 /秒）：b x 堆垛機(jī)的走行加速度（米/秒2）；L最大走行距離（米）10%選擇的速度如果顯著少于這即使選擇的速度超過這個(gè)數(shù)值，作業(yè)

18、周期的縮短也少于 個(gè)數(shù)值，作業(yè)周期就要大大增加2.2.2 升降速度VwH VZLVw6 1.6730=0.334m/s通過對(duì)【附表1】選擇升降速度為 20m/min。式中V w堆垛機(jī)的升降速度（米 /秒）：H最大走行距離（米）10%勺值即使超過這個(gè)速度，作業(yè)周期的縮短一般也遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于2.2.3貨叉的伸縮速度VzVz工bz2Jl.5 0.22=0.273通過對(duì)【附表1】選擇升降速度為 16m/min。式中 V z堆垛機(jī)的升降速度（米 /秒）：2 bz堆垛機(jī)的伸縮加速度（米 /秒）;Z最大伸縮距離（米）2.2.4額定數(shù)據(jù)表 通過上述計(jì)算堆垛機(jī)各部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示表2-1堆垛機(jī)額定數(shù)據(jù)表走行速度1 0

19、0米/分走行加減速度0.4米/秒2升降速度20米/秒升降加速度0.3米/秒2貨叉伸縮速度16米/分貨叉伸縮加速度0.2米/秒2貨架規(guī)格30000*12000*2000單元貨架規(guī)格1000*1200)*2000貨架層數(shù)10貨架行數(shù)30堆垛機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析3.1.1堆垛機(jī)外載荷計(jì)算1.載物臺(tái)滑輪壓力由圖3-4,3-5和3-6所示載物臺(tái)在 OYZ平面內(nèi)載荷圖,藝m = 0得正滾輪壓力(Q + G5)L1 + G1L2 + G6L3有：P1KN (3-1)圖2-3堆垛級(jí)載貨臺(tái)載荷受力圖圖2-2堆垛機(jī)載荷受力圖圖2-2和2-3中G:立柱重量 G1 :貨叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量G2水平驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量

20、G3 :垂直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量G4 :電機(jī)柜重量G5貨叉系統(tǒng)重量G6 :載物臺(tái)重量 P :滾輪壓力 Q:額定載荷內(nèi)載物臺(tái)結(jié)構(gòu)圖2-4 OYZ平面內(nèi)堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)由圖2-6立柱在XOZ平面受力圖，藝m = 0得側(cè)滾輪壓力有：P2 (Q G5)LS由式3-1和3-2得滾輪壓力：p= Jp2 E2KN (3-2)KN(3-3 )Q+&圖2-6 XOZ平面受力圖2 總提升力由受力分析可得藝Fz = 0，得：T = Q G5G6G1 KN（ 3-4）3 立柱頂部作用力利用圖3-8表示的堆垛機(jī)載物臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)的力學(xué)簡圖，由此可確定立柱頂部上橫梁上的作用力F,即立柱的軸向受力。（1）起升載荷T = (Q G5

21、 G6 G1) kn (3-5)-為動(dòng)力系數(shù)，是由最大起升加速度決定的(2) 滾輪摩擦力(3-6)Ff = 2(R + F2)fkn式中f為滾動(dòng)摩擦系數(shù)。載貨臺(tái)T+FfT1圖2-8提升繩的受力簡圖(3) 提升繩的張力T FfnKN(3-7)式中為提升系統(tǒng)效率(3) 立柱頂部壓力根據(jù)式3-7有:F = 3T1G滑輪+ G上橫梁KN(3-8 )其中G滑輪和G上橫梁分別為頂部滑輪和上橫梁的重量。通過以上分析可知，立柱在兩個(gè)平面內(nèi)分別承受外載荷的作用，但在XOZ平面的力只有在堆垛機(jī)停穩(wěn)，貨叉伸岀存取貨物是才存在，所以，對(duì)立柱只進(jìn)行YOZ平面的受力分析。3.2.1沿巷道縱向平面(YOZ平面)受力分析當(dāng)載

22、物臺(tái)滿載位于最高位置，以最大加減速度啟制動(dòng)，立柱受力處于不利情況。此時(shí)的YOZ平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖如 3-1.圖3-1 YOZ平面受力簡圖圖中H和B分別為堆垛機(jī)總高與行走輪間距，PH:水平慣性力，h:上滾輪距離頂端距離，bl和b2立柱距離兩邊距離。立柱橫向力矩為：M 正=T S KN/M(3-9)將4-1式代入上式有:M 正=(Q+q)Li +0合 L2KN/M(3-10)立柱橫向力平、Ph用下式計(jì)算:PH MaS kn(3-11 )式中a式最大加速度 m/s , M為各個(gè)部分質(zhì)量換算的等效質(zhì)量。3.3.1單立柱堆垛機(jī)靜態(tài)剛度分析立柱的靜態(tài)剛度是以載貨臺(tái)位于立柱的最高位置時(shí)，頂端在巷道縱向平面內(nèi)的

23、撓度來表 征，要求設(shè)計(jì)撓度應(yīng)當(dāng)小于許用值，即ff。端部產(chǎn)生的水平位移主要有三部分組成：1.在M作用下，立柱端部的水平位移f0；2.在M作用下，下滾輪處截面的轉(zhuǎn)角1引起的端部水平位移f 仟'1h；3.下橫梁和立柱連接處截面轉(zhuǎn)角'2引起的立柱頂部水平位移f2 2比(1)fo的計(jì)算 圖4-10為結(jié)構(gòu)受力簡圖WpIMJ圖3-2堆垛機(jī)剛度計(jì)算簡圖其中由外載荷彎矩M p和M1計(jì)算有:_小2 門、HabM 2HbMM(H -h )廠P =3B30 2 22EI 柱 2 + l 梁2二 M(H2-h2) MH (a+ b)一+ 3BEI 梁 式中：I柱為立柱截面垂直縱向平面的慣性距；i梁為下橫

24、梁截面垂直縱向平面的慣性距;E 為材料的慣性模量。(2)fl的計(jì)算 由外載荷彎矩圖Mp和M2計(jì)算有:HabM 丄 Hb2MM(H2-h2) + 石廠二-2EI柱EI梁M (H2 - h2) MH (a+ b)2EI 柱 + 2BEI 梁(3-12)(3-12)F1 hFiMh( a+b)3EI 梁 B+hm( H-h)EI柱3-3(4-14)下橫梁的計(jì)算(4) f2的計(jì)算 求f2要單獨(dú)取下橫梁為研究對(duì)象，4-11為其計(jì)算簡圖，GO為下橫梁支撐上部重量。G0 = Q G GG2G3G4G5G6件 13)由圖3-11計(jì)算得：f 2 h“ GOHab(b- a) f 23EIB由上述計(jì)算可見，下橫梁

25、的因素引起的立柱頂端撓度與立柱的高度成正比，所以，增強(qiáng)橫梁對(duì)改善結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的剛度很重要，在設(shè)計(jì)下橫梁的時(shí)候，總是盡量避免岀現(xiàn)明顯的下?lián)?，所以，由下橫梁的變形而引起的撓度常忽略不計(jì)。3.3.2彎矩放大系數(shù)由圖4-9中YOZ平面內(nèi)，立柱承受軸向壓力F,橫向力Ph和橫向力矩 M正的共同作用,是壓彎構(gòu)件，它可以簡化認(rèn)為：軸向壓力始終平行于 Z軸，并在頂湍作用有彎矩， 因而立拄彎 曲 變形可用圖4-12表示。圖中f 0是由橫向載荷 Ph與M正的作用在頂端產(chǎn)生的撓度。 在軸向力F 的作用下，撓度由f 0增大為f ，根據(jù)彈性分析。圖3-4結(jié)構(gòu)撓曲變形示意圖稱為撓度放大系數(shù)。F1式中，F(xiàn)k是立柱中心受壓的臨界載

26、荷。由圖3-12立柱任意截面 z的彎矩為:Mz - F（f -y） Ph（H -Z） M正Ph H_ _ _令 Z M 正=M X （Z）MX（z）為橫向彎矩，則有M（z）二 F（f - y） M X（z）當(dāng)z=0，y=0，立柱根部有最大彎矩maxi y=O,x=O=MX+Ffmaxi y=0,x=0MxFfomaxi y=0,x=0=xM式中X333立柱結(jié)構(gòu)臨界載荷圖3-5立柱承受臨界載荷分析示意圖當(dāng)立柱頂端作用有臨界力Fk ，產(chǎn)生側(cè)位移S時(shí)，下端由于下橫梁的抗彎剛度阻礙其截面自由產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，因此下橫梁是立柱的彈性支座，彈性轉(zhuǎn)角為是支座截面上作用單位載荷時(shí)引起的彈性變形。根據(jù)壓桿穩(wěn)定計(jì)算的基本

27、假定，從圖3-13可得立柱任意截面（圖示的Z截面）上的力學(xué)平衡方程:（3-1 ）平衡微分方M（z）Fk（y）y'' ny' = n式中Elx通解：y = Acos(nz) Bsin(nz) (3-2)邊界條件：z = 0 處y = 0 ，得A = 0z = 0 處 y，='' = - 1F ,得：2nB -Fk = nB -n Elx = 0(3-3)z = H 處 y ='，得：Acos(nH) Bsin(nH)二 0邊由和。以表示求解以 A、B、S為未知數(shù)的三元一次方程組的系數(shù)行列式，該方程組是由界條件確定的。為了確定值，先計(jì)算下橫粱和立柱連

28、接處截面產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角的力矩。根據(jù)位移法,于節(jié)點(diǎn)單位位移引起的附加約束反力矩M r等于節(jié)點(diǎn)各桿由于單位位移產(chǎn)生的桿端彎矩之i1 、i2分別表示兩段下橫粱的線性剛度，ilEI2Xbii2EI2X(3-4)Mr 二 3i1 3i2Mr3El2x(b b2)(3-5)Db2由M r和的物理含義可得如下關(guān)系式：_db2- 1 一3El2x(b + d)cob - b1b?3EI2x(b1 b2)(3-6)式中I 1x和I 2x分別是立柱和下橫梁截面X方向的慣性力矩，而定的常數(shù)。C值確定后公0式的cot e。確定e 0值后由n00可得立柱中心受壓臨界力：HFk 二 n0EI1X（3-7）式中E是結(jié)構(gòu)材料的

29、彈性模量。在計(jì)算Fk時(shí)，可在假設(shè)下橫梁的剛度比較大，發(fā)生的變形很小時(shí)考慮，立柱下端可當(dāng)作固定端，則由壓桿穩(wěn)定性條件計(jì)算2ei1X4H3.4堆垛機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1主動(dòng)行走輪直徑的確定走行輪有主動(dòng)輪與從動(dòng)輪各 1個(gè)，由于堆垛機(jī)在操作貨叉時(shí)的反作用力會(huì)對(duì)走行輪產(chǎn)生側(cè)壓，為了防止走行輪由于側(cè)壓脫軌與走行中的爬行現(xiàn)象，需安裝側(cè)面導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)輪的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅(qū)動(dòng)方式。走行輪的允許載重量等各參數(shù)間有下列關(guān)系式：KD'（B- 2r） Kg且：240KK kg/cm240 V式中，G 允許載重量（kg） D '車輪的踏面直徑（cm）B鋼軌寬（cm）r 鋼軌頭部的圓角半徑（cm）K 許

30、用應(yīng)力系數(shù)（kg/cm 2） v 走行速度（m/min ）k 許用應(yīng)力（球墨鑄鐵的許用應(yīng)力為50 kg/cm 2 ）首先確定 B=6.4cm， r=0.2cm, k=50 kg/cm 2 , v=100m/min則有：240K240 V/24070K 二240 100K = 35(Kg/cm2)G =2000/2=1000kg則代入上式可得：D ' =7.2cm ，=10.32mm則車輪的軸徑為:Dmin取d =15mm,車輪直徑可適當(dāng)取大為D=100mm軸上的軸承選取代號(hào)為6310，基本尺寸為：d=50mm, D=100mm, B=27mm。3.4.2行走電動(dòng)機(jī)的選用有軌巷道堆垛機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的功率，是根據(jù)堆垛機(jī)滿載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的靜阻力進(jìn)行計(jì)算。按照運(yùn)行靜阻力、運(yùn)行速度計(jì)算機(jī)構(gòu)的靜功率。靜功率（kw）