本文格式為Word版，下載可任意編輯——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)一套試驗(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)，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)鍵詞:立體倉庫、堆垛機(jī)、結(jié)構(gòu)、受力校核。

Abstract

Automatedmulti-layeredstorehouse,alsocallforautomatedwarehouse,usingthree-dimensionalwarehouseequipmentcanrealizewarehousetoprationalization,accessautomation,operationtohandle.Stackingmachineisthecoreofthewholeautomatedwarehouseequipment,throughmanual,semiautomaticoperationandautomaticoperationtoputthegoodsfromoneplacetoanotherplaceinhandling.Itiscomposedof(beaminbeam,support),themobilemechanism,bills,levelplatform,goodsforkandelectricalcontrolsystemstructure.

Thispaperismainlybasedonasetoflaboratoryteachingequipmentasthebasis,theactualforreferenceandestablishingvirtualautomatedmulti-layeredstorehousestackersystem,theauthormainlytothestackersclassification,abriefintroductionaboutthepartsofstackerdetailedstudyofthestructureofdifferentstackerfirstintroductionanddescription,andthenthroughthetunnelstackerintegralanalysisanddesignofstructure,variouspartsofeachpartofthecompletestresschecking.

Keywords:Automatedmulti-layeredstorehouse，Stacker,structure，Stresschecking

目錄

第1章緒論1

1.1自動(dòng)化立體倉庫的起源與發(fā)展11.2課題的提出及主要任務(wù)2

1.2.1課題的提出21.2.2課題的主要任務(wù)22、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。2

1.3堆垛機(jī)的分類3

1.3.1巷道式堆垛機(jī)的分類31.3.2巷道式單立柱堆垛機(jī)31.3.3單立柱堆垛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)5

第2章堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和各部分速度計(jì)算10

2.1堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)102.2堆垛機(jī)各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算10第3章堆垛機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析11

3.1堆垛機(jī)外載荷計(jì)算113.2沿巷道縱向平面（YOZ平面）受力分析133.3單立柱堆垛機(jī)靜態(tài)剛度分析143.4彎矩放大系數(shù)143.5立柱結(jié)構(gòu)臨界載荷153.6堆垛機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算16

3.6.1行走電動(dòng)機(jī)的選用163.6.2升降電動(dòng)機(jī)的選用17

附表18

2堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

率、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、減少滾動(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)存與生產(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)物流管理的好處。

1.2課題的提出及主要任務(wù)

1.2.1課題的提出

使用巷道式起重堆垛機(jī)的立體倉庫（或稱自動(dòng)化倉庫），由于能儉約勞動(dòng)力，作業(yè)迅速確鑿，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)。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)用的支出，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，可以便利地做到\先進(jìn)先出\，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、有毒等特別環(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)出入庫。6．采用托盤或貨箱存儲(chǔ)貨物，貨物的破損率顯著降低。

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。

頁共25頁第2

3堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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—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

依照金屬結(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)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6～24m,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)。

頁共25頁第3

4堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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)。

2.堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)

堆垛機(jī)如下圖，主要由下橫梁、載貨臺(tái)、貨叉機(jī)構(gòu)、立柱、上橫梁、水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電控柜、安全保護(hù)裝置和電氣控制系統(tǒng)等幾大部分組成。

（1）主體結(jié)構(gòu)堆垛機(jī)主體結(jié)構(gòu)主要由上橫梁、立柱、下橫梁和控制柜支座組成。上、下橫梁是由鋼板和型鋼焊接成箱形結(jié)構(gòu)，截面性能好，下橫梁上兩側(cè)的運(yùn)行輪軸孔在落地鏜銑床一次裝夾加工完成，確保了主、被動(dòng)輪軸線的平行，從而提高了整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性；立柱是由方鋼管制作，在方鋼管兩側(cè)一次焊接兩條扁鋼導(dǎo)軌（材質(zhì)16Mn），導(dǎo)軌表面進(jìn)行硬化處理，耐磨性好。在焊接中采用了具有特別裝置的自動(dòng)焊接技術(shù)，有效戰(zhàn)勝了整體結(jié)構(gòu)的變形；上橫梁焊于立柱之上，立柱與下橫梁通過法蘭定位，用高強(qiáng)度螺栓連接，整個(gè)主體結(jié)構(gòu)具有重量輕、

頁共25頁第4

5堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

抗扭、抗彎、剛度大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

（2）載貨臺(tái)載貨臺(tái)是通過起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力牽引做上下垂直運(yùn)動(dòng)的部件，由垂直框架和水平框架焊接成的L形結(jié)構(gòu)，垂直框架用于安裝起升導(dǎo)輪和一些安全保護(hù)裝置。水平框架采用無縫鋼管制成，完全能夠滿足載貨的要求。

（3）水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和主被動(dòng)輪組組成，用于整個(gè)設(shè)備巷道方向的運(yùn)行。我們選用了德國SEW公司的螺旋傘齒輪直交軸電機(jī)減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，質(zhì)量可靠、維護(hù)便利、噪聲低。

（4）起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、卷筒、滑動(dòng)組和鋼絲繩組成，用于提升載貨臺(tái)做垂直運(yùn)動(dòng)。我們選用德國SEW公司的螺旋傘齒輪直交軸電機(jī)減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卷筒，鋼絲繩帶動(dòng)載貨臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)。（5）貨叉機(jī)構(gòu)貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和上、中、下三叉組成的一個(gè)機(jī)構(gòu)，用于垂直于巷道方向的存取貨物運(yùn)動(dòng)。下叉固定于載貨臺(tái)上，三叉之間通過鏈條傳動(dòng)做直線差動(dòng)式伸縮。貨叉驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用SEW的電機(jī)減速機(jī)。

（6）導(dǎo)輪裝置堆垛機(jī)共采用了上下水平導(dǎo)輪和起升導(dǎo)輪三組導(dǎo)輪裝置，上下水平導(dǎo)輪分別安裝在上下橫梁上，用于導(dǎo)向堆垛機(jī)沿巷道方向做水平運(yùn)動(dòng)。起升導(dǎo)輪安裝于載貨臺(tái)上，沿立柱導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向載貨臺(tái)的垂直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過導(dǎo)輪支撐荷重，并傳遞給主體結(jié)構(gòu)。1.3.3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)：

節(jié)省材料從而節(jié)省投資，簡單實(shí)用，故障率低，維護(hù)便利。

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150米/分和45米/分，貨叉叉取速度最快達(dá)到30米/分。

人機(jī)操作界面（HMI）采用西門子觸摸屏；取消大部分按鈕、旋鈕和表示燈，僅保存電源開關(guān)和急停按鈕。操作十分簡單和便利；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。

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。

頁共25頁第5

6堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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2萬小時(shí)以上。

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)；當(dāng)運(yùn)行過程中發(fā)生各種異常時(shí)，能瞬間自動(dòng)中止運(yùn)行并報(bào)警。

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，重量便捷著稱，但其受力狀況比較繁雜，在設(shè)計(jì)時(shí)，必需對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免自重過大。

4.堆垛機(jī)的安全措施

(1)松繩、斷繩保護(hù)裝置：當(dāng)堆垛機(jī)提升鋼絲繩松垂或斷裂時(shí)，自動(dòng)切斷提升電機(jī)電源，載貨臺(tái)制動(dòng)器卡在立柱上，避免載貨臺(tái)跌落。

(2)堆垛機(jī)具有過載保護(hù)裝置，當(dāng)加載超過額定起重量的10%時(shí)，自動(dòng)切斷起升電機(jī)電源。

(3)堆垛機(jī)設(shè)有提升極限限制開關(guān)和機(jī)械緩沖雙重保護(hù)裝置。當(dāng)載貨臺(tái)超出正常升降行程并達(dá)到上、下極限位置時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)，自動(dòng)切斷提升電機(jī)電源，載貨臺(tái)將中止運(yùn)行。此外，在超出上、下極限位置外另加設(shè)抗沖擊性能良好的緩沖塊，迫使載貨臺(tái)中止運(yùn)行。

(4)堆垛機(jī)設(shè)有運(yùn)行極限限制開關(guān)和機(jī)械緩沖塊雙重保護(hù)裝置。當(dāng)堆垛機(jī)超出正常運(yùn)行行程并達(dá)到左、右極限位置時(shí)，觸發(fā)該開關(guān)，自動(dòng)切斷運(yùn)行電機(jī)電源，堆垛機(jī)將中止運(yùn)行。此外，在超出左、右極限位置外另加設(shè)抗沖擊性能良好的緩沖塊，迫使堆垛機(jī)中止運(yùn)行。作用于緩沖塊上的力，是按堆垛機(jī)滿載和高速行走的條件下計(jì)算的。

(5)堆垛機(jī)上裝有手動(dòng)急停按紐，在緊急狀況下，能切斷堆垛機(jī)總電源。