立體倉(cāng)庫(kù)巷道式堆垛機(jī)設(shè)計(jì).doc
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1 緒論 1.1 本課題研究的背景及意義 我國(guó)現(xiàn)在正處于工業(yè)化、城市化發(fā)展的高速期，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，土地資源和勞動(dòng)力資源將會(huì)成為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸，鑒于此，建造立體倉(cāng)庫(kù)是未來(lái)企業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流中的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)合理化的關(guān)鍵。它具有空間利用率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，實(shí)時(shí)自動(dòng)結(jié)算庫(kù)存貨物種類和數(shù)量等許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)加快物流速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本很重要，已開(kāi)始應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)藥、煙草、建材、郵電等許多行業(yè)。 堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的搬運(yùn)、起重、堆垛設(shè)備，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)效率有決定性影響，是立體倉(cāng)庫(kù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵設(shè)備之一。而我國(guó)在堆垛機(jī)制造技術(shù)上和世界發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距，鑒于我國(guó)未來(lái)物流業(yè)發(fā)展的廣闊空間，堆垛機(jī)技術(shù)落后必將成為限制我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的瓶頸，使我國(guó)在國(guó)際物流業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。鑒于以上因素，發(fā)展堆垛機(jī)技術(shù)有積極意義。 1.2 有軌巷道堆垛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 有軌巷道堆垛起重機(jī)是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)，通常簡(jiǎn)稱為堆垛機(jī)。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，或者相反，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)。 20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開(kāi)始研究采用巷道式堆垛機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)，1980年我國(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)，從此自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前已建成三百余座。堆垛機(jī)做為立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的起重運(yùn)輸設(shè)備，也得到了較快的發(fā)展。 早期的堆垛機(jī)是在橋式起重機(jī)的起重小車上懸掛一個(gè)門架，利用貨叉在立柱上的上下運(yùn)動(dòng)及立柱的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)搬運(yùn)貨物，通常稱之為橋式堆垛機(jī)。1960年左右在美國(guó)出現(xiàn)了巷道堆垛機(jī)，這種堆垛機(jī)是在地面的導(dǎo)軌上行走，利用貨架上部的導(dǎo)軌防止傾倒。隨著立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，巷道堆垛機(jī)逐漸替代了橋式堆垛機(jī)。 隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，堆垛機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)性能越來(lái)越好，高度也在不斷增加，到1970年實(shí)現(xiàn)了由貨架支承的高度為40米的堆垛機(jī)。堆垛機(jī)的運(yùn)行速度也不斷提高，目前堆垛機(jī)水平運(yùn)行速度可達(dá)200m/min，起升速度高達(dá)120m/min，貨叉伸縮速度達(dá)50m/min。2004年國(guó)際物流綜合展覽會(huì)上推出的超高效能巷道堆垛機(jī)“H-V1”，走行速度500m/min，加減速0.5G，處理能力每小時(shí)500箱，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)存取效率的飛躍。 80年代初期，巷道堆垛機(jī)的運(yùn)行能力主要由機(jī)械的速度模式來(lái)決定，速度控制是將子母電機(jī)或變極電機(jī)進(jìn)行復(fù)合，機(jī)械式地進(jìn)行速度切換來(lái)控制高速、低速運(yùn)行。因此，最高行走速度不超過(guò)100m/min，最高升降速度不超過(guò)20m/min，在高速化上受到了制約。于是，在速度控制方面采用了直流電機(jī)的電壓切換控制方式，使巷道堆垛機(jī)的最高行走速度達(dá)到125m/min，最高升降速度達(dá)到30m/min。但是，伴隨高速化的另一個(gè)重要問(wèn)題是停止，為了滑動(dòng)停止就必須降到很低的速度。當(dāng)進(jìn)行速度切換時(shí)，由于急加減速而形成的或是由于制動(dòng)停止而引起的沖擊，誘發(fā)了機(jī)械的振動(dòng)。 現(xiàn)代堆垛機(jī)多使用變頻調(diào)速，速度控制更加平穩(wěn)，解決了變速時(shí)的沖擊問(wèn)題，但是在堆垛機(jī)制動(dòng)器抱閘停止時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生沖擊，在堆垛機(jī)機(jī)架較高的情況下，造成機(jī)架晃動(dòng)，目前只能通過(guò)改善控制減小沖擊，尚無(wú)更好的解決辦法。 目前，我國(guó)巷道堆垛機(jī)的性能參數(shù)和可靠性有待進(jìn)一步提高。國(guó)產(chǎn)堆垛機(jī)的質(zhì)量相對(duì)國(guó)外堆垛機(jī)而言差距較大，為使國(guó)產(chǎn)堆垛機(jī)趕超國(guó)際水平，應(yīng)加強(qiáng)自主研究和開(kāi)發(fā)。 1.3 本課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 此堆垛機(jī)用于機(jī)械加工工廠的毛坯、零件倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)貨架總高度為10m，貨物單元長(zhǎng)、寬尺寸為1200x1000mm，額定負(fù)載800kg，最高行走速度120m/min，最高升降速度30m/min，最高貨叉速度30m/min，首層貨架高度600mm，負(fù)載單元器具為托盤或貨箱，貨叉數(shù)為雙貨叉，每小時(shí)出入庫(kù)20次，平均工作周期3min。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括門架結(jié)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)出更合理堆垛機(jī)門架結(jié)構(gòu),在保證其強(qiáng)度及剛度條件下盡量減輕整機(jī)重量，同時(shí)，設(shè)計(jì)出能減輕堆垛機(jī)制動(dòng)時(shí)晃動(dòng)的輔助天軌制動(dòng)裝置和更加簡(jiǎn)單可靠的斷繩保護(hù)裝置。 2 堆垛機(jī)總體方案的確定 堆垛機(jī)工作于立體倉(cāng)庫(kù)貨架之間，為節(jié)省空間，加大有限空間存貨量，現(xiàn)代立體倉(cāng)庫(kù)貨架間距做的很窄而高度很高。堆垛機(jī)在此環(huán)境下工作，決定其整體結(jié)構(gòu)高而窄，為防止傾倒，將堆垛機(jī)行走軌道設(shè)計(jì)成上下雙軌，下部地軌起支撐和引導(dǎo)作用，上部天軌可支持堆垛機(jī)直立行走，保證不發(fā)生傾倒事故。 高而窄的結(jié)構(gòu)也造成堆垛機(jī)沿高度方向剛度不足，在起停過(guò)程中振動(dòng)嚴(yán)重，會(huì)延長(zhǎng)定位時(shí)間，影響效率，也會(huì)造成堆垛機(jī)定位不準(zhǔn)確，無(wú)法正常工作。為減輕剛度不足造成的影響，堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中要非常注意機(jī)構(gòu)的動(dòng)剛度。 2.1 有軌巷道堆垛機(jī)門架結(jié)構(gòu)選型 按傳統(tǒng)門架結(jié)構(gòu)形式堆垛機(jī)可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)： (1)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。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。 (2)單立柱有軌巷道堆垛機(jī) 圖2.1 雙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)。 圖2.2 單立柱有軌巷道堆垛機(jī) 通過(guò)對(duì)比分析，本設(shè)計(jì)中堆垛機(jī)應(yīng)用于機(jī)械零件及毛坯的搬運(yùn)，受力較大。單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)剛度小，設(shè)計(jì)大剛度門架較困難。且本設(shè)計(jì)針對(duì)加大倉(cāng)庫(kù)存貨量的中型倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)高為10米，單立柱結(jié)構(gòu)做到10米高，會(huì)顯著提高成本，不夠經(jīng)濟(jì)。故本設(shè)計(jì)采用雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)，這種堆垛機(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)。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，符合本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。 2.2 貨叉伸縮機(jī)構(gòu) 2.2.1 貨叉結(jié)構(gòu) 貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，置于堆垛機(jī)載貨臺(tái)上，可以橫向伸縮以便向兩側(cè)貨格送入或取出貨物。一般按叉子的數(shù)量分為單叉貨叉，雙叉貨叉和多叉貨叉，其中多叉貨叉多用在特長(zhǎng)貨物的堆垛。 由于工作需要，堆垛機(jī)貨叉在收回狀態(tài)下的長(zhǎng)度要小于巷道的寬度，但伸展后的長(zhǎng)度卻要大大長(zhǎng)于巷道寬度。為了從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，必須采用多級(jí)伸縮式貨叉，目前最常用的是3級(jí)直線差動(dòng)式貨叉。底叉固定在載貨臺(tái)上，動(dòng)力裝置安裝在底叉上，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)中叉相對(duì)底叉運(yùn)動(dòng)，中叉和上叉之間裝有直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)，使中叉相對(duì)底叉運(yùn)動(dòng)時(shí)，上叉相對(duì)中叉以2倍速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)大距離伸叉的要求。 2.2.2 中叉板的驅(qū)動(dòng) 中叉的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)安裝在底叉板或載貨臺(tái)上的電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，傳動(dòng)方案有齒輪齒條傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)。 1.齒輪齒條式伸縮叉 如圖2.3，電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)構(gòu)安裝在載貨臺(tái)上，齒條固定在中間叉上，齒輪固定在載貨臺(tái)中部，驅(qū)動(dòng)齒條從中點(diǎn)，向左或向右移動(dòng)大約自身長(zhǎng)度的的一半。前叉可以從中間叉的中點(diǎn)，在鏈條或鋼絲繩驅(qū)動(dòng)下向左或向右伸出比自身稍長(zhǎng)的長(zhǎng)度。 圖2.3 齒輪齒條式伸縮叉伸縮機(jī)構(gòu) 2.鏈條鏈輪式伸縮叉 如圖2.4，固定叉安裝在載貨臺(tái)上，固定貨叉、中、上叉之間由鏈輪鏈條進(jìn)行連接，電動(dòng)機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈輪由鏈條帶動(dòng)中間叉運(yùn)動(dòng)，從固定叉中點(diǎn)向左或向右伸縮，在中叉向左或向右伸縮時(shí)，由另外兩條鏈帶動(dòng)上叉以三倍速度伸縮。 圖2.4 鏈條式貨叉伸縮機(jī)構(gòu) 分析以上兩方案，鏈條式貨叉伸縮機(jī)構(gòu)采用鏈輪鏈條執(zhí)行動(dòng)作，鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)整體尺寸較大，由圖中也可以看到，鏈條數(shù)較多，空間布置不便，容易造成鏈條間的干涉，傳動(dòng)中有一定的速度波動(dòng)，貨叉位置控制難以做到很精確，不利于檢測(cè)。齒輪齒條式貨叉伸縮機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條執(zhí)行動(dòng)作，速度平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，齒輪齒條耐用度高，減少維修輔助時(shí)間。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用齒輪齒條式貨叉伸縮機(jī)。 2.3 起升機(jī)構(gòu) 2.3.1 起升機(jī)構(gòu)形式 起升機(jī)構(gòu)通過(guò)支架用螺栓固定在立柱下端，本設(shè)計(jì)可參考方案有電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)，卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)以及鏈條起升機(jī)構(gòu)。 1.電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu) 圖2.6吊鏈?zhǔn)狡鹕龣C(jī)構(gòu) 鋼絲繩由電動(dòng)葫蘆卷筒引出，通過(guò)上橫梁的兩個(gè)固定滑輪與載貨臺(tái)上的動(dòng)滑輪連接，如圖2.5.電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)應(yīng)用很廣泛，但在調(diào)速方面，市場(chǎng)上目前暫無(wú)可調(diào)頻調(diào)速的電動(dòng)葫蘆，需要專廠定制，且市場(chǎng)成熟度不是很好，在一定程度上增加成本。由于本設(shè)計(jì)中堆垛機(jī)對(duì)定位要求很高，電動(dòng)葫蘆由于調(diào)速上的缺陷難以做到很精確定位，市場(chǎng)上現(xiàn)有的產(chǎn)品升降速度也不能滿足任務(wù)要求，故不采用。 2.吊鏈?zhǔn)狡鹕龣C(jī)構(gòu) 圖2.5 電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu) 采用鏈輪與鏈條起升，該形式在結(jié)構(gòu)上由于升降電機(jī)裝置上置，使堆垛機(jī)重心上移，增加了不穩(wěn)定因素。鏈傳動(dòng)本身不穩(wěn)定，工作中產(chǎn)生振動(dòng)和脈動(dòng)，且工作一段時(shí)間吊鏈伸長(zhǎng)量超標(biāo)(5%)，必須更換，增加了成本和輔助時(shí)間，對(duì)于高度較高的堆垛機(jī)設(shè)備不是最合理的選擇，本設(shè)計(jì)不采用。 3.卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)可采用專業(yè)起重用調(diào)頻調(diào)速電機(jī)，通過(guò)直連式或聯(lián)軸器與減速器軸連接，輸出軸上安裝卷筒，卷筒是非標(biāo)件，可根據(jù)具體起升高度自行設(shè)計(jì)。根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有堆垛機(jī)設(shè)備調(diào)查，目前市場(chǎng)上巷道堆垛機(jī)多采用這種升降裝置，故本設(shè)計(jì)采用，其結(jié)構(gòu)如圖2.6。鋼絲繩3纏繞在卷筒8上，由卷筒引出后通過(guò)上橫梁的固定滑輪2與載貨臺(tái)上的動(dòng)滑輪10連接，卷筒在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速可以準(zhǔn)確控制載貨臺(tái)位置。 1-機(jī)架 2-定滑輪 3-鋼絲繩 4-電動(dòng)機(jī) 5-支座 6-聯(lián)軸器 7-減速器 8-卷筒 圖2.6 卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu) 2.3.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的布置方案 卷?yè)P(yáng)機(jī)典型布置方案有3種，如圖2.7。(a)圖采用的是平行軸圓柱齒輪減速器，它將電動(dòng)機(jī)和卷筒布置在減速器的同側(cè)，這種布置型式結(jié)構(gòu)最緊湊，整套機(jī)構(gòu)外形尺寸最小。但它要求減速器的中心距具有一定的數(shù)值。 (b)圖采用的也是平行軸圓柱齒輪減速器，它將電動(dòng)機(jī)和卷筒布置在減速器的兩側(cè)，這種布置型式適用于減速器的中心距不夠大，整套機(jī)構(gòu)的寬度尺寸不受限制的情況。 (c)圖采用的是直交軸的減速器，它是在整套機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度尺寸不受限制的情況下采用的一種布置型式。 圖2.7 卷?yè)P(yáng)機(jī)布置形式 鑒于巷道堆垛機(jī)的工作環(huán)境限制，選擇圖(a)的布置形式，其結(jié)構(gòu)緊湊，也便于安裝。 2.3.3 安全機(jī)構(gòu) 為了保證堆垛機(jī)正常工作，確保載貨臺(tái)上人員、貨物的安全，當(dāng)載貨臺(tái)工作中發(fā)生斷繩事故時(shí)，必須自動(dòng)可靠地將載貨臺(tái)及時(shí)停止，避免發(fā)生溜車或墜車事故 因此，載貨臺(tái)必須裝有安全機(jī)構(gòu)。這種安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求是敏度高、作用可靠、沖擊小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便等。 2.4 行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)水平運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般由電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器，制動(dòng)器，減速器和行走車輪組成。按運(yùn)行機(jī)構(gòu)所在位置的不同分為地面運(yùn)行式和上部運(yùn)行式，由于上部運(yùn)行式堆垛機(jī)的天軌設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求高，制造難度大，增加了倉(cāng)庫(kù)頂棚成本，行走驅(qū)動(dòng)在頂部使堆垛機(jī)重心上移，增加不穩(wěn)定因素，維修不便。行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)地面布置利用地軌支撐驅(qū)動(dòng)輪，很容易保證剛度，成本較低，維修方便，結(jié)構(gòu)合理。本設(shè)計(jì)采用地面驅(qū)動(dòng)形式，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪沿設(shè)在地面上的單軌運(yùn)行，結(jié)構(gòu)圖如2.8所示。 圖2.8 行走機(jī)構(gòu) 堆垛機(jī)的頂部用兩組水平輪固定在上橫梁的工字鋼導(dǎo)上，如圖2.9。上橫梁和立柱焊接在一起，下橫梁用槽鋼和鋼板拼焊，行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主從動(dòng)車輪，電器柜等都裝在它的上面。 圖2.9 天軌機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式如圖2.10，圖a采用一般臥式減速器，減速器輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接驅(qū)動(dòng)輪，整體尺寸較大。圖b采用套裝式減速器，減速器提供空心軸孔，驅(qū)動(dòng)輪軸直接插入減速器空心軸孔中，車輪組安裝時(shí)較簡(jiǎn)便，并能使運(yùn)行機(jī)構(gòu)整體布置緊湊。主動(dòng)車輪通過(guò)鍵與軸連接，減速器底座用螺栓固定在下橫梁一側(cè)的底座上，輸入側(cè)通過(guò)電機(jī)連接盤與電機(jī)殼相連。同時(shí)可將車輪軸通過(guò)帶偏心法蘭依靠螺栓固定在下橫梁端頭兩側(cè)板上，利用帶孔偏法蘭心可調(diào)整被動(dòng)車輪輪心與軌面距離，從而達(dá)到調(diào)整立柱對(duì)軌道的垂直度。 行走車輪在鋪設(shè)于地面的單軌上行走，為防止走行輪行走中產(chǎn)生脫軌現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)安裝側(cè)面導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)。在下橫梁兩端頭部設(shè)置清軌器和聚氨脂緩沖器，減少碰撞時(shí)的沖擊力。 圖2.10 行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式 (a) (b) 由于堆垛機(jī)的高窄結(jié)構(gòu)，當(dāng)堆垛機(jī)下部行走機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)，慣性力的作用會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)點(diǎn)頭擺動(dòng)。由于車體的擺動(dòng)，在停車過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生定位誤差，既影響準(zhǔn)確尋址定位，又會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，增加噪音，造成機(jī)體的損傷。隨著堆垛機(jī)運(yùn)行速度的提高，制動(dòng)帶來(lái)的擺動(dòng)幅度會(huì)越來(lái)越大，因此消除慣性、減小擺動(dòng)顯得尤為重要。此外，由于天軌與導(dǎo)輪之間存在間隙，又無(wú)夾緊定位，停車存取作業(yè)時(shí)，由上導(dǎo)輪間隙產(chǎn)生的角傾斜，加大了貨叉作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的下?lián)?。要克服以上不足，堆垛機(jī)停車過(guò)程必須即制即停，并且保持足夠的剛度，從而減小作業(yè)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，克服上部導(dǎo)輪間隙造成的傾斜，減小貨叉的下?lián)?，提高定位精度? 根據(jù)堆垛機(jī)運(yùn)行停車制動(dòng)產(chǎn)生點(diǎn)頭擺動(dòng)的機(jī)理分析，要有效避免點(diǎn)頭擺動(dòng)，必須實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)下部與上部同步制動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)制造的有軌巷道堆垛機(jī)尚無(wú)同步制動(dòng)裝置。為解決堆垛機(jī)制動(dòng)時(shí)的沖擊問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)同步夾緊制動(dòng)裝置。 3 貨叉伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1 伸縮叉尺寸確定 根據(jù)使用要求，確定貨叉長(zhǎng)度為1000mm，貨叉伸出量為1100mm，由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)初步設(shè)計(jì)貨叉各段尺寸如下圖3.1所示。 圖3.1 貨叉尺寸參數(shù) a=650mm b=350mm c=200mm d=350mm e=100mm l=900mm l=550mm l=650mm l=1150mm 3.1.2 中叉速度確定 由圖2.3可知，當(dāng)中叉相對(duì)于底叉運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)滑輪和定滑輪構(gòu)成動(dòng)滑輪組。根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，當(dāng)動(dòng)滑輪以速度V相對(duì)于定滑輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，也就是中叉板相對(duì)于底叉板運(yùn)動(dòng)速度為V時(shí)，動(dòng)滑輪與上叉板之間的鋼繩就會(huì)以近似于2V的速度相對(duì)于動(dòng)滑輪運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)上叉板以近似于2V的速度相對(duì)于中叉板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了速度和行程的倍增，最終上叉板相對(duì)于底板實(shí)現(xiàn)3倍速的運(yùn)動(dòng)。貨叉的伸叉速度為V，則中叉的運(yùn)行速度 3.2 各叉導(dǎo)向軸承徑向載荷計(jì)算 各叉板在相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)保持穩(wěn)定的導(dǎo)向支撐連接關(guān)系，本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承和凹槽組成的滾動(dòng)副。貨叉在長(zhǎng)度方向有2個(gè)支撐點(diǎn)，能形成懸臂支撐關(guān)系，可以承受載荷。圖3.2給出了貨叉最大伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)各叉板之間的連接支撐關(guān)系，此時(shí)各支撐點(diǎn)處的徑向載荷為最大。 1.固定叉 2.中叉 3.上叉 4.滑輪1 5.滾輪 6.繩索 7.滑輪2 圖3.2 貨叉支撐結(jié)構(gòu) 如圖3.2所示，貨物和活動(dòng)叉板部分的當(dāng)量載荷為Q，為最大載荷的1.25倍，根據(jù)靜力平衡關(guān)系可以求得導(dǎo)向軸承B、C、D、E處的徑向載荷分別為 對(duì)于支撐點(diǎn)數(shù)大于2的情況，考慮到凹槽加工誤差的因素，可以仍按靠近貨物端的2個(gè)點(diǎn)來(lái)計(jì)算，結(jié)果偏安全。實(shí)際結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)向軸承為沿叉兩側(cè)對(duì)稱布置，因此導(dǎo)向軸承的徑向載荷 [7] 式中K為載荷均衡系數(shù)，與加工和裝配精度有關(guān)，一般取K=1.5～1.7。 使中叉運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力 式中f為滾動(dòng)軸承摩擦阻力系數(shù)，f=0.02 3.3 中叉驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)形式見(jiàn)圖2.3，采用漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪和齒條傳動(dòng)，小齒輪直接安裝在減速電機(jī)的輸出軸上，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和強(qiáng)度分析確定小齒輪分度圓直徑為d1 =63mm 則 (1)小齒輪轉(zhuǎn)速 (2)小齒輪(減速電機(jī)輸出軸)轉(zhuǎn)矩 確定減速電機(jī)的輸出扭矩T和輸出轉(zhuǎn)速n。減速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為，輸出扭矩 電機(jī)功率 式中，為總傳動(dòng)效率。 減速器采用型號(hào)R17，輸出轉(zhuǎn)速54r/min，輸入功率0.18kw，最大扭矩30N.m 電動(dòng)機(jī)選擇Y801-4，額定功率0.55kw，額定轉(zhuǎn)速1390r/min。 3.4 伸縮貨叉的撓度與強(qiáng)度 3.4.1 前叉的受力分析 載荷在區(qū)間產(chǎn)生的反力有、，在E點(diǎn)的傾斜角為，擾度為,受力分析如圖3.3所示。 圖3.3 前叉受力變形圖 由，當(dāng)時(shí)，有 其中為單個(gè)貨叉受力，按載重增加25%作為試驗(yàn)載荷。 由得： 設(shè)計(jì)貨叉的抗彎截面系數(shù)應(yīng)大于 上叉設(shè)計(jì)如下：材料為Q235 圖3.4 上叉截面尺寸 由于上叉跨度短，在支撐附近有很大載荷，故進(jìn)行彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度校核。 中性軸以上部分截面對(duì)中性軸靜矩 滿足彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度。 , ,有 當(dāng)時(shí) 3.4.2 中間叉受力分析 圖3.5 中間叉總體受力變形圖 因載荷的作用，在間產(chǎn)生反力、，設(shè)點(diǎn)的傾角為,擾度為 當(dāng)時(shí)， 設(shè)計(jì)選擇矩形空心型鋼，由得 由此選擇型鋼尺寸如圖3.6。 圖3.6 中間叉截面尺寸 因時(shí)，, 則 求時(shí)的傾斜角 根據(jù)圖3.7 圖3.7 中間叉前端受力變形圖 把段作為剛性，點(diǎn)作為固定端考慮，并設(shè)由于在中叉產(chǎn)生的反力為和，而由這些反力作用在叉子前端產(chǎn)生的擾度為和，則 在時(shí) 其次] 當(dāng)時(shí)， 所以 因此，設(shè)載貨臺(tái)和立柱為剛性時(shí)，伸縮貨叉工作的總擾度為 4 堆垛機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 升降機(jī)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）起重鋼絲繩（以最大靜載荷計(jì)算） 鋼絲繩最大拉力 —堆垛機(jī)最大起升載荷 —起升滑輪組倍率 —滑輪組總效率 鋼絲繩破段拉力 n—安全系數(shù)，取5 根據(jù)破段拉力選擇鋼絲繩：鋼繩6x19 B類同向 d=8mm[4] （2）滑輪選擇 根據(jù)起升鋼絲繩直徑確定滑輪尺寸，滑輪為標(biāo)準(zhǔn)件，滑輪輪徑D與鋼繩直徑d比： 選取滑輪的軸徑d=50mm，輪徑D=200mm （3）卷筒選擇 采用單層繞線卷筒，卷筒直徑 —鋼繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑 —鋼繩直徑 h—起升系數(shù)（中級(jí)） 為縮短卷筒長(zhǎng)度，選取卷筒的直徑為D=250mm，鋼繩中心計(jì)算的卷筒直徑為=263mm 卷筒繞線長(zhǎng)度 H—堆垛機(jī)最大起升高度 t—繩槽節(jié)距 —附加安全圈數(shù) 卷筒總長(zhǎng)度 —固定繩頭長(zhǎng)度，取25mm —工藝長(zhǎng)度，取80mm。 （4）制動(dòng)器 制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 —制動(dòng)安全系數(shù)，取1.6—卷筒至制動(dòng)器軸傳動(dòng)比 —傳動(dòng)效率 制動(dòng)器選擇制動(dòng)力矩 4.2 升降機(jī)構(gòu)的電機(jī)減速器的選取 考慮電機(jī)在一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間最長(zhǎng)的情況，即載貨臺(tái)由低端將貨物送到最高層然后返回，速度圖簡(jiǎn)化如下： 有速度圖和負(fù)載情況求出的電機(jī)負(fù)載圖為 負(fù)載持續(xù)率 等效功率 Ca—起動(dòng)惡化系數(shù)，查得0.75 把等效功率轉(zhuǎn)化為=25%的功率 電動(dòng)機(jī)選擇： 電動(dòng)機(jī)YZR160M1-6型，額定功率6.3KW，額定轉(zhuǎn)數(shù)921r/min 卷筒轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)至卷筒傳動(dòng)比為 5 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 主動(dòng)行走輪直徑的確定 行走輪用球墨鑄鐵，鋼軌選用30Kg/m型輕軌 由最大接觸應(yīng)力公式 式中， —最大輪壓，17500N； b—輪與軌道接觸線長(zhǎng)，60mm； —分別為行走輪與鋼軌彈性模量，=162GPa ,=210GPa； —分別為行走輪與鋼軌泊松比，=0.29 =0.3； —行走輪半徑，選擇150mm 鑄鐵的抗壓強(qiáng)度<合格 取車輪直徑為 5.2 運(yùn)行阻力計(jì)算 (1)有軌巷道堆垛機(jī)的運(yùn)行時(shí)的靜阻力 有軌巷道堆垛機(jī)沿軌道直線運(yùn)行時(shí)，行走輪與軌道之間以及行走輪與軸承之間，都存在著摩擦阻力。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定全部載荷作用在一個(gè)行走輪上，其受力情況如圖5.1所示。 由彎矩平衡條件得： 及 考慮其它阻力的附加阻力，乘以一個(gè)系數(shù)即 圖5.1 行走輪受力 式中 —驅(qū)動(dòng)力矩(MPa)； —堆垛機(jī)的額定起重量和自重之和(N)； —行走輪滾動(dòng)摩阻系數(shù)； 、—分別為車輪直徑和軸徑(mm)； —軸承摩擦系數(shù)。 由[2]P119查得： 滾動(dòng)阻力系數(shù) ，軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)，代入上式中： 當(dāng)有軌巷道堆垛機(jī)在室內(nèi)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)阻力和軌道斜坡阻力較小，經(jīng)常忽略不計(jì)；所以有軌巷道堆垛機(jī)的靜阻力等于其摩擦阻力。 于是計(jì)算得到滿載時(shí)的運(yùn)行阻力為350N。 5.3 行走電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 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)的計(jì)算公式為 —運(yùn)行機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的靜阻(N)； —堆垛機(jī)的運(yùn)行速度(m/min)取120m/min計(jì)算； 查[14]表31-27選用電動(dòng)機(jī)Y100L2-4,轉(zhuǎn)速1430r/min,質(zhì)量38kg 5.4 減速器的選擇 車輪的轉(zhuǎn)數(shù)： 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： 根據(jù)傳動(dòng)比初選擇減速器型號(hào)為：FA37，輸出轉(zhuǎn)速128r/min，傳動(dòng)比11.08，輸入功率3kw。 F系列斜齒輪硬齒面減速機(jī)具有體積小、傳遞扭矩大的特點(diǎn)；傳動(dòng)效率高，耗能低，性能優(yōu)越。 5.5 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間，是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)力矩，減去電動(dòng)機(jī)軸上靜阻力矩后，將剩余力矩克服堆垛機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的慣性阻力矩計(jì)算，所以起動(dòng)時(shí)間由下式確定： （[2]P123式4-78） 式中 -許用起動(dòng)時(shí)間，對(duì)堆垛機(jī)取； -電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻力矩； -電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)力矩； -驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)，??； 對(duì)于Y型電機(jī)，計(jì)算得 啟動(dòng)時(shí)間超出許用起動(dòng)時(shí)間0.2s，考慮到起動(dòng)時(shí)間過(guò)短產(chǎn)生過(guò)大晃動(dòng)影響，可以認(rèn)為此起動(dòng)時(shí)間合格。 5.6 制動(dòng)時(shí)間計(jì)算 堆垛機(jī)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)時(shí)間的取決于制動(dòng)器選擇是否合理，由下式計(jì)算制動(dòng)時(shí)間 式中-制動(dòng)器制動(dòng)力矩； -制動(dòng)器數(shù)，取； -制動(dòng)軸上的靜阻力矩； ； -電動(dòng)機(jī)軸與制動(dòng)器軸之間的傳動(dòng)比； -制動(dòng)器軸與行走輪軸之間的傳動(dòng)比； -傳動(dòng)總效率，取0.96； -車輪直徑； -對(duì)于堆垛機(jī)的許用制動(dòng)時(shí)間與行走距離及停車精度有關(guān)，取 由得， 制動(dòng)器選擇規(guī)格制動(dòng)力矩，制動(dòng)時(shí)間5.9s 6 堆垛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雙立柱機(jī)架由兩根立柱和上下橫梁組成一個(gè)平面框架，具有良好的整體剛度，在門架上安裝卷?yè)P(yáng)，走行等機(jī)械裝置，由于走行起動(dòng)，停止及加速減數(shù)時(shí)產(chǎn)生的慣性力，門架在通道的縱向發(fā)生撓曲，整個(gè)門架成為振動(dòng)體，其柱端振動(dòng)較大。同樣，在通道的垂直方向，立柱由于貨叉作業(yè)時(shí)的彎矩作用而發(fā)生彎曲，使伸長(zhǎng)的伸縮叉的前端撓度增大，影響正常定位。為防止柱端振動(dòng)和撓度超限而影響定位，需對(duì)門架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算。 堆垛機(jī)門架的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)： 上下梁（槽鋼22a，上、下各兩根） 立柱（槽鋼22a，兩根組焊成立柱） 上梁及附件質(zhì)量 貨臺(tái)、貨物、附件總質(zhì)量 卷?yè)P(yáng)裝置的質(zhì)量 立柱的單位長(zhǎng)度的平均質(zhì)量 作用在門架上的慣性力： 上梁及附件 貨臺(tái)、貨物、附件 圖6.1 作用于框架結(jié)構(gòu)的慣性力 卷?yè)P(yáng)裝置 (為加速減速時(shí)的加速度, ) 下梁中心線到-的重心高度 立柱的中心距 立柱AB、DC的斷面慣性矩 上下梁BC、AD的斷面慣性矩 立柱的剛度 上下梁的剛度 剛度比 縱彈性模量 —上梁與下梁端部的偏轉(zhuǎn)角 —因構(gòu)件兩端變位產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)位移 —由構(gòu)件的中間載荷在桿端產(chǎn)生的彎矩，稱為載荷項(xiàng)。 堆垛機(jī)作業(yè)類型: 按起重機(jī)作業(yè)性質(zhì)定為Ⅲ型(經(jīng)常起吊額定重量貨物,使用不很頻繁工作有規(guī)則) 載荷系數(shù):固定載荷系數(shù)φ=1.2（軌道無(wú)接縫，V>90m/min），移動(dòng)載荷系數(shù)ψ=1.4。 6.1 水平載荷產(chǎn)生的彎矩計(jì)算 將圖6.1中作用于框架結(jié)構(gòu)的慣性力，分解為如圖6.2所示(a)、(b）,用角變位移進(jìn)行計(jì)算。 作出作用于框架結(jié)構(gòu)的慣性力圖解 圖6.2 門架受力變形分析 圖（a）中各項(xiàng)的角變位移方程式： 其中載荷項(xiàng)： = = 由節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程列a圖平衡方程組： (1) (2) (3) (4) (5) 由上面(1)、(2)、(3)、(4)、(5)組成方程組，利用高斯消元法求解增廣矩陣如下表6-1 表6-1 a圖方程組增廣矩陣 值 式(1) 1 12 5 0 -3 0 式(2) 12 1 0 5 -3 0 式(3) 0 5 12 1 -3 式(4) 5 0 1 12 -3 式(5) 1 1 1 1 -4 求解程序見(jiàn)附錄?？汕蟪? 再帶入前列各角變位移方程式，可求出上下梁內(nèi)力 立柱彎矩 ，，， 圖b 分析計(jì)算 固端彎距（載荷項(xiàng)） 列出角變位移方程式： 由節(jié)點(diǎn)的彎距平衡方程列b圖平衡方程組： （1） （2） （3） （4） 有隔離體靜力平衡方程式： （5） 由上面(1)、(2)、(3)、(4)、(5)組成方程組，利用高斯消元法求解方程組增廣矩陣矩陣如下表6-2。 表6-2 b圖方程組增廣矩陣 值 式(1) 12 1 0 5 -3 式(2) 1 12 5 0 -3 式(3) 0 5 12 1 -3 0 式(4) 5 0 1 12 -3 0 式(5) 1 1 1 1 -4 解上面各式，可求出 代人角變位移方程得上下梁彎矩： 立柱彎矩 由水平載荷產(chǎn)生的彎距，可由圖（a）、圖（b）疊加得出： 走行停止時(shí)發(fā)生振動(dòng)門架立柱上端的線變位 ： （值容許范圍一般在2.5—5cm，符合要求) 6.3 行走車輪的反力產(chǎn)生彎矩計(jì)算 受力分析圖如6.3示，其中V為車輪反力。 列出角變位移方程式： 圖6.3 行走輪受力分析圖 行走車輪反力： 固定端彎矩： = - = - 則 且由 由水平載荷產(chǎn)生的彎矩與行走車輪反力產(chǎn)生的彎矩的和彎矩為： 由于立柱和上下梁采用同種材料，只需校核最大彎矩所在截面的強(qiáng)度，其抗彎截面系數(shù) 門架結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。 6.4 計(jì)算叉取作業(yè)產(chǎn)生的彎矩 由于貨叉作業(yè)，在門架上及與走行方向成直角的方向增加了彎矩，產(chǎn)生了擾度。該變形造成貨叉在伸出時(shí)變形，應(yīng)考慮其大小。 貨叉完全伸出產(chǎn)生彎矩： 門架傾斜角： 由于立柱變形產(chǎn)生的貨叉尖端下沉： 則貨叉伸出后尖端總下沉量為貨叉自身變形量與立柱變形產(chǎn)生的貨叉尖端下沉之和，即 當(dāng)托盤貨架進(jìn)深為110時(shí)，值應(yīng)控制在10-15以內(nèi)，滿足。([3]P129) 由貨叉外伸產(chǎn)生的彎矩相比前兩類彎矩影響較小，而且堆垛機(jī)不會(huì)在貨叉伸出的情況下走行，所以可以認(rèn)為最大彎矩為水平載荷產(chǎn)生的彎矩與行走車輪的反力產(chǎn)生的彎矩的合成彎矩，門架強(qiáng)度可由此最大彎矩校核。 7 制動(dòng)機(jī)構(gòu)和安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 該裝置由鉗口、支架、底座、連桿、推桿、電磁鐵、磨擦片組成，結(jié)構(gòu)如圖7.1所示。 1-上導(dǎo)軌 2-鉗口 3-支板 4-連桿 5-推桿 6-電磁鐵 7-支座 圖7.1 天軌制動(dòng)裝置 該裝置通過(guò)支座7固定在堆垛機(jī)上橫梁，當(dāng)堆垛機(jī)下部行走輪系執(zhí)行制動(dòng)時(shí)，電磁鐵6通電，推動(dòng)推桿5，將連桿4推到死點(diǎn)，制動(dòng)鉗2夾緊上導(dǎo)軌1，將堆垛機(jī)位置固定。連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)可靠，可保證隨機(jī)夾持導(dǎo)軌，穩(wěn)固機(jī)身。當(dāng)行走機(jī)構(gòu)釋放制動(dòng)時(shí)，電磁鐵同時(shí)斷電，同步制動(dòng)裝置在彈簧力拉動(dòng)下，使連桿脫離死點(diǎn)，夾緊鉗松開(kāi)。鉗口會(huì)提前張開(kāi)不會(huì)影響正常運(yùn)行，該制動(dòng)裝置采用常開(kāi)式，即通電后制動(dòng)工作，斷電后保持常開(kāi)，可減小能耗。考慮導(dǎo)向與運(yùn)行的平穩(wěn)，同步制動(dòng)裝置也可同時(shí)安裝導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)。為緩解制動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)高剛度，避免制動(dòng)扭矩對(duì)堆垛機(jī)機(jī)身以及磨擦片的損傷，在磨擦片前后設(shè)置彈性橡膠，以緩沖制動(dòng)沖擊。 7.2 安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)在參考其他設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提出一種彈性裝置的堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖7.2所示。 圖7.2 安全機(jī)構(gòu) 如圖示，載貨臺(tái)在自重作用下使彈簧壓產(chǎn)生一定形變，彈簧組件下端接觸制動(dòng)爪，當(dāng)鋼絲繩斷裂時(shí)，載貨臺(tái)失重下滑，滑輪失去鋼繩拉力使彈簧恢復(fù)原型，向下壓制動(dòng)爪，通過(guò)合理選擇彈簧剛度，將對(duì)制動(dòng)爪產(chǎn)生足夠的壓力，通過(guò)杠桿作用將制動(dòng)片緊壓立柱，在摩擦力作用下制動(dòng)片相對(duì)立柱上移，產(chǎn)生楔塊效應(yīng)，將載貨臺(tái)制動(dòng)。在更換鋼繩后只要鋼繩上拉，制動(dòng)力自行消失，恢復(fù)正常工作。在正常工作過(guò)程中，制動(dòng)爪在自重作用下遠(yuǎn)離立柱，不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干擾。 彈簧選擇：（參考[6]彈簧設(shè)計(jì)P608.表4.1-6） 最小工作載荷 最大工作載荷 彈簧工作行程 （根據(jù)結(jié)構(gòu)自定） 彈簧端部結(jié)構(gòu)形式及支承圈數(shù) （選擇兩端并緊磨平式） 實(shí)驗(yàn)載荷 或，計(jì)算 查表取近似值 彈簧中頸 簧絲直徑 節(jié)距 實(shí)驗(yàn)載荷下的變形量 工作圈數(shù) 查標(biāo)準(zhǔn)系列 剛度 總?cè)?shù) 彈簧內(nèi)徑 彈簧外徑 彈簧自由高度 壓并高度 最小工作載荷作用下彈簧高度 最大工作載荷作用下彈簧高度 實(shí)際工作行程 銷軸的抗剪強(qiáng)度校核 銷軸受剪力 銷軸橫截面上切應(yīng)力為 滿足強(qiáng)度要求（軸銷材料為20鋼） 式中-軸銷的橫截面積。 8 總結(jié)與展望 針對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)貨物搬運(yùn)不便的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)專用堆垛機(jī)進(jìn)行研究，分析了堆垛機(jī)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了能夠適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)中物料搬運(yùn)的雙立柱巷道堆垛機(jī)，重點(diǎn)對(duì)其機(jī)架、升降機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)、水平行走機(jī)構(gòu)四部分進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要做了以下工作： (1)對(duì)門架結(jié)構(gòu)受力變形情況利用角變位移法進(jìn)行詳細(xì)分析計(jì)算，為選材及焊接方式提供依據(jù)，計(jì)算過(guò)程中采用了C語(yǔ)言編程求解多元方程組，編寫(xiě)了高斯消元法的程序，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，提高求解精度； (2)水平行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加天軌制動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以提高制動(dòng)穩(wěn)定性，減少制動(dòng)停車時(shí)間； (3)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了斷繩保護(hù)機(jī)構(gòu)，可以保證堆垛機(jī)在工作中發(fā)生斷繩事故后載貨臺(tái)可靠制動(dòng)； (4)對(duì)升降機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)和水平行走機(jī)構(gòu)的工作載荷分析計(jì)算，選擇動(dòng)力源，設(shè)計(jì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 由于時(shí)間和條件限制，本設(shè)計(jì)中還有不足，可以從以下兩方面完善： (1)門架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用先選材料后計(jì)算受力的方法，由于堆垛機(jī)自重載荷影響，很難做到精確計(jì)算，精確選材。在設(shè)計(jì)方法可以嘗試開(kāi)發(fā)出設(shè)計(jì)軟件，用已有的產(chǎn)品作為數(shù)據(jù)庫(kù)資料調(diào)用，能有效減少設(shè)計(jì)時(shí)間，避免手動(dòng)多次試算的弊病。同時(shí)，可以利用有限元分析，設(shè)計(jì)出更可靠、更合理的門架結(jié)構(gòu)。 (2)在控制上考慮較少，利用現(xiàn)代成熟的自動(dòng)控制技術(shù)，可以大幅度提高堆垛機(jī)工作的性能。 參考文獻(xiàn) [1] 邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997 [2] 田奇主編.倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)械設(shè)與設(shè)備[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.4 [3] (日)吉國(guó)宏.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)設(shè)計(jì)[M].第一機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)院《堆垛機(jī)設(shè)計(jì)》翻譯組譯.北京:人民鐵道出版社,1979 [4] (日)本田早苗主編.裝卸機(jī)械設(shè)計(jì)[M].周耀坤譯.北京:中國(guó)鐵道出版社，1982 [5] 劉鴻文主編.材料力學(xué)[M].第四版.北京:高等教育出版社,2004.1 [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.4 [7] 沈敏德 陳照強(qiáng) 范維華 宋章領(lǐng).有軌巷道堆垛機(jī)3級(jí)直線差動(dòng)式貨叉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山東輕工業(yè)學(xué)院《起重運(yùn)輸機(jī)械》.2009(7)：22-24 [8] 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