双立柱巷道物流堆垛起重机设计说明书.docx

1、双立柱巷道物流堆垛起重机设计说明书资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载双立柱巷道物流堆垛起重机设计说明书地点： 时间： 说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与 义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时 请详细阅读内容摘要随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，现代物流作为现代经济 的重要组成部分和匸业化进程中最为经济合理的综合服务模式，正在全球范围 内得以迅速发展。自动化立体仓库作为现代物流系统的重要组成部分，是一种 多层存放货物的高架仓库系统，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存 储和取出物流的系统。

2、它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、 降低成本有着重要意义。本文以设计了一台能在仓库中运输、堆取货物的机械设备一一双立柱式巷 道堆垛起重机，并着重分析了其升降机构、伸义机构、行走机构等机构的工作 原理，并对各机构进行分析设计、选取与尺寸计算。内容包括：总体运动方案 设计和结构分析、起升机构的设计、伸义机构设计、行走机构设计、机体支架 设讣及其他装置设计等内容。各机构以电机的选取入手，通过对钢丝绳、卷 筒、链轮链条、皮带轮皮带的工作性能的分析设计计算与选取，从而设计合适 的双立柱式巷道堆垛机起重机的机架，进而设计一台性能完备的双立柱式巷道 堆垛起重机。关键词：双立柱；自动化仓库；巷道

3、；物流；堆垛起重机；设计ABSTRACTAlong with continuously develop of the science technology and world economy, modern logistics which are an important part in the modern economy and a most economic reasonable comprehensive service mode in the process of industrialization, develops quickly in the global scope. Aut

4、omated three-dimensional storehouse as an important composition part in logistics, is one kind of multi layered depositing cargo high structure warehouse systems. It dose not directly carries on the manual intervention in the situation automatically to save and to take out the system which the thing

5、 flows. It is the high tech product out of the development of modern industry society, which have the vital significance to enhance the productivity and reduce the cost This paper is taking designing a machine named double pillar alley Stacking Crane of engaging in piling things or transportation in

6、 storehouse It analyses it s hoisting mechanism, stretch fork mechanism , walk mechanism, working principle, and it s aimed at each mechanism to design, select , and size s calculate of double post alley stacking crane Overall sport scheme * s design and analyze of structure, the design of hoisting

7、mechanism , stretch fork s mechanism design , walk mechanism* s design, organism frame design and other installation designs Each mechanism with generator select to start, through calculating and selecting of the character of service of wire rope, reel, sprocket chain and the ship leather belt of le

8、ather belt to analyze and design, so to design the suitable frame of double pillar alley stacking crane, and then to design a double pillar alley stacker of complete natural capacityKeyword: Double Pillar; Automated Three-dimensional Storehouse; Alley; Logistics; Stacking Crane: Design第1章绪 论随着世界经济的持

9、续发展和科学技术的突飞猛进以及经济全球化的趋势的 加强，各国面临着前所未有的机遇和挑战。在这种大形势之下，现代物流作为 丄业化进程中最为经济合理的综合服务模式和管理技术已被越来越多的企业所 重视。物流系统的改善和合理性对优化资源配置、提高企业生产率、降低生产 成本起着至关重要的作用。堆垛起重机是自动化立体仓库中最重要的起重运输 设备，是代表立体仓库的标志。本文从堆垛机的应用特点入手，着重就堆垛机 的结构设计进行初步的研究1。1.1课题背景1.1.1巷道堆垛机发展现状、发展趋势与优势随着计算机信息技术的发展，现代企业生产模的不断扩大和竞争的日益加 剧，市场对企业物流系统提出了新的要求，自动化立体

10、仓库是实现物流系统合理 化的关键。它具有空间利用效率高、便于实现自动化管理、适时自动结算库存 货物种类和数量、立体仓库信息库可以和中央计算机系统连网运行等许多优 点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义，因此自 动化仓库受到越来越多的关注并已开始应用于汽车、电子、医药、烟草、裁 减、邮电等许多行业。仓库最早是在二战期间被美国用来存储油料、枪支、器 械等物品。在当时看来这种简单的设备已经具有占地空间小、便于我品的存放 与管理等优点。到十九世纪五六十年代我国的大部分生产厂家应用仓库来存储 产品，到七八十年代仓库已经发展为自动化立体仓库并得到广泛应用。随着仓 库的不断发展，仓库内

11、的搬运设施也不断的优化，从最初的人力搬运转化为机械 搬运。仓库内的搬运、取货设备最开始是由一辆引导车牵引一节装有起重机的 车厢，由起重机来完成货物的存取与运输。这种方法与之前的人力相比具有了 提高劳动生产率、降低劳动成本等优点，但行走所需空间大，这就降低了仓库 的利用率。为了弥补这种不足，人们就想到了把引导车与起重机结合到一起来 完成货物的存取与运输功能，巷道堆垛起重机就是随着立体仓库的出现而发展 起来的专用起重机，通常简称堆剁机。堆剁机是立体仓库中最重要的起重运 输、搬运、堆垛设备，是代表立体仓库特征的标志。其主要用途是在接受计算 机的指令以后，能在高层货架巷道中来回穿梭，将货物从巷道口出入

12、库货台搬 运到指定的货格中，或把需要的货物从仓库中搬运到巷道口出入库货台，再配 以相应的转运、输送设备通过计算机控制实现货物的自动出入库作业。其对立 体仓库的出入货效率有重要影响，是立体仓库能否达到设计要求和体现其优点 的关键内容之一。20世纪70年代初，我国开始研究采用旱稻式堆垛机的立体 仓库，据不完全统计，到LI前已建成三口余座。而堆垛机作为立体仓库中最重 要的其中搬运设备，也得到了较快的发展。按照现行继续界行业标准，巷道堆垛起重机可以按照支撑方式、用途、控 制方式、结构、运行轨迹等分类，但无论何种类型的堆垛机都主要山水平行走 机构、起升机构、栽货台及货义机构、机架和电气设备等基本部分组成

13、。堆剁 机的分类方式很多，主要分类形式有以下儿种：1按照有无导轨，堆剁机可分为有轨堆垛机和无轨堆垛机。有堆垛机需沿 巷道内的轨道运行；无轨堆剁机乂称为高架义车。在立体仓库中运行的主要设 备有轨道堆垛机、无轨道堆垛机和普通义车。这三种设备相比较之下，有轨巷 道堆垛机对巷到要求宽度小，对仓库的利用率高切作业高度高，可以进行手 动、半自动、自动和远距离集中控制，但却必须配备出、入库设备。无轨巷道 堆剁机山于无轨道限制可以服务于两个以上的巷道，并可完成高架区外的做 业。2按高度不同，堆剁机可分为低层型、中层型、高层形。低层行起重机一 般起升高度在5m以下，主要用于分体式高层货架仓库及简易立体仓库中，中

14、层 型堆垛机的起升高度在5-15m之间，而高层型堆垛机的起升高度在15m以上， 主要用于一体式的高层货架仓库中。3按照驱动方式不同，堆垛机可分为上部驱动式、下部驱动式、和上下部 相结合的驱动方式。4按照用途不同，堆垛机可分为桥式堆垛机和巷道式堆垛机。桥式堆垛机 具有起重机和义车的双重结构特点，像起重机一样，具有桥架和回转小车，同 时具有固定式和可伸缩式的立柱，立柱上装有货义或者其他取物装置。桥式堆 垛机的堆垛和取货是通过取货装置在立柱上的运动实现的，但山于立柱的高度 限制，桥式堆垛机主要适用于12m以下中等跨度的仓库，且航道宽度较大，适 用于笨重和长大物料的搬运和堆垛，并可服务于多条航道。巷道

15、堆垛机沿货架仓库巷道内的轨道运行，使得作业高度提高；采用货义 伸缩机构，使货义可以伸缩，这样就可以使巷道宽度变窄提高仓库的利用率； 巷道堆垛机适用于各种高度的高层货架仓库，除以上优点之外，巷道堆垛机还 要求有较高的运行速度和生产效率、配备出入仓库装置较高的制造和安装精 度、多节伸缩货义或货板、较高的电气传动调速且制动平衡、停车准确、要有 安全保护装置等特点2。1.1.2双立柱巷道堆垛机的分类巷道堆垛机按结构不同可分为单立柱型巷道堆垛机和双立柱型巷道堆垛 机。单立柱型巷道堆垛机的机架结构山一根立柱、上横梁和下横梁组成一个矩 形框架。立柱多采用较大的H型钢或焊接制作，立柱上附加导轨。整车质量较 轻

16、，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但结构刚度比双立柱差。山于载物 台及货物对立柱的偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力的作用，使 单立柱堆垛机在使用上有局限性。不适用于起重量大和水平运行速度高的堆垛 机，适用于重量12t以下，起升高度在16m以下的仓库。单立柱堆垛机的起升 结构普遍采用钢丝绳传动，山电机减速机驱动卷筒转动，通过钢丝绳牵引载物 台沿立柱或起升钢轨作升降运动。对于钢丝绳传动，传动和布置相对容易，但 定位准确性稍差。双立柱机构的堆垛机的机架山两根立柱和上横梁、下横梁组成一个长方形 框架。立柱形式有方管和圆管。方管兼作起升导轨，圆管附加起升导轨。双立 柱堆垛机的最大优点就是强度

17、和刚性都比较好，并且运行平稳。一般对于起升 高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库堆垛机，多采用双立柱 结构。双立柱堆垛机的起升机构普遍采用链条（钢丝绳）传动，山电机减速机 驱动链轮（卷筒）转动，通过链条（钢丝绳）牵引载货台沿立柱或起升导轨作 升降运动。山于链条传动多采用封闭链或配重装置，受空间尺寸限制，传动和 布置较复杂，但定位较准确2。1.2设计参数表1. 1载重量为3吨的双立柱巷道堆垛起重机的主要性能参数表1. 1载重量为3吨的双立柱巷道堆垛起重机的主要性能参数 续表笫2章总体运动方案设il和结构分析2.1双立柱巷道物流堆垛起重机的总体运动方案设汁因为与单立柱相比，双立柱巷道堆

18、垛机具有强度和刚性都比较好，运行平 稳且定位准确等优点，被广泛应用于自动化立体仓库中，结合这一现状，我决 定对双立柱巷道堆垛起重机进行研究和设讣。为使堆垛机能够准确、快速、安全、自动搬运货物岀库，必须满足以下设 计要求:（1） 具备三维运动功能，能在高窄巷道中进行高升降行程作业，可以有效 利用仓库空间，能适应最高层、最低层、其他层货位及站台货位的存、取货 物。货义长度及伸义行程适应托盘深度及货架宽度方向尺寸（包括巷道宽 度），使单元负载得以正确平稳地方入货位中。在存取货时，堆垛机的行走及 升降运动能同时动作，且行走及升降速度匹配，缩短了作业时间，即沿巷道来 回运动、载货台垂直运动、货义沿货架方

19、向伸缩运动能同时进行；（2） 堆垛机的结构设计成熟可靠，结构具有足够的强度及刚性要求，运行 稳定可靠，满足一定的定位精度，重复定位精度不能超过10mm；（3） 具备安全保护措施；（4） 在满足强度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各部分的重 量，以减小提升功率和行走时的摩擦阻力；（5） 所有零部件按标准要求采用优质材料制造，以提高堆垛机整机性能； 堆垛机需调整的零部件以尽量减少，以简化维护工作并延长使用寿命；（6） 堆垛机起升导轨光滑，保证堆垛机运行平稳；（7） 保护仓库环境，避免货物污染受损。根据以上设讣要求制定双立柱巷 道物流堆垛起重机的总体运动方案。无轨堆垛机在使用过程中虽然因为没有

20、轨道而节约了仓库的地面利用率， 但却存在在存取货物时不便于控制的缺点，所以我决定针对有轨巷道堆垛机进 行研和设计。在这个课题中由于采用上下两条轨道作为堆垛机滑轨已经可以保 证堆垛机沿伸义方向的平稳性，所以上下轨道我均采用单轨道作为滑轨，这样 即可以节轨道占地空间乂可以节约轨道与机器的制造成本。堆垛机的起升机构多数采用链传动或钢丝绳传动，为了减小体积在这里我 采用钢丝绳一卷筒传动；在伸义结构中为了保证伸平稳性的高精度釆用链轮一 链条传动；在控制行走的部分为了达到体积与平稳性的要求采用皮带轮传动3。堆垛机结构如图2.1、2. 2所示图2. 1单立柱堆垛机结构简图 图2. 2双立柱堆垛机结构简图2.

21、 2主要装置2. 2. 1底架是堆垛机整体支承座，山两端的行走轮支架及钢板组焊成的矩形梁构成。 堆垛机运行时产生的动负荷及静负荷均111底架传至行走轮，底架具有很好的刚 性。2. 2. 2立柱矩形截面，减小行走运动时的立柱震动，维持走行运行平稳。在立柱上加工升降导向槽，支撑升降台上下运动，行走时立柱上的导向轮 沿着天轨做直线运动，防止立柱左右偏摆，有足够的稳定性。2. 2. 3升降载货台为U型结构，其竖支架侧面有深沟球轴承可以在立柱内的导向槽内沿着立 柱升降，升降牵引机构采用钢丝绳方式。升降载货台水平支架上设有货义，可左右滑动义取货架上的货物或将货物 放置到货架上，货义为链轮链条式驱动。2.

22、2. 4行走机构堆垛机底部装有的四个行走轮支撑整机重量运行，使堆垛机沿天地轨方向 运动。堆垛机的行走是山装在后行走轮轴上的带制动的减速电机带动的皮带轮 所驱动的。所选用减速电机通过自身减速使行走更加平稳可靠。2. 2. 5升降机构以立柱内侧的导向槽为导向，升降载货台依靠夹在导向槽内的深沟球轴承 起导向作用以保证上下运行。山减速电机驱动的升降钢丝绳拉动升降台上下运 动。所选用电机通过减速器实现速度降低，让升降更加平稳可靠。此电机能将 载货台稳定的保持在一定的高度。升降部分包括卷筒、滑轮。2. 2. 6货叉驱动机构山减速电机驱动一个链轮链条机构，使得货义可以伸缩取货。电机功率很 小，在接触障碍时，

23、电机堵转不会影响堆垛机和义体的安全。所选用电机通过 自身减速让升降更加平稳可幕。货义的伸义速度可按空载的不同自动调整，且速度曲线柔顺平滑，让承载 货物保持稳定4。2. 2. 7堆垛机的控制装置自动运行的堆垛机控制系统必须具有行走控制、升降控制、位置控制、速 度控制、货义控制、安全保护功能、自我诊断故障的功能等多种控制功能。1、 位置功能位置控制就是确定堆垛机停止在作业位置的功能。自动化立体仓库一般都采用高层货架结构，以X、Y、Z坐标表示货架的 行、列、段的方向，用三维坐标表示货物的位置。为了自动确定位置，也就是 为了在某一位置发出减速指令使堆垛机减速，在规定位置发出停机信号，就必 须检测现在的

24、位置。本设计中位置的检测可由在个坐标轴上按一定的间隔装设 的传感器来进行检测。2、 速度控制速度控制包括对提高作业效率有关的高速度，防止货物倒塌以及不至于使 堆垛机发生冲击的加速度和减速度，以及为便于高精度定位的最终稳定微速度 等的速度控制。3、 货义控制根据堆垛机出库和入库作业，伸缩货义向左侧或右侧进行义取操作的顺序 控制功能.4、 安全保护装置堆垛机的立柱高度达10米，载货台的升降速度也达到20m/min,而载货台 是沿堆垛机立柱的导轨上下运行的承载结构，上有货义机构、驾驶室等。为了 保证堆垛机正常工作，确保操作人员的人身和货物的安全，其上必须配备完善 的安全保护装置。本设计中设置以下儿种

25、保护装置：（1） 堆垛机货义上、下限自动停止保护在堆垛机货义在进行升降运动时，不能超过导轨的上端和下端极限。因此 可以在上下端各设置一个限位开关来实现该功能。（2） 载货台负荷限制在载货台超载时，发出报警信号并切断起升机构动力。当载货台被托住， 钢丝绳松弛时，也会发出停止运动的报警信号并切断动力。因此可设置热继电 器来作为检测装置，再安装一个蜂鸣器作为警报提示。（3） 驾驶室的安全保护为确保驾驶室里操作人员的人身安全，驾驶室门安全与否非常重要。可设 置一个限位开关来检测其功能，若发现不安全则堆垛机就会完全停止工作。（4） 速度转换装置当堆垛机走到轨道的某一位置时应以高、中、低速 的某一速度行进

26、时，就 需要通过速度装换装置来实现这一功能。本设计中可以设置一个接近开关。（5） 货义保护装置堆垛机在进行工作过程中，为了确保当货义伸缩到一定位置时就回自动停 止，可设置一个机械制动器来实现该功能。（6） 载货台断绳保护装置半钢丝发生断裂时，能够自动可靠的将载货台停止，避免溜车或坠车事故的 发生.因此对这种安全保护装置的设计要求是灵敏度高、作用可靠、冲击小、结 构简单。本设计中釆取连杆凸轮机构来实现这一功能要求。一旦钢丝绳断裂， 弹簧通过连杆机构使凸轮卡在升降机构的导轨里阻止载货台坠落。正常工作 时，提杆平衡载货台及其上货物的质量，弹簧处于压缩状态，凸轮与升降机构 的导轨分离4。2. 3本章小结