有轨巷道堆垛机水平运行机构的设计.pdf

画 薪 crliat 创cle e与 杜 发nieh 第 17 卷第 3 期 0024 年 5 月 机电产品开 De ev l o 四 ne t I . 2苏州职业大学 , 江苏苏州 215011 ) 摘 要 : 有轨巷道堆垛机(以下简称 堆垛机)是立体 仓库中的主要的起重设备 。 本文参照G B 38 11起重 机设计规范的要求 , 并结合堆垛机的特点 , 提出了重量为 0 . 5一l t 、 立柱高度为10 2om 的单立 柱型的堆珠机水平运行机构的系列设计及计算方 法 。 关健词 : 堆垛机 ; 水平运行机构 ; 设计 中圈分类号 : TP23 文献标识 码 : A 文章编 号 : 10 02一667 3 (2 0以)0 3 一0 1 6一0 3 O 引言 堆垛机 是立体仓库 中的主要起重设备 , 它与高层货 架 、 出人库系统等设备配套使用 , 其水平运行机构在铺 设于地面的单轨上 运行 , 由于堆垛机是一种非标机械设 备 , 其设计计算过程对于便用可靠性显得十分重要 。 本文结合堆垛 机的实际情 况 , 根据 GB3 81 1一8 3 起重机 设计规范的要求 l 1 , 介绍在.05 一h 、 1 0 一20 m 单立柱型 的有轨巷 道堆垛机直线 运 行的水平运行机构系列设计的 方法 。 水平运行机构的布置形式 水平运行机构由 电机 、 减 速 机 、 车 轮 组 、 缓冲器 等组成 。 它的布置形 式多 种多样 , 但比较合理的驱 动形 式如 图 1和图2所示的两 种 。 图 1采用 的是一般卧式减 速 器 。 图2采用套装式 减 速器 , 与 车轮组 安装 时较简 便 , 并能使运 行机构的总体布置紧凑 。 2 车轮直径 的确定 水平运行机 构的 运行速度由立体仓库货物的 出人库 工工 粤具 刁斗田创 频率确 定 。 现在国内运行 机构的运行速度一般取4 0 、 8 0川了min , 车轮 直径主要 根据疲劳计算轮压 选取 【 刀, 其 计算公式为 : 凡 二 (ZR n. + R,)/3城F 。 (l) 式中 : 凡一疲劳计算轮压(N) ; R旧一堆垛机正常 工作时某轮的最 大轮 压(N) ; R汕一堆垛机正常工作时 该轮 的最小轮压(N) ; F e一 车轮许用轮压(N) 。 堆垛 机常采用圆柱形 车轮 , 其轨道采用头部带 曲率 半径的轨 道 , 从纯理论观点来看 , 应按点接触计算 。 这 对于新轨道 、 新车轮在 最初使用阶段是符合 实际情况 , 但随着使用时 间 的增 长 , 轨道 头部被磨损 , 车轮与轨道 将逐步成为线接触 。 此外 , P2 4一P5 0钢轨头部的曲率半 径都是 30 0 , 即不论选用何种型号 的钢轨 , 按点接触 计算 , 其结果毫无差别 , 这也与实际使用情况不符 。 鉴 于上述原因 , 我们按线接触计算 阔 , 其公式为 : c F 二C,CZD L K, (2) 式 中 : lC一转 速系数 (按表 1选取);C厂工作级别 系 数(按表 2选取) ; D一车轮直径 ( ) ; L一车轮与 轨 道接触的有效长 度(m m) ; K I一与车轮 材料有关的许 用接触应 力 常数(按表3选 取) 。 由此可得 车轮直径的 计算 公式为 : D)R了(C ,C止KI )(3) 表1由车轮转速决定的转速系数C , 值 Tab . 1Co effieie nt v aIu e C1de eidedb y thew he elrev 圈1采用一般卧式减 速器 F ig . 1 o Hd 即1 1回g树叻m oto r 圈2采用套 装式减速器 F抽 . 2Su ltg e a r e d motor 转转速速 1 12 2 21o o o o80 0 063 3 356 6 650 0 045 5 5 4 0 0 0 r r r/而n n n n n n n n n n n n n n n n n n n C C C: : :0 . 79 9 90 . 82 2 20 . 87 7 70 . 91 1 10 . 92 2 2. 09 4 4 40 . 96 6 6. 09 7 7 7 收稿日期 : 20 0- - 403一,6 作者简介 : 余 华(196 5 一 ) , 女 , 苏州江南思英特停车设备有 限公司工程师 。 研究方 向 : 自动化立体仓储设备 、 自动化立 体停车设备 。 表2由工作级别决定的C Z 值 a T b . 2Co ef f ieie ntvalu e C:de eided b y the ac t ingIe v el 工工作级别 别 MIM 3 3 3M 4 4 4M 5 5 5M 6 6 6M 7M S S S C C C2 2 21 . 25 5 51 . 12 2 21 .0 0 0 0 0 . 9 9 90 . 8 开发与创断 表 3 由材料抗拉强度决 定的 K l 值 T a b3C eo衍 e i en t v al ue K : d 心 d ed勿 ht e am ti iarein t e sn i ty 抗拉强度 。 伽 m/m 勺 K l 翼 州嘿一嘿 黔愕 注 : l()钢 制车轮一般应 经 热 处理 , 料末经 热 处理时的氏 。 (2 ) 当车枪材料采用球妾铸铁时 , 在确定许用 的K , 值时仍取材 按照满载运行选取电动机的静功率几 : 几 二 f F V/1XX)x6 ( ) x勺。 (kw) (5) 式 中 : P . 一静功率 (kw) ; V一堆垛机的 运行速度 恤萨mjn) ; ”厂机构的总效率 ; 设 ”产. 08 。 初选电动机的制动力 矩 : K , 值按 口、=5 00N / m m 之选取。 M好习一M门萨 J砂I L ) toxg . 55 生一M门 。 (6) 根据式( 2 )可以算出不同直径车轮和不同型号 轨 道 配 用的车轮的最大许用 轮 压 。 下面以运 行速度为4 0 - 80 11 ,/ mi n 为例 , 设车轮材料抗拉强度 口b二1XX)N/m耐 , 求 得的许用轮压见表 4 。 表4 车轮最大许用轮压 c F Tab . 4M axallow ingwhe elPre s svalu e F e 徐徐徐 4 0 0 0 63 3 375 5 580 0 0 2 P P P P P O O OP38 8 8 代4 4 4 P38 8 8 2 P 4 4 4 3 P 8 8 8P24 4 4 3 P 8 8 8 2 2 250 0 0MI一M Z Z Z ,。3 3 39肠5 5 55214 4 4576 0 0 0497 4 4 4835 7 7 74914 4 4825 6 6 6 M M M M M 4 4 45以8 8 88480 0 046 72 2 27849 9 9 朝57 7 7 7 48 8 8 8 翻0 3 3 3 739 8 8 8 M M M M M 5 5 545肠 肠 757 2 2 24 17 1 1 17X ( )8 8 83979 9 9 6 6 86 6 639 31 1 166 05 5 5 M M M M M6 6 6礴056 6 66814 4 437 54 4 4630 7 7 735 81 1 1 6 0 17 7 735 38 8 8594 5 5 5 3 3 315 5 5MIM 3 3 37325 5 512 3肠 肠 6872 2 21154 5 5 566 45 5 51116 4 4 4 6 5 70 0 01103 7 7 7 M M M M M 4 4 4 砧63 3 3 110 26 6 661, 7 7 710 34 4 4 45954 4 41 砍洲) ) )58 86 6 698卯 卯 M M M M M5 5 558印 印 98 45 5 554 97 7 79236 6 653 16 6 68931 1 1525 6 6 6883 0 0 0 M M M M M 6 6 652 74 4 4886 0 0 049 48 8 883 12 2 24784 4 4803 8 8 8 4 7 30 0 07947 7 7 3 运行机构的计算 3 . 1 运行静阻力 运行静阻力包括车轮轴承中的摩擦阻力和车轮踏面 沿轨道 的滚动 阻力 ; 由于水平运行时偏斜总是不可避免 的 , 因此还有 导 向轮沿轨道侧 面的附加摩擦阻力 。 这三 种 阻力 之和可用 下式计算 : 。 2了 G n十G. ) g ,。 . , d 、 . ,。 . 户 、 r r 户一 一J一布戒 一 气几卞U : 二e s ) 十 气。叮个行心邵 、,) 】J乙 式中 : f F一运行阻力 N ( ) ; G- - O堆垛机 自重 (kg) ; G n一额 定起重 量(kg) ; D一车轮直径 ( ) ; K一车轮 沿轨道的滚动摩擦力臂 , 通常 K取. 0 5 ; D一轴承摩 擦系数 , 滚动 : U 二 . 00巧一. 0 02 (滚珠式和滚 柱式取小 值 , 锥形滚 子式取大值) ; d一轴承内径 (m m) ; 1 摩擦 系数 。 . 32 初选电动机 在 选用电动 机以前 , 应先确定水平运行机构按短时 重复工作制决定的接电持续率c J值见表 5 。 表5 接电持续率 c J 值 a T b . 5Ele etrif y ing Pe r sisten e er atiovalue Je 工工作级别 别 M1 1 1M2 2 2M 3 3 3M4 4 4M 5 5 5M 6 6 6M7 7 7M 8 8 8 接接电持续率 率 l0 0 0 巧巧 2 0 0 02 5 5 5 30 0 040 0 050 0 0 6 0 0 0 式 中 : M厂制动 力矩 (Nm) ;8一平 均角加速 度 ( ra 山s ) z ; 勒一机构旋转件的 总转动惯量 (kg 砂) ; M L 一负载力矩 , M= LFV f 6 / 28 n (Nm) ; N一电动转速 ( l/ mi n) ; J M 一电动机 的转动惯量( k g m Z); J L一将不 同轴 上 的所有 运 动件的惯 量转 换 到电 动机 轴上 的等效 转动惯量 , J= LFV f/3 9 .4 8n 你g m勺; t二制动时间 ( s ) 。 由静功率几和制动力矩M : 来初选电动机型号 。 . 33 初选减速器 先决定速 比i : = i 二n D / 10 ( 刃 . 6 0. V 。 计算载荷按起动工况确定 : 凡 二玲凡 式中 : 凡 一堆垛 机起 动时的惯性力(N ) ; 凡 二 (C o+ n G) V/5 88 . 6t ., 此处 t 。 为满载起动时间 , 常取 6一85 。 减速器的计算输入功率 : P J 二Fv e /10 以)x6 ( ) x勺。 (kw) 求得 上 述速比 i和功率 P J , 可选出水平运 行机构的 减速 器 。 在选出以后 , 将所选的减速器的i值代人式( 7 ) 反算运行速度V , 如果 V不符合设计要求 , 应重选减速器 型号 。 本文下 面计算的运行速度均指实际运行速度 。 . 34 验算起动 时 间与起动平均 加速度 启动时间 : l ,。 。 , , (G计G jV , . nKG DeZ 、,、,、 t .= 一 牛一一 (0 . 97 5入 竺 9 二竺星一二王+ 二 竺奖华= 、(s、(7) 一 Mh a - -M . 一 一 明 。 375 式中 : M如一电动机平均起动力矩 (Nm) ; M厂满载 运行时 电动机静阻力矩(Nm) , M 。 二 FV f 2 / 下n 0 ; GD e 电动机转子飞轮矩伐g m Z); K一其他传动件飞轮 矩影 响 的 系数 , 换算到电动机轴上可取 1 . 1一1 . 2 。 电动机平均起动力矩 , 鼠笼式电动机按下式计算 : M护(0 . 7一0 . 8)M (8) 式 中 : M w e电动机实际最 大力矩(Nm) ; M 二 (. 0 7一. 08 ) 电M N , 其中 : 中 1一电动机最大力矩倍数 (查 电动机样本) , M厂电动机的额定力 矩 (Nm) , M N 二 9 5 50P之n (N m) , 其中 : 氏一电动机的额定功率(k w) 。 起动平均加速度 : a 二 V/60t a (n I / s勺鉴0 . 7耐52 3 . 5 验算停车精度 根据制动电动机的制动力矩 , 计算制动时 间a t,单 位为( s)。 t。 = (J砂”JJ n斌9 . 5 5 (M砂”泌口 开发与创 新 式 中 : M 厂 电动机的制动力 矩 , 查电动机样本 。 制动距离 : S B二 (V/ 6 0) (t : +t2 / 2)1 X洲)(mm) 此处2 t为电动机制动器的释放时间( s )(查电机样本) 。 停车 精 度 :xB = 土中S。 蕊土1 0 (mm) ; 此 处中为经 验值 申 二0 . 1 2 。 3 6 电动机过载验算 3 E二上 澳琴 一 十坦终舅卫 1 + 鱼过妙1 1( k w ) ( 9 ) 凡 “ 1以关均。l以月t 。 , 12U Ut 。 “ 式中 : P e邓 一电动机在J C 2 5%时所需要 的额定功率 (kw) 。 驴 二c P J 、/J歹丁 l (0 ) 式 中 : c P J 一所选 电动机的额定功率 (kw) ; Jc - - 所 选 电动机的c J ; p一系数见表 6 ;r 一系数见图 3 。 以上 电动机三项 验算只要有一项不通过 , 均应重选 电 动机并重新验算 , 直至通过为止 。 . 3 8 主动轮打滑验算 式中 : 入厂 平 均起动转矩倍数 , 鼠笼 式取 . 0 9入M , 入 M : 电动机启动过载 系数 , 从产品样本中查得 。 . 37 电动机发 热验算 e n P 蒸日r Ps t 表6系数p Tab . 6Co effieie nt v alu e p , 、, (G n+ G 。 )V ud 、; U以、 t夕司一下只于- 一下戒一l 、 r O U Ia U (11) 机构工作类型 p 丝 0 . 5 中级 0 . 75 熏些 1 . 0 超重级 1 . 5 式中 : U。 一粘 着系数 , 取 U声0 . 1; 5N t 一主动轮的 总轮压(N) 。 . 39 选缓冲器 缓冲器容量 T按下式计算 : T = (G O十n G )Vo z /(2 x9 . 8 1)Nm (12) 式 中 : V厂碰撞瞬时速度 , V户(. 05一.0 7)V6 /0比了s ; 所 选缓冲器的缓冲的容量戈 应满足 Tn)T 的计算公式 。 口口口日日日日日l口口 日日目目 口口口口口口口口口口口口口口口巴巴口口口口 口口口口口口口口口国国巴巴口口口口口口口口 口口口口口口口网网口口口口口口口口口口口口 口口口压压巴巴口口口口口口口口口口口口口口 口口口四四口口口口口口口口口口口口口口口口 团团团口口口口口口口口口口口口口口口口厂 厂 口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口 口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口 口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口 4 结束语 根据以上设计计算和程序 , 实践中已结合 . 0 5一h 、 10ZOm 的堆垛机系列设计任务进行 , 并经过 . 05 t 、 10。 的堆垛机的制成 , 证明是有效的 。 丫t 。 0 . 20 . 40 .6 0 .8 图3 邝f(切/ tg l 的曲线 (tg一平 均工作时间) 参考文献 : l起重机设计规范 , G B 3811一83S . 2 胡宗武 , 顾迪民 . 起重机设计计算MI 北京: 科技出版社 , 1 98 7 . 3 大连起重 机器厂 . 起重机设计手册【 M . 沈阳 : 辽宁出版社 , 1979 . i F. g 3 = r f(ta/g t ) De sig n o fh t e L e v e l M ov i ng 了 Ha u l , M a ch in er yo f r S / R M a chin e W月刀H田2 (1 . Suh z ou Jia n,a n Sln即r tPa r i k ngeq u iPm ent Co . ,L td , Su zhou Jia n g s u 215008 , Ch i na: 2 . Suh z ou Abs t r a c t:S/ 产R . m a chin e 15 Iln Por t a nte r a n e V o c ado n a l U v m er s it y , S u h z ou Jia n 矛u2 150 11 , auto m a i t e w arehous e . B ai s n g Ch i n a ) o n h t e D e sig n C it s ehara ctei rsi te , ih t s a r t iele i no t r d u ee s equ 1Pme ntof h t e h t e d e sl g n m eh tod of h t e le v elmo v u lg a r n ei hne r yo f r h t e 0 5It , nteno n h ei g h t o fh t e Ca r ne 10吃om sin i g e S刀R a m ei hne . o w川 s: S刀民 a r n ei hne: lev