第2章物流系统设计

§2.1供料系统设计一、概述

供料系统作用：将原料、毛坯或者其他物料适时、适量地送到生产系统或者系统中各个工位，包括从工位卸下物料。1现在是1页\一共有68页\编辑于星期一供料系统的分类小型件料供料系统：它包括储料装置、输料槽、定向定位装置等。其中储料装置有两种形式：料仓式、料斗式。前者需要人工将坯件按一定的方向摆放到仓内，而后者只需将坯体倒入料斗，由料斗自动完向。2现在是2页\一共有68页\编辑于星期一供料系统的分类散状物料供料系统工作原理：依靠物料自重实现流动供料。组成部分：料仓和给料机。3现在是3页\一共有68页\编辑于星期一供料系统的设计原则供料速度或节拍与生产系统总体设计相适应；尽量采用自动化装置、减轻操作人员劳动强度；充分利用机电一体化特性，简化系统结构；工作稳定可靠，噪声污染小，不损伤物料；经济性合理，使用寿命适当。4现在是4页\一共有68页\编辑于星期一二、料仓机构设计件料料仓由于坯件的重量和形状是千变万化，因此料仓结构设计没有固定模式。大体可以分成两种结构：坯体自重式、外力作用式。

5现在是5页\一共有68页\编辑于星期一a和b为自重式c~h为外力作用式6现在是6页\一共有68页\编辑于星期一散状料料仓料仓的出口是所谓的仓斗部分。物料在这里改变流向，经过截面较小的出料口流出，而流出能力在很大程度上取决于它的结构和形状。7现在是7页\一共有68页\编辑于星期一8现在是8页\一共有68页\编辑于星期一需要计算仓斗壁倾角、出口尺寸及排料能力9现在是9页\一共有68页\编辑于星期一仓斗壁倾角其中是仓斗壁倾角，单位为度。是物料与仓斗壁的静摩擦力，单位为度。对于矩形或者方形锥体料仓，棱角式中h为仓斗垂直高度，单位mma、b为仓的边长，单位mm10现在是10页\一共有68页\编辑于星期一出口尺寸以及排料能力式中B为出料口的宽度或直径，单位为mm为物料典型块尺寸，单位为mm出口尺寸指有效出口截面积：仓斗出口的物料通过能力Q式中为物料堆积的密度A为出料口面积v为物料流速11现在是11页\一共有68页\编辑于星期一三、机械式料斗设计平均供料率与生产率的关系料斗与料仓装置是不一样的，前者是带有定向结构，使料斗中的坯体自动定向。但是坯体在被送出料斗之前能否定向，具有一定偶然性，未完成定向的坯体在料斗出口处被分离，返回料斗中重新定向料斗料斗出口生产系统12现在是12页\一共有68页\编辑于星期一因为有N2存在，所以料斗的供料率不是恒值。为了保证正常生产，应使斗料的平均供料率结构设计主要考虑坯件的特点，如几何尺寸、性状、重心位置等选择合适的定向方法，进而确定料斗的形式。13现在是13页\一共有68页\编辑于星期一14现在是14页\一共有68页\编辑于星期一15现在是15页\一共有68页\编辑于星期一四、输料槽设计（1）结构设计输料槽的结构设计取决于坯件的形状。根据运动方式分两种：滚动式和滑动式为了防止坯件因速度较高造成碰撞而跳出槽外，可将输料槽设计成全封闭式、半封闭或者可调整式。16现在是16页\一共有68页\编辑于星期一a~d为滚动式输料槽e~h为滑动式输料槽17现在是17页\一共有68页\编辑于星期一有些复杂的坯件不容易在料斗内定向，或者在料斗内不能完全定向，需在料斗外的输料槽中再次定向，这就是非料斗定向，也称为二次定向。a和b适合于重心偏置的杆体坯件c适合于圆头或尖头的套状坯件d适合于盖类或者不对称坯件e和f适用于平放的带肩轮、盘、环形坯件坯件的非料斗定向18现在是18页\一共有68页\编辑于星期一五、送料与隔料机构设计为了简化结构，送料与隔料功能经常设计在同一个机构上。19现在是19页\一共有68页\编辑于星期一a-c为直线往复运动式送料、隔料机构。d-e为摆动往复式送料、隔料机构。f-g为旋转式送料、隔料机构。h为复合运动式送料、隔料机构。20现在是20页\一共有68页\编辑于星期一

输送系统是物流系统的重要组成部分。它将生产系统中的各种设备、各个工序以及存储仓库之间有机地连接起来，并适时、适量地把物料送达指定位置。重力驱动式：依靠物料重力或人的推力实现物料输送的输送系统。用于输送物料。动力驱动式：电动机提供动力实现物料传输的输送系统。输送系统分类：§2.2输送系统设计21现在是21页\一共有68页\编辑于星期一一、带输送系统设计构成：

输送带、传动系统（电动机、减速器、传动链条和驱动滚筒）、托辊、张紧装置22现在是22页\一共有68页\编辑于星期一（一）输送带设计1、输送带材料选择

橡胶带:防滑性好、输送可靠；适合于多种输送系统。

塑料带:耐酸、油、碱；适合有腐蚀性的物料输送。

绳心带:输送带强度高，能承受冲击，寿命长；适合于高速、爬坡或长距离的物料输送。

钢网带:用于输送高温物料。2、输送带的接头和强度计算机械接头：适合于橡胶带、绳芯带和塑料带硫化接头：适合于橡胶带和塑料带23现在是23页\一共有68页\编辑于星期一输送带的强度取决于带的内部结构和接头形式橡胶带的强度条件：其中：是稳定运行时带内的最大张力，单位是N是指带宽，单位是cm衬垫层数是安全系数带芯强度绳芯带强度条件：注意：为了防止带产生疲劳损坏，应控制带的转速：v输送速度L周长24现在是24页\一共有68页\编辑于星期一（二）传动系统设计1、电动机和减速器的选择2、驱动滚筒牵引力计算电动机要起动力矩大。减速器可选蜗轮减速器、行星摆线针轮减速器，也可选圆柱齿轮减速器。是输送带绕入端张力，单位是N是输送带绕出端张力，单位是N输送带与滚筒的摩擦因数输送带在滚筒上的包角25现在是25页\一共有68页\编辑于星期一（三）托辊设计（四）电动滚筒的选择设计原则是保证带下垂量小于2.5%托辊间距。具体的数据可以查相关的表格。电动滚筒已成为系列产品，设计是可直接查样本来选。26现在是26页\一共有68页\编辑于星期一（五）基本参数的确定1、输送带速度2、输送带的宽度成件物料：散装物料：单位生产率，件/min散装料堆积密度，t/m3物料在输送带的堆积面积，m2输送带速度，m/s

生产效率一定的条件下，提高带速可减少单位长度负载，降低成本。但是带速又不能太高，否则将破坏输送平稳度。输送成件物料：输送散装物料：系数带速散装物料堆积密度带宽生产率b件料宽度27现在是27页\一共有68页\编辑于星期一3、滚筒尺寸1）滚筒直径2）滚筒宽度一般情况下计算公式：硫化接头输送带：机械接头输送带：Fs输送带张力B输送带宽度i织物衬层厚度28现在是28页\一共有68页\编辑于星期一4、电动机功率的计算其中：K：功率备用系数,取1.2从电动机至滚筒的传动效率输送带输入、输出端张力，N输送带速度，m/s滚筒功率KW29现在是29页\一共有68页\编辑于星期一（六）输送带张力的计算采用逐点计算法Fsc输出端张力F0输送带自重产生的摩擦力Fw物料重量产生的摩擦力Fa装料加速阻力ω运动阻力系数q0输送带自重在L上的均布载荷qw物料重量在L上的均布载荷v输送带速度30现在是30页\一共有68页\编辑于星期一所以：C是输送带弯曲段张力增大系数，可查表得到而输送带不打滑的条件：31现在是31页\一共有68页\编辑于星期一二、链输送系统设计链输送系统由链条、链轮、传递系统组成，对于这一部分我们只讲授它与带输送系统的不同之处。32现在是32页\一共有68页\编辑于星期一（一）输送链条机构的选择输送链条的结构：片式套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆链、履带链、齿形链等。常用片式链。33现在是33页\一共有68页\编辑于星期一（二）系统基本参数的确定1、链条的速度2、链轮齿数Z控制在8m/s以下根据链速有相应的限制，具体可以查表物料多数由链条上的附件带动前进。34现在是34页\一共有68页\编辑于星期一（三）链条张力的计算是链轮节距vj链条平均速度空载边、有载边单位载荷和长度计算重量3、链条支撑导轨的设置4、电动机功率的确定：同带输送系统的设计

保证链条进入、脱离轨道时中心线呈直线，避免张力突然变化引起抖动。Fsdr、Fsdc绕入端、绕出端动张力Fsjr、Fsjc绕入端、绕出端静张力35现在是35页\一共有68页\编辑于星期一三、悬挂输送系统设计节省空间，易于与工艺流程结合36现在是36页\一共有68页\编辑于星期一（一）牵引构件的设计1、滑架的结构设计提式滑架：结构简单，适用于无特别要求的场合推式滑架：结构相对复杂，适合于多条输送线组合的生产系统37现在是37页\一共有68页\编辑于星期一2、链条与链轮设计链条设置成可拆卸链或双铰链38现在是38页\一共有68页\编辑于星期一（二）吊具的选择考虑便于物料输送，并保证输送过程中不滑落39现在是39页\一共有68页\编辑于星期一（三）转向装置的结构设计悬挂输送系统在水平面内转弯的位置需设置转向装置40现在是40页\一共有68页\编辑于星期一（四）驱动装置和张紧装置的设计此部分与链输送装置类似,不同点是输送线路长或线路复杂时，要设置多个驱动装置，分段驱动。张紧装置有坠重式、弹簧螺旋式和螺旋式41现在是41页\一共有68页\编辑于星期一四、液体输送系统设计该系统由各种金属或非金属管材、各种管件、及管法兰、各种阀门、以及各种泵。各种元件均以标准化或系列化，故设计应考虑合理选用标准件和通用件42现在是42页\一共有68页\编辑于星期一（一）一般标准1、管路系统图符号标准2、管路的分类（二）管材的选用（三）阀门的选用（四）泵的选用设计时根据物料特性、工作压力和温度，借助手册和标准来选择选用时应考虑各种泵的特点，同时兼顾输送系统的工况，查找相关手册。选择步骤：根据管材直径、工作温度及压力、输送物料性质，选取管材选择管道的质材管材的规格和型号选取对应的管件、法兰、垫片等43现在是43页\一共有68页\编辑于星期一五、气力输送系统设计输送粉粒体物料生产效率高、设备简单、自动化程度高等44现在是44页\一共有68页\编辑于星期一（一）气力输送分类及应用1、稀相气力输送2、密相动压气力输送3、密相静压气力输送4、筒式气力输送输送的气流通常为速度为12~40米/秒输送的气流通常为速度为8~15米/秒柱流气力输送，输送的气流通常为速度为0.2~2米/秒栓流气力输送的气流压力为0.15~0.3MPa利用空气静压实现输送设计时可根据物料的具体情况选择输送类型45现在是45页\一共有68页\编辑于星期一（二）设计计算的内容1）系统输送能力计算2）输送比计算3）物料的悬浮速度计算4）输送气流速度选取5）压力损失计算6）风量及气源的功率计算46现在是46页\一共有68页\编辑于星期一§2.2物料搬运及存储设备的选择与设计物流技术已受到世界各国政府和企业的高度重视，企业对物流的重视主要基于以下两点：(1)随着机电一体化技术和计算机技术的发展，单机或单元自动化日趋普及，复杂尖端设备的面世，明显减少了加工时间和准备时间。就机械制造而言，材料和零件在车间的总时间中，95%的时间处于停滞或搬运状态，物料在机床上的时间只占5%。在制造业中，总经营费的30%～40%是物料搬运费，物料搬运成为企业利润的重要来源。这一点已被国外发达国家的实践证实。(2)制造自动化是制造业发展的必然趋势，自动化水平的高低已成为衡量一个国家科技水平的重要标志。47现在是47页\一共有68页\编辑于星期一一、自动搬运小车的设计（一）概述自动搬运小车可以分为有轨自动小车(RAV)和自动导引小车（AGV）两大类。有轨自动小车是搬运小车发展初期普遍采用的一种方式。但是在车间地面铺设轨道，影响车间空间利用、噪声大、造价高，并影响保洁工作。48现在是48页\一共有68页\编辑于星期一（一）AGV的主要设计内容自动导引小车主要由车架、蓄电池、充电装置、电气系统、驱动装置、转向装置、自动认址和精确停位系统、移载机构、安全系统、通讯单元和自动导向系统等组成。49现在是49页\一共有68页\编辑于星期一1、自动导向系统设计目前有7种导向方法：地链牵引导向是早期采用的技术方法，它靠嵌入地下的链索或缆绳来引导。电磁感应导向，沿预定的运行路线埋设地下电缆，电缆在地下深30～40mm，上面覆盖有环氧树脂层，导线通以低频正弦波信号，使导线周围产生交变电磁场。在小车上的一对探头可以感应出与小车运行偏差成比例的误差信号，经放大处理后可驱动导向电机，由此带动小车的转向机构就可使AGV沿预定的线路运行。50现在是50页\一共有68页\编辑于星期一惯性导向红外线导向激光导向光学导向示教型导向，当程控小车沿着要求的路径行走一次，即记住行走路线。它实际上可学会新的行走路径，并通知主控计算机它所学到的东西，主控计算机可通知其它的AGV关于这条新的路径的信息。目前使用的自动导向系统主要是电磁式和光学式，其中尤以电磁式更为普遍。51现在是51页\一共有68页\编辑于星期一1-导向感应线圈2-交流电压放大器3-整流器4-运算放大器5-功率放大器6-直流导向电动机7-减速器8-导向轮9-埋在地下的导线52现在是52页\一共有68页\编辑于星期一沿预定轨迹，在路下面铺设一根金属导线，通以几千至几万Hz的正弦交流电，该电流以导向线为圆心产生一个交变磁场，车体上装有导向检测器，检测出车体偏离导向线的程度，检测出的信号经放大整流等环节，控制导向电动机正、反转，达到导向的目的。自动导向系统主要包括4个部分：信号检测器，即感应线圈导向电源交流电压放大器功率放大器53现在是53页\一共有68页\编辑于星期一2、自动认址和精确停位系统自动认址和精确停位系统的任务是使小车能够将物料准确送到目的地。设计自动认址系统时，主要应考虑两方面的内容：如何将地址信息发出去如何接收并且识别地址信息3、控制系统54现在是54页\一共有68页\编辑于星期一二、搬运机器人的设计机器人的设计属于专业化的设计，但由于搬运机器人动作比较简单，精度要求不高，某些情况可以自己设计，将装卸料机械手配以行走机构。55现在是55页\一共有68页\编辑于星期一从结构上看，搬运机器人的行走机构有车轮式、脚式、履带式等。其中应用最广、动作最稳定的是车轮式行走机构。根据搬运需要，车轮式行走机构可设计成三个轮子、四个轮子或六个轮子。56现在是56页\一共有68页\编辑于星期一为了适应各种生产环境，车轮式行走机构还可以设计成不同的结构。57现在是57页\一共有68页\编辑于星期一三、自动化仓库的设计自动化仓库又叫立体仓库，是用高层货架贮存货物，用专门的堆垛机械进行出库或入库作业的仓库。58现在是58页\一共有68页\编辑于星期一（一）总体设计1、基本准则自动化仓库是物流系统的子系统，因此设计自动化仓库时，先要考虑符合整个物流系统要求和整个布局的限制，其次应把握物料的种类和数量及其规律，以便计算库容量。2、确定物料单元和货位尺寸59现在是59页\一共有68页\编辑于星期一3、确定仓库容量和总体尺寸仓库容量是指同一时间内可存储在仓库中的物料单元总数，其大小取决于生产系统的生产纲领和工艺过程，需要根据实际情况进行计算。L=NLXlB=NBXb+[Bd+（150~400）]XnH=NHXhH/L=0.15~0.4B/L=0.4~1.2L、B、H---仓库长、宽、高，单位均为mm；NL、NB、NH---长、宽、高方向上的货位数，即NLNBNH=N，N为仓库容量；l、b、h---货位长、宽、高，单位均为mm；Bd---堆垛机宽度，单位为mm；n---巷道数。60现在是60页\一共有68页\编辑于星期一4、总