毕业设计（论文）-双立柱式巷道堆垛机升降机构与安全机构设计.docx

题目：双立柱式巷道堆垛机的设计升降机构和安全机构（英文）：DCSignOfTheDOUbTCoIUrnnI、DeStaCkerMaChine1.iftingMeChaniSmandSeCUri1.yInSti1.UtionS院别：专业：姓名：学号：指导教师：日期：双立柱式巷道堆垛机的设计一升降机构与安全机构摘要在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛而堆垛机是立体仓阵中盘要的搬运设备,是立体仓库的心脏部分。它能够在自动化立体的巷道中来回穿梭运行，将位于卷道口的货物存入货格：或行相反取出优格内的货物运送到巷道口0本次文章主要讲述在现代大多数企业中普遍使用的双立柱堆垛机的设计方案。本次设计主要针对设计堆垛机的三个部分分别为堆垛机的门架机构设计、升降机构设计还有安全机构设计。首先，我利用经典力学的方法，对堆垛机进行全面的力学分析，包括上横梁、立柱、卜.横梁的静刚度还有动刚度分析计算以及校时：然后根据堆垛机的所需要的力矩对其的器件进行选型设计。最后确定所有参数。关键词：双立柱：卷道式堆垛机：起升机构：安全机构Thedesignofthedoub1.eco1.umntypestackermachine1.iftingmechanismandsecurityinstitutionsAbstract:M(x1.em1.ogisticsandwarehousingsystems,automatedwarehouses1.ackingmachineisusedwide1.yandisimportantinthewarehousehand1.ingequipment,istheheartofwarehouseparts.Itcanrunautomatedroadwaytrave1.backandforth,todepositatthemouthoftunne1.thegc1.sde1.ivery;Or,ontheConIraryremovingcargoshipmentsintheroadway.MostOf1.hiSartic1.efocusesonthemodernbusiness-co1.umnstackingmachinesCommonIyusedinthedesign.Thisdesignprimari1.yforthethrec-par1.designofstackerdoorframedesignrespective1.y,1.iftingbodydesign,securitydesign.hirstofa1.1.,musingneth<x1.sofc1.assica1.mechanics,mechanica1.ana1.ysisofthes1.ackerthorough1.y,inc1.udingbeams,co1.umns,ana1.ysisofdynamicstiffnessofbeamstiffnessunderca1.cu1.ationsaswe1.1.asproofreading:Andthenstackingmachinebasedontorquerequiredtodesign1.hcirdevices.Fina1.iza1.ionofa1.1.parameters.Keywords：doub1.e-co1.umn;Tunne1.-Types1.acker;Hoistingmechanism;Securityagencies目录1绪论12总体方案设计41 .1门框机构设计方案52 .2升降结构设计方案63 .3安全结构设计方案83堆垛机门架机构设计104 .1初定机架的结构形式113.1.1机架的结构113.1.2机架的截面形状113.2立柱挠度计算：133.2.1堆垛机在静止状态下的挠度计算133.2.2堆垛机垂直运动情况下的挠度计算153.2.3堆垛机水平运动情况下的挠度计算163.2.4下横梁的弯曲变形的转角和挠度计算173. 2.5立柱总挠度的计算203.3 下横梁的变形计算213.4 上横梁的弯曲变形计算224堆垛机的升降机构的设计244. 1机构工作等级确定264.2滑轮组选型261.1 3钢丝绳的选里计算284.4 确定卷筒的参数294.5 电动机的选型304.6 减速器选型314.7 7联轴器选型32第五章堆垛机的安全机构设计335.1 堆垛机运行的防护装置335.2 堆垛机的断绳保护装置355.3 断电保护375.4 .检测货叉装设以及货物装贪39参考文献40致谢411雌1.1 «自动化立体仓库，是物流仓储中出现的新概念。利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化，存取自动化.操作简便化：自动化立体仓库，是当前技术水平较高的形;r自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起道机、入（出）降工作台和自动运进（出）及操作控制系统组成。货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。自动化立体仓库广泛应用于生产制造、化工、食品加工、服装、烟草、医药、机场、配送中心等诸多行业，取得了客观的经济效益和社会效益。1.2 立体仓库的分类：1、按建筑形式分为：整体式和分离式2、按照货物存取形式分为单元货架式、移动宽架式和拣选货架式3、按照货架构造的形式可分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式1.3 堆垛机的介绍巷道式堆垛机是由叉车、桥式堆垛机演变而来的。桥式堆垛机由于桥架笨乘因而运行速度受到很大的限制，它仅适用于出入库频率不高或存放长形原材料和笨重货物的仓库。巷道堆垛机的主要用途是在高小货架的巷道内来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格：或者，取出货格内的货物运送到巷道口。1.4 堆垛机的分类1.按支承方式分类：地面支承型堆垛机、悬挂型堆垛机、上部支承型堆垛机；2 .按用途分类：单元型堆垛机、机室同步型堆垛机、拣选一单元混合型堆垛机：3 .按控制方式分类：手动式堆垛机、半自动式堆垛机、全自动式堆垛机；4 .按结构分类：的立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机、梯形立柱堆垛机：5 .按运行轨迹分类：直线运行型堆垛机、曲线运行型堆垛机：6 .按人员搭乘分类：带司机室里堆垛机、无司机室型堆垛机：7 .按使用环境分类：常温型堆垛机、低温型堆垛机、高温型堆垛机、防爆型堆垛机、其他特殊环境条件用的。1.5 课题研究的目的和意义本文探讨自动化立体仓库中堆垛机的设计,其中包括堆垛机起升机构、机架、安全保护装置的设计。但是水平行走机构还有货叉伸缩机构有另外一位同学设计。当中所涉及的知识包括材料力学、机械制图、机械设计、工程材料,、机电体化等的应用。根据我们所学的知识所设计堆垛机需ff及时、准确地将货物自动送到指定货位。1.6 堆垛机的各部分的设计参数巷道堆垛机作为自动化立体仓库中至要的起全设备，应该充分满足生产中所需的要求,其结构尺寸、运行速度等设计参数应根据所应用的立体仓库的规格及所搬运货物的体积、重量、应力等参数进行设计。本文设计的自动化立体仓库根据货物的尺寸和生产规模的要求，该立体仓库为整体式仓库,其货格尺寸为I100X100oXUoO1.三,货架总共为10层，40列，货架最底层距离地面高度为50cm,因此仓峰货架的整体尺寸为44000×1000×11500mm.堆垛机实际搬运的货物的重量不超过100kg,托盘重量小于IOkg,从安全方面考虑，同时为使堆垛机的运行能力能够充分满足生产要求，保证生产活动的顺利进行，将堆垛机的额定重量为几十斤到几吨，一般051.的使用最多3,因此其九大承载力定位500kg。升降机构由电动机、制动器、减速胧、卷简、钢统绳及防落安全装置组成：货叉伸缩机构的工作速度取20n)/min：升降机构的工作速度取20m,min:行走机构的工作速度依据巷道长度和物料出入库频率而定，正常工作速度控制在5(1100mmin,最高可达到180mmin.设计时选取90mmin0根据我自己所设定的立体货架的高度，存:储货物的最大菰世，货物的出入库频率及准确的存取货物和工作环境等方面的需求，结合起重机设计规范等规范、标准，确定堆垛机的主要参数如下表IT*1-1堆机的我工作环境及指标工作参数立体仓心15超道30挂K）层40列巷道宽度I100mm仓库货架尺寸1.1000x1.000x1.1500三托盘尺寸1100x900(GH2934-1996)堆垛机尺寸3500x900x11000额定起近录300kg行走速度90mmin(1.fS)行走最大逑度2ms水平加速度0.311s"升降速度20nBin(0.3as)起升加逋度0.2ms2货叉伸缩速度20mmin(0.3as)2总体方案设计双立柱卷道式堆垛机总体结构如下图2-1：堆垛机的工作原理：行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上水平行走，由提升电机驱动滚筒通过钢丝绳带动戏货台做垂直升降运动，载货台上的存取物装置做左右往宓运动,通过上述：.维运动将指定货位货物取出或将货物送入指定货位.图2-1双立柱卷道式堆垛机结构图1.上横梁2.天轨导向轮3.立柱4.裁货台夜轮5.我货台的导向轮6.货叉7.卷扬8.提升电机9.传动链条IO.双联椎轮11.下横梁12.行走轮14.行走电机15.提升钢绳16.载货台2.1 门框机构设计方案2.1.1 1.1确定门框机架的基本组成巷道式堆垛机的门架结构可分为双立柱和单立柱两种形式，但是本文主要讲述的是双立柱巷道式堆垛机的相关设计。双立柱巷道式堆垛机的门架主要由两个立柱和上、下横梁组成一个长方形的框架，这种结构相对于单立柱结构具有较好的强度还有刚性，适用于各种起重量和起身高度的堆垛机。上横梁主要由槽钢和钢板焊接而成的箱体结构，其与立柱间通过焊接联结在一起：立柱由角钢和钢板焊接而成的箱式矩形断面，具有抗扭、抗弯刚度大、重量轻、耐磨性好等特点：下横梁也是有四块钢板焊接的箱式矩形断面具有抗扭、抗弯刚度.下横梁与立柱通过焊接联结在一起。在堆垛机的顶部和底部上分别装有两组导向轮，央持着天轨和地凯（天轨安装在贪架上，地轨安装在地面上），行走电机驶动与地轨接触的行走轮，在天轨和地轨的约束下，堆垛机在巷道内水平行走。系着钢丝绳的载货台，在起升电机的驱动下拉动载货台使其沿立柱或齐立柱上的导轨完成升降运动。在起升机构中，起升机构主要由起升电机、减速器、制动器、刷丝绳、联轴器、卷筒、制动器等连接在一起之后拉动载货台做上升卜降运动。钢丝绳连接载货台，通过上横梁的导向轮之后由起升电机提供动力，是载货台上下运动。觉叉机构主要有电机、减速罂、链轮、齿轮、齿条、下又、中叉、上又、滚针轴承等组成，货叉在电机驱动通过链条传动是货叉能够左右存取货物。堆垛机还有安全机构，确保在运行的过程中人机的安全、堆垛机的安全运行以及货物的安全存取。其中包括对堆垛机行程保护起到保护作用的缓冲装理和限位开关，对堆垛机载货台其保护作用的装置有断绳保护保护、断电保护装置：对立体仓库保护以及保证堆垛机能够安全运行的检测装四货叉检测设计、货物检测位置装置等等。2.1.2 立柱的弯曲变形分析1堆镰机的立柱携度分析本部分是对双立柱巷道式堆垛机的立柱进行受力分析，因为两条立柱的所受的力矩很接近，所以在本次设计中只对我中一条立柱进行分析。在这次分析中我们只要对左边立柱进行挠度分析，其中包括在静止状态下所受到外界重力所产生的变形、自身重力所产生的变形，以及当堆垛机在水平行走运动过程中的时候立柱上的物体所受的惯性力以及立柱本身所受到的惯性力等所产生的弯曲变形，还有就是分析堆垛机升降台在上升或下降的时候载货台所产生的惯性力对立柱所产生的弯曲变形。2分析下横舞的寿矩转角这一部分主线是分析卜横梁的变形情况，在堆垛机的机构布置中，以为电气控制柜还有起开电机都是放置在下横梁的轮子的上方所以这两样元器件对下横梁的变形不造成影响。故而言若，引起下横梁变形的只有通过立柱所传达到下横梁的上横梁、载货台、立柱的重力。除此之外还有卜横梁本身重力所产生的变形。之后计算以上数据对卜.横梁产生的转角反作用丁立柱的弯矩.3计莫立柱总挽度结合上面的参数和得到的相关知识计.比立柱的总挠度。2.1.3 计笄下横梁的变形结合上面的参数还有所得的公式计算卜横梁的挠度。在本次设计中，我假定堆垛机的运动的过程中所产生的惯性力不足以使下横梁变形,所以本次下横梁只仃在群止时受到重力的变形。2.1.4 计算上横梁的变形同样结合相关公示还有参数计算上横梁的挠度，同样运动状态下不会对变形的造成影响。2.2 升降结构设计方案2.2.1 简单分析升降机构的组成和工作原理巷道式堆垛机起升机构是使载货台垂直运动的机构，主要由起升电机、制动器、减速器、卷筒或链轮以及相应的柔性件组成。电动机通过减速器带动柔性件使载货台升降台。常用的柔性件有钢丝绳和起重链两种.链条传动缺点是其重量大，有可能突然断裂，不安全。因而本次传动机构使用钢丝绳，钢丝绳优点是质量轻，使用安全，工作噪声低,便于维护保养等等。2.2.2 确定机构的工作等级通过设计手册查找得知：机构使用等级为乙，机构载荷状态级别为G，机构的工作等级为M42.2.3 滑轮组的选型根据设计所需要的钢丝绳的直径还有相关要求，通过相应的计算方法选择滑轮组。本部分先对滑轮组的类型进行对比，分析优缺点，在通过选择单联还有双联中那种更适合本次设计的要求，在通过计算来确定滑轮的直径，槽的深浅等参数的大小,以方便后期绘制零件图。2.2.4 钢丝线的选型本部分主要针时升降机构中的钢丝绳的计算,在这一块设计上，我们先r解钢丝绸的的种类，对比分析纤维芯和钢芯钢丝绳的优缺点。其两者共同的是起支撑和减少股间压力。但是纤维芯的钢丝绳润滑、防腐和储油的作用，除此之外其其拉力强度高，耐磨损、挠曲型好。所以在本次设计中我采用了纤维芯交互捻的钢丝绳。在本部分，首先必须确定钢丝绳的最小直径，确定钢丝绳最小直径的方法首先要确定钢丝的最大冷拉力，计算出来的最大静拉力来确定钢丝绳的最小直径，最后通过校核其安全系数是否符合已确定所选钢丝绳是否正确。2.2.5 卷筒的选型卷筒的类型可以说是比较多的，但是最被经常用到的是齿轮联结盘式和周边大齿轮式两种，其结构特点是卷筒轴不受转矩只受弯矩。齿轮式联结盘式卷筒是目前标注型侨式起重机典型结构，分组性好，为封闭式传动。但是其缺点是检修的时候要沿轴向外移动卷筒。第二种类型是周边大齿轮的卷筒多用于传动速比大，转速低的卷筒,周边大齿轮.般均为开式传动Je本部分的设计主耍针对卷筒的参数确定.由钢丝绳的直径来确定卷筒的各项参数包括卷筒的直径、线槽的深度、线槽的节距、卷筒的厚度等。最后幽定卷筒的长度2.2.6 电动机选制本部分主要是对起升机构中的电机进行选型。因为要有足够的力矩来牵动钢丝绳进而拉动载货台上升或下降。本部分计算拉动额定负数所需的功率进而选择电机的型号。2.2.7 就速器的造型通过前面所选择出来的电机所出来的转矩，结合实际的设计要求，通过再计算机构的传动比还有功率选择相应的减速器2.2.8 制动器的选型制动器是用于机构或机器减速器或使其停止的装置。所以选择制动器的时候我们应该计算堆垛机的静转矩的大小，然后选择制动矩更大的制动器。2.3 安全结构设计方案2.3.1安全机构的设计思路在机器运行的时候，我们必须设计相关的安全机构以来保证机器和人员还有货物的的安全。所以安全机构十分非常重要的部分。所以在本次设计会涉及的安全机构包括四方面，其中包括：1、机械在运行的时候的防护装置；2、载货台在上升下降过程中的断绳保护：3、断电保护装置，避免载货台在运行过程中出现存电时可以锁住停在当前位置：4、检测货叉是否回位、货叉上是否有货物、以及货架上是否有货物的等检测装置以来确保机构运行的安全；2.3.2堆垛机运行的防护装本部分只要设计堆探机的防护装置，主要是设置其橡胶缓冲淞。通过计算堆垛机的重量来选择堆垛机的行走机构方面上的橡胶缓冲器的型号。确定接股筏冲器的参数。另外的防护装身就是限位开关。限位开关是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。极限限位开关是防止机构动作超出设计范围而发生事故的。工作限位开关安装在机构需要改变工况的位置，开关动作后，给出信号，进行别的相关动作。极限限位开关安装在机构动作的最远端，用来保护机构动作过大出现机构损坏“2.3.3堆垛机新编保护装当载货台下降速度超过额定值或发生断绳事件时，能自动可苑地将载货台停止，避免发生溜车或监车事故。因此，对这种安全机构的设计要求是灵敏度高、作用可靠、冲击小、结构荷单、安装方便等。通过比较：.种滑楔式防坠器、偏心轮式安全防坠器和销式防坠器的功能之后，本次设计采用销式防坠器。因为销式防坠器制动时间短，结构简雎，比较经济实用。i股起重机都是用此类防坠器。2.3.4货叉以及货物检测装置堆垛机的管道是有定宽度的，所以当堆垛机在行走的时候还是在载货台升降的时候都要检测堆垛机载货台中货叉是否回味的检测，通过限位开关检测。只有当货叉同位完成，行走电机才能启动，升降电机才能高速运转。另一方面货物放置在货架里面的位置是否有突出现象。自动化立体仓库系统的堆探机在进行入库作业时有可能出现异常的情况,或者有其它外界的原因引起的货物在货架上的存放位置异常，出现货物突出货架的情况。货物一旦突出到货架外,就有可能影响到堆操机在巷道内的运行和正常作业,可能造成堆操机机械本身、货架或者货物的损害。为了防止这类情况的发生，需要对立体仓库货架上的货物作位置检测，判断仓库货架上是否有货物突出货架的情况。2.3.5断电保护装It在本章节主要讲述当堆垛机在遇到突然断电的情况下堆垛机的保护奘置.，本小节主要涉及到的是制动器的选型。通过确定制动器的安全系数，计算所需要制动的力矩的大小参照机械设计手册选用相关的制动器。3堆垛机门架机构设计堆垛机的门架是堆垛机的主要部分，本次研究对象是双立柱桂道式堆垛机。在双立柱巷道式堆垛机中，门架主要由上下横梁以及立柱组成，其中立柱作为载货台的升降轨道使用，上下横梁分别要装上相关的元器件，比如：导向轮、联轴罂、起升电机、控制器件、电器开关等泯件.根据参考文献”中提到的机架的设计一般要求：1、在满足强度和刚度的前提下，机架的重盘应该要求够轻、成本够低。2、抗振性好，把受迫振动振幅限制在允许他圉内。3、运行时噪声小4、温度场分布合理，热变形对精度的影响小。5、结构设计合理，工艺良好，便于铸造、焊接还有机械加工。图31堆垛机结构筒图6、结构力求便于安装与调整，方便维修和更换零部件。7、有导轨的机架要求导轨面受力合理、耐磨性良好。8、造型好，既适用经济，乂美观大方。堆垛机的门架主要包括上横梁、下横梁和双立柱以及在立柱上的电器元件包括起开电机、制动器、诚速器、卷筒等等。其相应的重量上横梁G1、立柱重量G、货物重量G2、载货台G3、起升电机G6、电器控制器G4、下横梁G5.如上图3-1由图3T可以看出左边的的立柱除了受到本身的重量之外还受到上横梁的重量G1.,货物重量G2,载货台重量G3,电气控制箱G4,右边的立柱则同样受到上横梁的重力G1.,本身IR力G,货物重:物G2,载货台重力G3,起升电机全力G6.而且当载货台运动的时候立柱还受到惯性力的作用，并且当载货台惇在最顶端的时候，立柱的受力是最不好的，所以其为最不利的极限状态。3.1 初定机架的结构形式3.1.1 机架的结构机架的结构形状和尺寸，取决于安装在它内部与外部的零件和部件的形状与尺寸，装配情况、安装与拆卸等要求：同时也取决丁工艺、所承受的教荷、运动等情况.综合上述情况，利用经验公式或有关资料提供的经脸数据，同时结合设计人员的经验，并参考现有同类型机架，可初步拟定出机架的结构形状和尺寸。金城结构为堆垛机的骨架，是堆垛机的承选构件，由上下横梁和左右立柱组成门框架式的结构。堆垛机整体结构为由上横梁、下横梁和两根立柱构成门框形结构，上横梁焊接丁立柱之上，立柱与下横梁通过法兰盘定位，用1.¾强度螺栓连接，整个主体结构具有重量轻、抗扭、抗弯、刚度大、强度高等特点。3.1.2 机架的锻面形状根据机械设计手册中提到，由于零件的抗弯、抗扭强度和刚度除与其截面而积有关外，还取决于截面形状。而在堆垛机的立柱设计中我们对比了三种截面的利弊：通过惯性矩的相对值”可以看出来：圆形截面有较高的抗扭刚度，但是抗弯强度较差，故宜用手受扭为主的机架.工字形截而抗弯强度大，但是抗扭很低，所以适用T纯弯的机架.矩形截面抗弯、抗扭分别低r圆形界面还有工字形截面，具综合刚性最好.并且各种形状的截面，其封闭空心截面的刚度比实心截面的刚度大。另外一方面，截面的面积不变的情况下，加大外形轮嵋尺寸，减小壁厚，也就是说是材料远离中性轴的位置，可提高界面的抗弯。抗扭刚度。封闭界面比不封闭截面的抗扭刚度强很多。所以本次设计的双立柱巷道式堆垛机的立柱所受到的有包括拉、压、弯曲、扭转等力学性能，对刚度要求又离，所以本次设计的堆垛机的立柱的截面形状也是使用矩形截面。1.立柱At面形状立柱的结构还有材料选型。图3-2立柱的截面形状由上面的资料可以知道.在本次设计之中,我才用角钢和钢板焊接而成的箱式矩形断面的立柱。角钢我才用的是80X10的等边角力钢，其内圆弧半径为r=9mm,重量为11.874kg,截面面积为15.13cm；钢板选用35mm热轧钢板。整个框架如图3-2所示，尺寸为350x400x25,在立柱对称的两侧一次焊接有两条合金扁钢导轨（16Mn）,规格为100x10"，Ig量为7.85kgm导轨表面进行硬化处理，耐磨性好。整个金属结构具仃结构简单、揖量较轻、强度刚度满足要求的特点.2上下横梁的结构还有形状、上横梁通过焊接与两根立柱联接，保持立柱间的相对稳对性。上横梁采用两块槽钢还有钢板构成。按照GB/T707T988的标准，上横梁采用热轧槽钢（Q235）加20三（雌位质员为157kgm'）的钢板焊接而恒。槽钢型号16.160X65,厚度&5mm,截面面积为25.162cm；,单位垂岐19.752km如图3-3所示,截面长度为35Oi宽度为20OmnU下横梁也是有四块钢板焊接的箱式矩形断面，下横梁采用40mm（单位明量为471kgm2）热轧钢板焊接成箱形断面结构，如图37所示尺寸为380x300,这种结构既能保证刚度，又能减轻重量，具有较大的抗拒、抗弯强度，并与立柱紧密焊接。载货台立板采用20mm热轧钢板，但由于下横梁需要装配行走轮箱机构，因此下横梁的运行轮轴孔需一次装夹加工完成。3.2立柱挠度计算:我们以我货台在顶端的时候，计算立柱的静刚度，所以其设计挠度要小于允许值：/«1/当梁上网同时受到几神载荷作用时，任一数荷的挠度和转角分别等丁各载荷单独作用下该截面的挠度和转角的代数和。此方法为咨加法所以在这里.我们先分析机架在静止的时候的立柱受到的本身的重量以及其他器件对它的重量所造成的挠度。在计算机架在运动的情况下立柱本身以及其他器件所产生的惯性力对机架的影响“所以根据挠度的计算公式（第十九章第三节）：(3.1)3.2.1 堆垛机在除止状态下的挠度计算我们可以得知当立柱处于静止的状态卜时，在外力的作用卜.，立柱产生的弯矩变形,产生的挠度可以用叠加法来进行计算，下图为门架机构的受力图：图37堆垛机各元器件受力尺寸图由图37的结构简图可以看出来,双立柱的在静止状态下受外力作用所产生的挠度变形由于有天轨的连接的作用所以几乎是一致，所以本次使用是对其之一的立柱进行分析。如右图图3-5所示，我定下横梁的中心线为X轴，左边立柱的中心轴为Y轴，立柱、上下横梁为均匀材旗锻成，所以其痂量中心都在其儿何中心上。载货台因为只做升降运动所以其横坐标是不会变的，变化的之后Y+标，而且当载货台上升到最高处的时候，立柱变形处于最大的时候。所以即在我货台上升到最高处的时候，立柱处于最不利的状态,所以在此时的挠度变形必须小于允许范围。因为上面提到两个立柱变形几乎一致，所以在此我们计算左边立柱的挠度如下：左边立柱受到上横梁般的重力G/2,还有自己本身的重力，载货台和货物加起来的重力的一半（G,<1./2,控制电器的重力G”故所得其静止状态下的挠度：WMgE«-然）(3.2)&二E1.其中M各个质点所产生的力矩：（N11OMG×X,mgX1.M质点的质量，g-重力加速度（g=9.8ms'）E一为立柱的弹性模量（MPa）（第十四章第三节）（本次材料的弹性模量为20（Xipa,I一为立柱截面的惯性矩（m'）（附录C）(3.3)._hbiI1.123.2.2 堆螺机垂运动情况下的挠度计算，当堆垛机运动时，共有两个方向的运动，包括水平方向的行走运动，还有登直方向上的堆垛机升降台的升降运动。在运动情况下，立柱除了受到各质点所受到的全力之外，在载货台上升的过程中，上横梁受到拉力，立柱也会产生变形，故其挠度为：j式中n1.-各质点的质量a.-堆垛机升降运动的升降KJ加速度X,y,-为堆垛机各部件所处位置的坐标（ftE-弗性模星，同6-2）I-立柱的惯性矩，同G-2）3.2.3 堆垛机水平运动情况下的挽度计*当堆垛机在水平直接行走的时候，立柱上备痂点也会产生惯性力，尤其是货物在最高的时候,立柱受到的惯性力的影响是最大，此时的立柱的变形是最严重。以此为立柱在水平加速度的情况下的边界状态。如右图图3-6所示。图36立柱挠度图由于在这个过程中加速度所产生的弯曲变形的惯性力可以看成两部分的叠加，一部分是立柱上各质点所产生的惯性力，另外部分是由立柱自己的惯性力。所以各质点的加速度的惯性力R产生的立柱挠度1,1:Fty12(3-yJft=(3.5)/-I6£7式中的数据分别为：产,各质点的运动时所产生的惯性力；F=ma1.1.一堆垛机的水平加速度其他变量和(3-2)一样由丁立柱的质量分布均匀，所以其所受到的惯性力如上图图3-7所示：根据梁的曲率公式可以计算:=-(3.6)E1.即：d2v=(1.1.(h-y)2dy2EI最后通过计免以及将.V=h代入得：._(/h*人一国""式中：«一立柱均匀分布的单位重量，其他数据变星和前面公式样。所以根据桎加法的原理，即该立柱在惯性力的作用下的变形的挠度为:=+Fiyi2(3h-y)+&8E/Z叫M>(3h-yJr三(/I4所以当堆垛机加速运行的时候惯性力产生的方向和堆垛机当矩的方向一致的时候此时机器的变形是最大的。反之为最小。所以根据叠加定理立柱的最大的挠度为：/1.=+m+ZniI/ZSga”3：Uh-y)Zm,gx*(h-y)1.叫时x,y,(h-yj3.2.4下横梁的弯曲变形的转角和挠度计算根据堆垛机下横梁受力分析,下横梁会产生形变，由下横梁的形变角度为。.转角夕可以看成两个转角叠加。个都是由质点产生的转角O,0.另个都是由惯性力产生仇，如下图3-8图3-8下横梁提取图在这方面，我们先计算侦点对下横梁的所产生的转角根据图1-8可以看出来立柱重力G,上横梁G1.,货物加载货台G2和G3通过立柱传递给下横梁，使下横梁产生变形。电器控制器的币:力G4还有起升电机的亚力G6以及下IS横梁G5都是下横梁本身对自己的重力产生变形的处一因点“我们以G、GKG2、G3的电力产生变形的转角的%,G4和G6在支点上所以不产生变形。所以立柱1对右侧支点的转角(G+(G+5+GJ2)x(1+4)xX/,g,=两7(3.10)式中：G-相应的器件的重力1.一立柱1的惯性量E一弹性模量1.一下横梁的惯性矩关于下横梁的变形，生要号虐中心处产生的变形，所以下横梁的挠度：(G+(G+G;+G”2)“x(3炉叫2)%=48(3.11)对于立柱二的转角年2Gi=G所以，以下横梁的的作用点为坐标原点，利用福加原理可以计克下横梁的转角。0(G+(G+5+G*2)x(E)x3片“(3.下横梁自身重量所造成的转角：O=-BJ1.924EJ(3.13)所以下横梁的总转角0(G+(G,+G,+G,)2)×(1+,)×1X,qeU=b+dG-,'+'"3EJ1.24Ei1(3.14)下横梁本身自己重量所产生的挠度为："384£/(3.15)我假设堆垛机升降台上升的时所产生的加速度不足以是下横梁产生变形.所以下横梁的变形主要是由上横梁、载货台、以及立柱产生的重力使其变形以及自身重力所产生的变形。所以下横梁的变形如下：二(G+(G+G2+GJ2)<(31.2-*15礼，八一4.°-48eJ,+384Ei1(3.16)由于堆垛机的高度比较高，所以下横梁变形对立柱所产生的影响可以近似用公式来表示：=的JX(G+(G+色+G”2)X(+匕)XX1.23E1.1.1.1.+24£,/,(3.17)3.2.5立柱总挠度的计算：m,gatiy"3h-y).m,gxiy1.(-y1.)>,avx1.y1.(t-y,)=+-a1.1.+-+-f=f1.+fn6EI8EE1.E1.hX(G+(G+G?+G)/2)X(A+«)X1.X1.q/h3E,1.+24E,1.(3.18)下表27为堆垛机的各旗点参数；表2-1双立柱卷道式堆垛机的相关参数名称质量(kg)坐标惯性矩(11)长度(m)G立柱2196<0,4)和(2.4)I=1.79×IO48G1.上横梁368.8(1.8)I1=6.269×IO*2.8G2货物300<1,7.25)G3载货价+货叉800<1.6.5)G4电器控制器200<-0.5,1)GS下横梁1808.64<2.5.0)I2=1.8×1O-3.2G6起升电机300(3,1)其中:1.为下横辆的长度,1.为0.15m,q=2.745kgcm,q,=1.32kgcm,q2=5.65kgcm,其中弹性模量E=E1=E,=200GPa所以招数据代入公式(3-15)，可以得到立柱的总挠度为:=1.÷11Zmga")'J(3力-y).rn1.,yt(f-y1.)»”,即阳凹(力一凹)=+6E8E“E1.E1.-X(G+(G+G?+Gj)2)(+Qxhx1.ci1.yh3E1.1.1.1.+24E,1.800X9.8067I6.5(8-6.5+300X9.8067XIX7.25(8-7.25)2000''.790800X0.04X1.X6.5*(8-6.5)+30。X0.04X1X7.25(8-7.25)200x10"X1.79OT8()OX0.25X1X6.5*(8-6.5)+3000.25X1X7.25(8-7.25)2.745x8'x().26×200×10q×1.79×I0-4-82OO10»1.79IOT8x(2196+(368.8+800+300)/2)x2.8x0.6x3.21.32x3.283X200X1.0'X6.269X1.OYX3.224x200×10m×6.269×I0h,=().(X)()258+O,O(M)(M)1054+0.()O(K)0109+0.(M)(M)0793+O1(X)I()4+O.(M)(M)11499=O.(X)131堆垛机设计师根据多年设计的经验得到了一个经验公式=所以立柱高8m所可得1.f=00(M-0008,所以立柱的总挠度20()01(X)0ti=(1(X)131小于允许值，所以立柱所有的尺寸都符合要求.3.3下横梁的变形计算：由上面我可以知道下横梁的变形的挠度为式(3-13)(G+(G+G+GJ/2)+<X(3£/-4/；)5理fv=、TG=48£/+384£/带入数据可以知道下横梁的变形为：2930.4x0.4x(3x3.22-4x0.4，)5x1.32x3.2'j'''48×200×109×6.269×106+384×200×IO9×6.269×10*=0.0023堆垛机设计册根据多年设计的经验得到了一个经验公式M/=,所以上横梁长28m,所可得用=0.0014-00028,所以下横梁的总UJ2()(X)I(X)OIJ挠度f卜=OOO23小于允许隹3所以下横梁所有的尺寸都符合要求3.4上横梁的弯曲变形计算:对于上横梁的分析如卜丁在上横梁的变形中，上横梁主要是我货台、货物、货叉的揖力的影响还有受重力的影响。然后我假定载货台在升降的过程中，上横梁所所产生的拉力不足以使上横梁变形,故此，上横梁的变形主要来源于上横梁本身的重力、栽交台、交叉、优物Ig力所产生的变形。所以根据上面相关的公式：5q、C48£J,384E(3.19)式中：1.为钢丝绳到立柱轴线的距离1.为两根立柱轴线之间的距离。R为上横梁的弹性模量，E,=200GPaI?为上横梁的惯性矩代入数据可以知道:£mx/,x(3£2-4/,')5qJafh=48E,2+384EJ,(368.6+300+800)X().2(33.2?-40.2,)5×5.65×3.2448×200×10,*×1.8x1.01*+384×200×1.8×10,=0.(XKM)()52堆垛机设计师根据多年设计的经验得到r一个经验公式江=HH20001(X)()所以上横梁长3.2n,所可得仍=0.00160.0032,所以下横梁的总挠度A=O.0000052小于允许值，所上横梁所有的尺寸都符合要求4堆垛机的升降机构的设计双立柱巷道式堆垛机的主要作用是用于在高层货架巷道式内的平行轨道上来回穿梭运行，将处于仓库外面的货物存入相应的优格，或取货格内的货物运送至仓库外部。堆垛机的升降机构对石堆垛机来说是相当重要的一部分.堆垛机的升降机构是堆垛机载货台上升卜降的主要组成部分。堆垛机的起升机构是是我货台上升下降的机构，主要由起升电机、减速器,制动器,卷筒、钢丝绳以及相关的柔性件组成。起升电机通过减速器还有制动器是载货台进行上升卜降运动