[工學]堆垛機設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 減速機為標準產品結構簡單緊湊；通過同步帶傳動來驅動車軸，同 步 帶 是 綜 合 了 帶 傳 動 、 鏈 條 傳 動 和 齒 輪傳 動 的 優 點 而 發 展 起 來 的 新 塑 傳 動 帶 。 同 步 帶 傳 動 （ 傳 動 比 準 確 ， 對 軸 作 用 力 小 ， 結 構 緊湊 ， 耐 油 ， 耐 磨 性 好 ， 抗 老 化 性 能 好 ； 車輪為無輪緣圓柱車輪，是為了避免車輪在運行時輪緣啃軌。 行走運行機構布置的主要問題，而且在受載之后向貨撓曲，機構零部件的安裝可能不十分準確，所以從保持機構的運動性能和補償安裝的不準確性著想，靠近電動機、減速器和車輪的軸，我們盡量采用浮動軸。2. 為了減少立柱的扭轉變形，應該使機構零件盡量靠近立柱和端梁，使端梁能夠直接支撐部分零部件的重量。3. 對于行走機構的設計應該參考現有的產品，盡量使安裝運行機構的平臺減小，占9用巷道的空間小，總之要考慮到堆垛機的設計和制造方便。 行走機構功率的確定于電機的選擇 軌道及車輪 車輛軌道一般有鐵路鋼軌（p 型）或者起重機專用鋼軌（QU 型） 、方鋼、扁鋼等類型。根據設計載荷情況，本文選擇輕型鐵路鋼軌（p 型）的 18kg/m 型鋼軌鋼軌類型(公斤/米)尺寸（毫米）截面面積F(厘米2)理論重量(公斤/米)高 A 度 底 B 寬 頭 C 寬 腰 D 厚1890 80 40 表 車輪踏面的疲勞強度校核堆垛機采用帶有外緣的圓柱形鑄鋼車輪，軌道采用頭部帶有一定曲率半徑的軌道 ，理論上來看屬于點接觸。但是隨著使用時間的推移，軌道頭部逐漸被磨損，車輪與軌道逐步演變為線接觸。因此我們按線接觸計算 ，其公式為： Pc=(2Pmax+Pmin )／3 (31)上式中：P max設備正常工作時候的最大輪壓；Pmin 為 設備正常工作時候的最小輪壓 Pc ≤ DLK （32）1C2上式中： 一轉速系數 (按下表 選取 )； 一工作級別系數 (按下表2C 選取)；D 一車輪直徑 (mm)；L 車輪與軌道接觸的有效長度 (mm)；K 一與車輪材料有關的許用系數 (按表 選取)。 10Pc=（550+500）／3=5227N ≤8036=8090N故滿足要求，可以選用型號為 18kg/m 型鋼軌；Q235 11 圖 主動行走輪直徑的確定 行走輪分別有主動輪與從動輪各兩個，由于堆垛機在操縱貨叉時的反作用力會對行走輪產生側壓，為了防止行走輪由于側壓脫軌與行走中的爬行現象，導輪驅動輪的末端齒輪采用輪軸直接連接的驅動方式。 行走輪的允許載重量等各個參數間有貨列關系式：P =KD （B2r） （kg） 其中 K= （kg/cm ） （33）39。39。 vk?2402式中， P —允許載重量（kg） D —車輪的踏面直徑（cm）39。 39。 B—鋼軌寬（cm） r—鋼軌頭部的圓角半徑（cm） K—許用應力系數（kg/cm ） v—走行速度（m/min）2 k—許用應力（球墨鑄鐵的許用應力為 50） （kg/cm ）2首先確定 B=4cm，r=, k=50kg/cm , v=60m/min2則 K= = =40（kg/cm ）vk?40605?2F =550/4=39。則代入上式可得：D =，而車輪的軸徑為39。12d = （34）3min/PC?取 d =30mm,車輪直徑可適當取大為 D=80mm軸上的軸承選取代號為 6207，基本尺寸為：d=35mm, D=72mm, B=17mm. 運行阻力計算(1)有軌巷道堆垛機的運行靜阻力計算當小型有軌式巷道堆垛機在沿軌道直線運行時，行走輪與軌道之間、行走輪與軸承之間都存在著一定的摩擦阻力，軸與輪轂之間不可避免地也存在著滑動摩擦阻力。因此我們為了簡化計算，可以假定全部載荷作用在其中一個行走輪之上。當行走輪沿著軌道滾動行走時，其受力情況如圖 所示。圖 摩擦阻力計算1．堆垛機運行機構的運行阻力的計算運行摩擦阻力包括車輪軸承中的摩擦阻力和車輪踏面沿軌道的滾動摩擦阻力； （35）????gfQGUdKDgQGFf ??????????22式中，G———堆垛機自身凈質量（500kg） ；Q———額定起重總質量（50 kg） ；D———車輪直徑（80mm） ；K———車輪沿軌道的滾動摩擦力臂（取 mm） ；U———軸承摩擦系數（滾動：U=） ；13d———軸承內徑（30 mm） ；f———摩擦系數（f=） 。所以； 當????** N???????????當小型有軌巷道堆垛機在室內環境運行時，風阻、軌道斜坡阻力相對較小，可以忽略不計；所以我們認為小型有軌巷道堆垛機的靜阻力就等于其摩擦阻力。當堆垛機滿載穩定運行時電動機功率：Pts=Ff*νs10 3／60η （36）式中：Pts———堆垛機在滿載時的靜功率（kW） ；νs———堆垛行走行速度（取大值 60 m/min） ，η———機構總效率（取 η=） 。所以，Pts=Ff*νs10 3／ ／60η=*60／60*=314w3．堆垛機電動機起動時加速功率計算：（1）加速運行時電動機的動態功率： Pd=∑G D 2 n2103／365 tst （37）式中，Pd———電機動態功率（kW） ；∑GD2——機構的總飛輪矩，即質量平移折算到電動機軸上的飛輪矩和電動機軸上旋轉質量的飛輪矩之和（Nm 2） ；n———電機額定轉速（r/min） ；tst———機構的起動時間（s） 。（2）機構的總飛輪矩∑GD2 計算：∑GD 2=365Gm∑ν 2s／ 2+（GD 2M+GD2） （38）14式中：∑Gm———機構總質量的重力（N） ；νs———堆垛機的運行速度（m/s） ；m—— 電機的個數；GD2M———電機轉子的飛輪矩（Nm2） ；GD2c———電機的軸上其它的傳動件飛輪矩（Nm2）將式（2）代入式（1）中可簡化為 （39）??起動時間 tst 根據 νs 運行速度選取，a、是機構的加速度 （310）?avts所以， =stSMvGd98P?. ??堆垛機運行電機功率 P 的選擇，需要大于靜功率與動態功率之和，P≥P st+Pd=+314=由此看出，堆垛機運行機構電動機屬于小功率電機。 我們選擇 R37 型斜齒輪硬齒面減速機，輸出轉速為 247r/min，輸出轉矩為 ，減速比 。電機座型號 Y90s 額定功率 16KG15 行走輪主軸的設計計算 同步帶傳動設計計算 確 定 計 算 功 率 電 動 機 每 天 工 作 8小 時 左 右 ， 查 表 得 到 工 作 情 況 系 數 =。 則 計 算 功 率 為 : （311）??? 選 定 同 步 帶 帶 型 和 節 距由 同 步 帶 選 型 圖 我 們 選 擇 H型 帶 ， 節 距圖 同 步 帶 選 型 圖 選 取 主 動 輪 齒 數 查 表 知 道 帶 輪 最 小 齒 數 為 14， 現 在 選 取 小 帶 輪 齒 數 為 20。 小 帶 輪 節 圓 直 徑 確 定 （312）????165小 帶 輪 轉 速 計 算 （ 313）?????H =40m/s max6 、 大 帶 輪 相 關 數 據 確 定 由 于 系 統 傳 動 比 為 ， 所 以 大 帶 輪 相 關 參 數 數 據 與 小 帶 輪 完 全 相 同 。 齒 數 ，20z?節 距 初 定 中 心 距根 據 公 式 （314）得 0123ma?現 在 選 取 中 心 距 為 25mm。 同 步 帶 帶 長 及 其 齒 數 確 定= ( ) = =762mm （ 315）?? 9 實 際 中 心 距 （ 316）????????? 帶 輪 嚙 合 齒 數 計 算在 本 次 設 計 中 傳 動 比 為 1， 所 以 嚙 合 齒 數 為 帶 輪 齒 數 的 一 半 ， 即 =10。1 基 本 額 定 功 率 的 計 算 （317）查 基 準 同 步 帶 的 許 用 工 作 壓 力 和 單 位 質 量 表 可 以 知 道=， m=。17 所 以 同 步 帶 的 基 準 額 定 功 率 為= 2().KW???1 帶 寬 （ 318）?? 公 式 中 ： ；0 嚙合齒數系數，根據小帶輪嚙合齒數選擇, 時取1；zk 6mZ?1軸上載荷 （ 319）???1 同步帶的設計在 這 里 ， 我 們 選 用 梯 形 帶 型 號 節 距 齒 形 角 齒 根 厚 齒 高 齒 根 圓 角 半 徑 齒 頂 圓 半 徑H 40。 表 同 步 帶 尺 寸18圖 同 步 帶15 同步帶輪的設計結果圖 同 步 帶 輪 用 梯 形 齒 軸的設計計軸的最小直徑的確定: （320）????試中 A0取 110，n 為軸的轉速為 取 d=30mm 軸上的軸承選取深溝球軸承代號為 6207 基本尺寸：d=30mm。 D=72mm。 B=17mm。 基本額定動載荷 軸的結構：19軸的受力圖：垂直彎矩圖：20水平彎矩圖：合成彎矩圖：軸的扭矩圖：21當量彎矩圖： （321）??239。????校核軸徑：許用應力 ，校核最大應力處即可（圖示 25mm 處）??160bMPa??? （322）39。33min18792436..bdm???所以軸是安全的。224 堆垛機伸縮機構設計 伸縮機構的方案確定伸縮機構是堆垛機存取貨物的直接執行機構，安裝在載貨臺上。本機構采用差動式伸縮貨叉，由上叉、貨叉及起導向作用的滾輪等組成，以減少巷道的寬度，且使之具有足夠的伸縮行程。因為存取貨物時貨叉伸出的距離超過本身的長度，所以貨叉為伸縮裝置，貨叉固定在載貨臺本體上，起到支承作用，由上面的上叉叉取貨物。貨叉的伸縮可以采用齒輪齒條傳動或者同步帶傳動，本設計采用齒輪齒條傳動，齒輪齒條傳動具有結構簡單，傳動關系清晰等優點。貨叉主要由電動機（自帶減速機） 、齒輪齒條傳動裝置、貨叉和滾輪等組成。貨叉由貨叉支承板、貨叉立板、貨叉齒條板和貨叉底板組成，貨叉支承板下部安裝