巷道式堆垛機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 動(dòng)的機(jī)構(gòu)，主要由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒或鏈輪以及相應(yīng)的柔性件組成。電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)柔性件使載貨臺(tái)升降。常用的柔性件有鋼絲 繩和起重鏈兩種。鏈條傳動(dòng)的缺點(diǎn)是自重量大，有可能突然斷裂，不安全，因而本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用鋼絲繩，鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，使用安全，工作噪聲低，便于維護(hù)保養(yǎng)等等 [11]。 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 35 頁 在堆垛機(jī)特殊的工作環(huán)境下，為了使起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計(jì)使用帶制動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)具有錐形轉(zhuǎn)子，通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁拉力作用下產(chǎn)生一定的軸向位移，使尾部的錐形盤式制動(dòng)器同時(shí)打開。斷電時(shí)，磁拉力消失，制動(dòng)器在彈簧作用下又重新上閘，使電動(dòng)機(jī)很快地停住。起升機(jī)構(gòu)的位置布置在堆垛機(jī)的下部，位于立柱外側(cè)。 聯(lián)軸器選用梅花形彈性聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器是由帶突爪的 形狀相同的兩個(gè)半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成，將梅花形彈性元件置于兩個(gè)半聯(lián)軸器的突爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)。聯(lián)軸器工作時(shí)，梅花瓣受壓。單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，亦是如此。此聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)少，徑向尺寸小，不需潤滑；彈性塊受壓，承載能力較高等特點(diǎn)。 減速器選用 JZQ 型減速器，它是特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒面的減速器，制造工藝較容易，有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。 鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端固定在機(jī)架的上橫梁上，鋼絲繩通過安裝在立柱上的定滑輪導(dǎo)向，帶動(dòng)安裝在載貨臺(tái)上的兩個(gè) 動(dòng)滑輪使載貨臺(tái)升降。 堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的選擇 堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)水平運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置。一般由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱和行走車輪組成。本設(shè)計(jì)選用三合一減速器，把突緣電動(dòng)機(jī)、盤式制動(dòng)器和減速器做成整體，選用標(biāo)準(zhǔn)件，提高了系統(tǒng)的可靠性。采用帶水平輪的車輪組，為了防止出軌在軌道兩側(cè)加水平導(dǎo)向 [12]。 本傳動(dòng)系統(tǒng)為地面支承式 ， 三合一減速器和車輪組安裝在堆垛機(jī)下橫梁下方起支承和驅(qū)動(dòng)作用，上部用導(dǎo)向輪運(yùn)行在工字鋼的下翼緣上來防止堆垛機(jī)傾倒或擺動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)裝置裝在堆垛機(jī)下部，容易維修保養(yǎng)。 堆垛 機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)思路 上橫梁是由四塊鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，其與立柱間通過焊接聯(lián)結(jié)在一起。 立柱由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面，具有抗扭、抗彎剛度大，重量輕，耐磨性好等特點(diǎn) [13]。 下橫梁也是由四塊鋼板焊接的箱式矩形斷面，具有較大的抗扭、抗彎剛度。下橫梁與立柱間通過焊接聯(lián)結(jié)在一起。 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 35 頁 堆垛機(jī)貨叉的設(shè)計(jì)思路 貨叉機(jī)構(gòu)是有軌巷道堆垛機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)，貨叉機(jī)構(gòu)安裝在載貨臺(tái)上，能夠雙向伸出，以便向貨格存取貨物。貨叉機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、鏈輪、鏈條、齒輪、齒條、下叉、中叉、上叉、滾針軸承等組成。由于要求在設(shè)計(jì)貨叉 時(shí)，其本身的長度要小于堆垛機(jī)運(yùn)行巷道的寬度，以防止小型有軌巷道堆垛機(jī)在運(yùn)行過程中與巷道兩邊的貨架發(fā)生碰撞；在貨叉進(jìn)行存取貨物時(shí)，貨叉的行程又要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道的寬度，來完成貨物的存取。因此，貨叉在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成行程倍增結(jié)構(gòu)，來滿足貨叉功能要求。通常行程倍增結(jié)構(gòu)采用三級(jí)齒輪齒條直線差動(dòng)式貨叉機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下： 圖 6 貨叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 這種結(jié)構(gòu)的貨叉工作原理是電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，通過齒輪齒條嚙合傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)中叉運(yùn)動(dòng)，安裝在中 叉上的雙嚙合齒輪同時(shí)與上下叉嚙合，而下叉是固定的，從而驅(qū)動(dòng)上叉存取貨 [14,15]。 堆垛機(jī)安全方案的確定 為了保護(hù)人身、設(shè)備和貨物的安全，堆垛機(jī)必須具有完善的安全保護(hù)措施： （ 1）堆垛機(jī)在行走、載貨臺(tái)升降和貨叉伸縮終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。 （ 2）貨物檢測載貨臺(tái)上設(shè)有貨物超高、超長和超寬檢測裝置。在貨物進(jìn)入載貨臺(tái)時(shí)，當(dāng)檢測到貨物超過設(shè)定高度、長度或?qū)挾葧r(shí)，堆垛機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警。一般允許誤差為 3040 mm，檢測元件采用對(duì)射或反射式光電傳感器 [16]。 （ 3）載貨臺(tái)上還設(shè)有檢測貨叉是否回位、貨 叉上有無貨物和貨位中有無貨物的裝置。如貨叉沒有回位，堆垛機(jī)不能水平運(yùn)行；如貨叉上已有貨物，則不能再取貨；人庫時(shí)，必須檢測貨位中有無貨物，以避免發(fā)生事故。 （ 4）斷電保護(hù)如載貨臺(tái)升降過程中忽然斷電，則通過提升電機(jī)制動(dòng)使載貨臺(tái)停2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 35 頁 在當(dāng)前位置，不會(huì)掉落下來。 （ 5）載貨臺(tái)斷鏈保護(hù)提升鋼絲繩通過壓簧與載貨臺(tái)相連，當(dāng)鋼絲繩由于長時(shí)間使用或意外原因忽然斷裂時(shí)，彈簧彈開鏈條，檢測裝置檢測到鋼絲繩時(shí)，便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)裝置使載貨臺(tái)停在當(dāng)前位置，不至于掉下來，同時(shí)整個(gè)堆垛機(jī)停止運(yùn)行 [17]。 3 堆垛機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 提升重量 CP=3000N，司機(jī)室與載貨臺(tái)重量 C1=15000N，起升速度 v=，起升高度 H=5m。 定機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別 堆垛機(jī)工作級(jí)別根據(jù)堆垛機(jī)使用條件的兩個(gè)重要數(shù)據(jù) — 載荷狀態(tài)和利用等級(jí)來劃分，是堆垛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，現(xiàn)由設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)和堆垛機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況選定三個(gè)參數(shù)如下：利用等級(jí) T4，載荷情況 L2，工作級(jí)別 M4。 選擇鋼絲繩 采用單聯(lián)滑輪組，此時(shí)： m=n m—— 滑輪組倍率； n—— 懸掛物品撓性件分支數(shù)。 起升機(jī)構(gòu)以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件，選取懸掛物品撓性件 分支數(shù) n為 2，滑輪組倍率 m為 2。鋼絲繩最大靜拉力為： Nqa QS 15 00030000m a x ??? ??? ? () Q—— 起升載荷（ N）， 1CCQ p ?? ； CP—— 起升質(zhì)量，即起重量（ kg）； q—— 滑輪組倍率； a—— 滑輪組鋼絲繩卷入卷筒根數(shù)； 0?—— 機(jī)構(gòu)總效率，取為 。 本機(jī)構(gòu)中 q=2， a=1 依據(jù)最大靜拉力選擇 6 7 型的鋼絲繩，鋼絲強(qiáng)度極限 MPai 1570?? ，取選擇系2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 35 頁 數(shù) C=。 鋼絲繩直徑為 a x ??? SCd () 此處取 d=10mm。 鋼絲繩的最小破斷拉力 F0=（纖維芯鋼絲繩），鋼絲繩的安全系數(shù)為 9184 m a x 0 ???? S Fn＞ () 滿足要求。選擇鋼絲繩標(biāo)記為： 6 7+NF10GB/T89181996 選擇卷筒 取彎曲頻率系數(shù) h2=1，卷筒的工作級(jí)別系數(shù) h1=16，滑輪的工作級(jí)別系數(shù) h1=18。 卷筒最小直徑 mmdhhD d 96611621m in ????? () 滑輪最 小直徑 mmdhhD c 1 0 8611821m in ????? () 設(shè)計(jì)采用齒輪連接盤式的單層卷繞單聯(lián)卷筒，取以繩槽底測量的卷筒直徑（名義直徑） 140mm，則以鋼絲繩圈中心測量的卷筒直徑為 Dd=150mm。 卷筒為標(biāo)準(zhǔn)槽形的卷筒，槽距 p=13mm，則卷筒上有螺旋槽部分長： mmpDaHL d 30213) 100052(20 ????????? ）（ ? () 故，卷筒總長為 ???? 210 2 LLLLd 420mm。 L1—— 無繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要決定； L2—— 固定鋼繩所需長度，約為 3p。 選擇卷筒的標(biāo)記為： A150 2876 135 2左 JB/T 。 選擇滑輪 根據(jù)鋼絲繩直徑選擇滑輪直徑 D=260mm。 滑輪標(biāo)記為： A10 26045 JB/ 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的靜功率： KWmQvP st ??? ??? ? () 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 35 頁 v—— 額定起升速度（ m/s）； ? —— 機(jī)構(gòu)效率，初算時(shí)近似取 ?? ； m—— 機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)。 為安全起見，選擇升降電機(jī)功率為 。 選擇電動(dòng)機(jī)為繞線型異步電動(dòng)機(jī)： YZR160M1，額定 功率為 ，轉(zhuǎn)速為 930r/min,轉(zhuǎn)子慣量為 2mkg? ，轉(zhuǎn)子繞組開路電壓為 138V。 決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比并選擇減速器 傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比 卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)起升速度 v 計(jì)算： m i n/ 00 0060 rDvn dd ???????? ? () 傳動(dòng)總速比 ??i ，選用 JZQ標(biāo)準(zhǔn)減速器的第 I檔速比 i=， 選用減速器為： JQZ250I4Z。 聯(lián)軸器的選擇 此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器，而減速器低速軸通過卷筒上的齒輪連接盤直接與卷筒連接，聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器。 選用 LM6型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 mkg? ，能長期傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 710Nm。 制動(dòng)器的制動(dòng)容量的設(shè)計(jì) 在堆垛機(jī)上使用的制動(dòng)器，在走行裝置上作走行減速與停止之用 。在升降方面用來使運(yùn)動(dòng)中的載荷減速并在停止后保持安全，必須有足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一般規(guī)定，提升裝置的制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)為相當(dāng)于額定載重量的貨物被吊起時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值的 倍以上，但一般在走行方面的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩值為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的 100%即可。 載貨臺(tái)斷繩保護(hù)裝置 堆垛垛起重機(jī)載貨臺(tái)架運(yùn)行安全可靠，根據(jù) 91堆垛起重機(jī)安全規(guī)范中，當(dāng)承載鋼絲繩斷裂時(shí)，斷繩保護(hù)裝置應(yīng)能可靠地動(dòng)作，斷繩保護(hù)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力應(yīng)不小于被制動(dòng)部分全部載荷的 ，同時(shí)，在安全規(guī)范 2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 35 頁 要 求安全裝置應(yīng)具有不依賴其他動(dòng)力、獨(dú)立可靠地工作的性能。 目前，鋼絲繩提升式施工升降機(jī)安全防墜器按制動(dòng)形式不同，大致分為滑楔式、偏心輪式及銷式三類。 滑楔式安全防墜器 圖 7 滑楔式安全防墜器 滑楔式安全防墜器結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7所示，它主要由動(dòng)滑楔、定滑楔及控制系統(tǒng)組成。其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將動(dòng)滑楔向上推動(dòng)時(shí)，動(dòng)滑楔相對(duì)定滑楔產(chǎn)生水平位移，動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌接觸后產(chǎn)生摩擦力，摩擦力阻滯動(dòng)滑楔隨吊籠一起下滑，而此時(shí)動(dòng)滑楔與定滑楔相對(duì)水平位移繼續(xù)增大，導(dǎo) 致動(dòng)滑楔與導(dǎo)軌摩擦力也繼續(xù)增大，直至制動(dòng)為止。 這類安全防墜器制動(dòng)快捷迅速，平穩(wěn)沖擊小，但對(duì)動(dòng)滑楔的制作精度、導(dǎo)軌的直線度和平整度要求較高。 偏心輪式安全防墜器 圖 8 偏心輪式安全防墜器 偏心輪式安全防墜器結(jié)構(gòu)如圖 8所示，它的制動(dòng)機(jī)構(gòu)由偏心輪機(jī)構(gòu)組成，其制動(dòng)2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 35 頁 原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將偏心輪向上旋轉(zhuǎn)后，偏心輪與滑軌接觸，產(chǎn)生摩擦，隨著吊籠繼續(xù)下滑，偏心輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，由于偏心的原因，偏心輪對(duì)導(dǎo)軌的正壓力增大，摩擦力也繼續(xù)增大，直 至制動(dòng)為止。這類安全防墜器的制動(dòng)迅速平穩(wěn)，但對(duì)偏心輪制作精度、滑軌的直線度和平整度要求較高，加工難度大。 銷式安全防墜器 圖 9 銷式安全防墜器 銷式安全防墜器機(jī)構(gòu)如圖 9所示，它的制動(dòng)器由銷機(jī)構(gòu)組成，其制動(dòng)原理為：當(dāng)控制機(jī)構(gòu)將銷彈出后， 其 根部卡在吊籠橫梁上，端部卡在塔身橫桿上而制動(dòng)。這類安全防墜裝置制動(dòng)時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡單，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但銷對(duì)塔身橫桿由于消耗重力功和慣性動(dòng)能而產(chǎn)生很大沖擊，故要求 滑銷、吊籠橫梁和塔身的強(qiáng)度較高 [18]。 技術(shù)指標(biāo)要求 制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)距離是安全防墜器最為重要的性能指標(biāo)，根據(jù)《施工升降機(jī)規(guī)范 》 ， 設(shè)定具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)為： 制動(dòng)時(shí)間： t≤ ； 制動(dòng)距離： S≤ 。 在滿足以上兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的同時(shí)，應(yīng)盡量提高安全防墜器的可靠性。同時(shí)，還應(yīng)該考慮到如何簡化機(jī)構(gòu)，使其便于安裝調(diào)試。 安全防墜器總體方案的制定 通過對(duì)現(xiàn)有制動(dòng)形式的研究與分析，這里安全防墜器 采用了瞬時(shí)式楔塊制動(dòng)。該安全防墜器主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。 ① 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是當(dāng)提升鋼絲繩斷裂時(shí)安全防墜器動(dòng)作的動(dòng)力源。它的形式有電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)，還可以采用彈簧、人工控制形式。對(duì)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量使其結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作靈敏，并根據(jù)實(shí)際情況合理地選用驅(qū)動(dòng)形式。這里采用彈2020 屆本科畢設(shè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 35 頁