堆垛机提升机构设计

第33卷第5期2011-5(下)【129】收稿日期：2011-01-07作者简介：卢宗慧（1974－），女，山西太原人，机械工程师，本科，主要从事自动化立体仓库相关设备的设计工作。0引言起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机昀主要、也是昀基本的机构。目前国内的堆垛机使用链条提升、钢丝绳卷筒提升以及钢丝绳曳引轮提升三种。1起升机构的工作原理电机减速器的低速轴带动卷筒、曳引轮、链轮等传动装置。当电动机正反两个方向的运动传递给传动装置时，通过传动装置不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，或传动链条上下运动，从而载货台与在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为载货台的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使载货台连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当载货台滑轮组升到昀高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使载货台停止上升。当载货台接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保证安全。2起升机构的种类2.1链条提升机构链条提升机构主要由提升电机（包括减速器）、传动链轮、传动链条、双联链轮、提升链条和改向链轮组成。提升链条选用双排滚子链，安全系数大于5，它与载货台和上下横梁上的改向链轮组成一个封闭结构。当提升电机通过传动链条驱动双联链轮旋转时，使提升链条运动，从而带动载货台（包括货叉、货物）升降。提升电机通过PLC变频控制，避免在开始升降和停止时提升链条所受拉力过大。载货台主要由型钢、钢板焊接而成，主要用于安装货叉和一些安全保护装置。为了保证载货台平稳上下运行，在它的每个侧面装有沿立柱的4个导向轮和2个顶轮。相比钢丝绳而言，采用链条提升方式的车库在升降过程中稳定性好很多，这主要与链条与钢丝绳的结构不同有关。但是这种提升方式只适用于高度比较低的堆垛机，因为链条的单价成本要比钢丝绳单价成本高出好多，另外，链条在提升过程中会发出较大的声响，噪音大。所以一般堆垛机较高时很少采用。2.2曳引式提升机构曳引式提升机构是当今电梯业广泛采用的提升方式，主要由曳引力装置、曳引轮、钢丝绳、导向轮和反绳轮等构件组成。曳引钢丝绳一端连接载货台，另一端连接配重装置，载货台、配重装置和荷载的重力使钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内产生足够的摩擦力驱动重物沿导轨做上下运动。曳引式提升机构的优点是传动机构体积小巧，传动电机相比卷筒式要小许多，而且提升高度不受限制，但是堆垛机与电梯不同的是要水平行走，所以配重装置势必会晃动产生噪音，而且配重装置需要设到立柱里面沿着立柱内壁上下行走，维修和安装比较麻烦。2.3卷筒式提升机构卷筒式提升机构是驱动载货台上下运动的常用机构，一般由卷筒、减速电机、钢丝绳及滑轮组组成，其工作原理是：减速电机驱动卷筒旋转堆垛机提升机构设计Thedesignofliftingmechanismforstacker卢宗慧，徐星蕾，卢泓翰，饶金海LUZong-hui,XUXing-lei,LUHong-han,RAOJin-hai（北京机械工业自动化研究所，北京100120）摘要：本文主要介绍了堆垛机提升机构的种类，各机构工作原理以及各机构的优缺点和适用范围，重点介绍卷筒式提升机构的设计计算方法。关键词：堆垛机；提升机构；卷筒中图分类号：TH122文献标识码：B　文章编号：1009-0134(2011)5(下)-0129-02Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).40【130】第33卷第5期2011-5(下)缠绕钢丝绳，再通过钢丝绳和滑轮组提升重物。例如图1所示：图1卷筒式提升机构下面从工作机构及传动装置两方面来介绍一般提升机构的设计和计算。3工作机构的设计3.1钢丝绳的选型计算钢丝绳是起重工作中昀常用的绳索之一，一般选用拉力强度高、耐磨损、挠曲型好的纤维芯交互捻钢丝绳。钢丝绳直径选取计算：根据经验公式P昀大·S≤P破式中：P昀大——单根钢丝绳的昀大拉力；P破——钢丝绳破断拉力总和；S——钢丝绳安全系数。假设重物的重量是G＝1000公斤，根据图例1滑轮组的受力情况，重物重量由四根钢丝绳分担，因此得到P昀大＝，式中η是滑轮组的工作效率，取η＝0.94则P昀大＝≈266公斤，查机械设计手册第二册可得安全系数不小于5，本例选取8，则PP昀大·S＝266×8＝2128公斤，查手册大于2128公斤的数是2880公斤的钢丝绳昀小破断拉力，由此查得钢丝绳应选的型号为：钢丝绳6×37＋8.0-1470-I-光-右交GB1102-74。3.2卷筒和滑轮直径的选取经过长期实践，对于卷筒和滑轮直径的计算，现已总结出了经验公式：D≥（e-1）d式中：D—卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径；d—钢丝绳直径，即绳的外接圆直径；e—由钢丝绳用途和工作类型决定的系数（轮绳直径比）；本例设d＝8，查机械手册得e＝25，所以D≥200。4传动装置的设计计算1）计算卷筒的功率P—卷筒钢丝绳的拉力v—卷筒钢丝绳的线速度此处我们选卷筒直径D＝250mm，重物起升速度设定为40m/min，则P＝266公斤，v＝2×40＝80m/min，N卷＝≈6.95千瓦2）计算卷筒的转速n卷＝，根据前面得出的数据，v＝80/60m/S，D0＝250＋8＝258mm，计算得：n卷＝≈99转/min3）计算卷筒的扭矩M扭＝×P，因为本案例是2根钢丝绳，因此M扭＝×266×9.8×2＝672N·m。根据以上数据，选出合适的减速电机，以SEW电机为例，合适的电机型号是K87DV132M4，电机功率是7.5KW，输出转速99转/min，减速比i＝14.45。卷筒式提升机构适合提升重量3吨以下高度20米以下，托盘为标准托盘的堆垛机提升机构。超过这个范围，则电机成本太高，而且卷筒结构也会很大，所以我们在设计堆垛机的提升机构时，需要根据情况区别对待，采用更加合理的机构。ۨࣂ୾ߒີุۯࣂ୾३໏ۉऐਝཤዘ࿿